Wednesday, June 02, 2010

熱処理解説 「耐摩耗性」www.tool-tool.com

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耐摩耗性とは・・・・・

材料の耐摩耗性を評価する試験方法には、①砂などの鉱物と試料にこすってその損耗量を比較するもの(この摩耗を土砂摩耗とかアブレイシブabrasive摩耗という言い方をします) ②金属を押しつけて摺り合わして試料または相手材の損耗状態を測定する(凝着摩耗とか、アドヘッシブadhesive摩耗といわれます)ものに大別されます。
その他いろいろな試験機があり、その値も千差万別ですが、近年は、大越式迅速摩耗試験機を用いて比較したデータをよく目にします。これは、リング(普通はSCM415とかS45C焼きならし材)を熱処理した平板(試料)に押しあてて、リングの摩擦スピードを変えて平板(試料)の摩耗痕から摩耗減量を測定して「比摩耗量」を算出するものです。
簡単に摩耗条件(摩擦圧力と摩擦速度)をセットできることから広く用いられるようになってきましたが、摩擦速度や荷重のかけ方によって摩耗形態が変わることや結果のばらつきも多いために、他回数の試験をするなども必要になりますし、結果の数値の取扱いには注意する必要があります。
このように、材料の耐摩耗性は出来るだけ同じ試験方法で比較して判定していますが、たとえば工具の減りにくさを直接判断するというものではなく、単に決められた試験での摩耗量の大小を測るだけのものであるために、この試験結果だけで摩耗の優劣を判断出来るというものではなく、これを一つの指標としてとらえる程度に考えておき、化学成分と顕微鏡組織、いろいろな機械的性質や熱処理方法と硬さ・・・などを含めて総合的に判断することが必要です。
ナイフなどの刃物では、一定量の紙などを切ったときの切断荷重の変化を見たり、そのあとの薄紙の切れ具合を判定する方法など、いろいろな方法を検討されているようですが、確立されたものがないのが実情のようです。
材料、熱処理面からみた一般的な耐摩耗評価としては
 1)硬さの高いほうが耐摩耗性が高い。
 2)炭化物量が多いほうが耐摩耗性が高い。
 3)炭化物の大きさが大きいほうが耐摩耗性が高い。
 4)炭化物の硬さが高いものが耐摩耗性が高い。
と言われます。
しかし、紙を切ったときの切断荷重の大小などの評価では鋭く立った刃先に耐摩耗性が高いと言われる大きな炭化物があれば、刃先が鋭角にならないので切れ味を低下させるうえに、刃こぼれの原因になります。 このことから、切れ味は高合金鋼よりも炭素工具鋼が良いと言われており、実際に刃立て性(目立て性)が優れていることなどを見ると、ナイフなどの専用試験方法があっても良いようなのですが、あっても一般化されていないようです。
材料メーカーではポンチダイスのような工具によって実際使用したときの摩耗状態を見たり、切れなくなるまでの使用回数を見たり…というような、金属工具用の試験を各種実施しているようですが、カスタムナイフや「匠」の世界では、使用目的に対する適正硬さなどが示されていても、客観的評価が難しいのか、感覚評価が大きなウエイトを占めているようです。
被削性・被研削性

「被削性」は機械加工するときの「削りやすさ」を、「被研削性」は砥石によって研磨したときの研磨される量をいいますが、日立金属(株)などの材料メーカーではエンドミルで削ったときの加工量(削った量)や研削時の砥石と品物の研削比で研磨のしやすさを測定している例がありますが、対象は金型などを加工する場合のもので、幅広いデータはそろっていないようです。
これらの結果は上の耐摩耗性評価と似かよっているものが多いので、ナイフなどの加工する場合も耐摩耗性の傾向(耐摩耗量)と同じように考えてよいでしょう。
手作りナイフなどでの加工程度は金型の加工などよりも少ない加工量ですので、加工量を減らすように適寸の材料を購入したり、熱処理後の仕上げを出来るだけ少なくするなどの配慮によって、難削材の問題を避けるようにします。
なぜなら、最近の熱処理は真空炉であっても、ソルトバスによるものであっても、加熱中の脱炭などで表面が変質してそれを除去しなくてはならないことはなく、仕上がり肌色の違いはあっても少し磨けば清浄面が現れますので、熱処理後の仕上げ量を少なくして仕上げ時間短縮が図られます。
また、機械加工性は「焼なまし硬さ」によるところが大きく、平たく言えば「高価な材料のほうが硬い」傾向にあります。(こちらの「加工のしやすさを考える」を参照ください。)

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