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第10号
軸
軸
受
受
性
性
能
能
に
に
就
い
545
て(第2報)
就
い
て(第2糊
水
野
昂
一*
,金 属 の表 面 に生 ず る酸 化 膜 は そ の酸 化 條件 に よ り酸 化 物 の種 類 及 びそ の性 状 を異 にす る.賜磨 耗性 に は材 質 及 び酸 化 膜
が 強 靱 で あ る こ とが 必 要 で あ るが ・
一 般 鋼 で耐 磨髭 材 料 とし てEl用
ひ られ て ゐ る ものは そ の摩 擦 面 に 生 ず る酸 化 膜 は地 質
身よ り も軟 質 で あ る.普 通炭 素 鋼 に 生 ず る酸 化 物 は淡 素 含有 量 及 び加 熱 速 度 に よ り各 種 の酸 化 鐵 とな る が,こ れ 等 は いつ
れ も地 質 よ り も硬 い.又 炭 素 量 の少 い 程F・3儀 が増 し硬 度 も大 で あ る、銅合 金 そ の 他fR融 金属 の 酸 化膜 も一般 地 質 よ り硬
い が マ グネ シ ウ点 は 軟 い ・
傷
(昭利19年6月3日
'
緒
書
受 理)
酸 化 は 純 梓 化 學 反応 に よ る もの ε電 氣 化 學 反 応 に よ る も
の ε が考 へ られ る.
前轍
於て 擬
性 能 εは耐
難,磨
雛,験
(a)Fe
総総総で あ る事,耐 磨 耗 性 は材.質及 び 材 質 の 表Ci面!こ
生ず る
酸化膜(そ の 他 化合 物 破膜)の 機 械 的 及 び化 學 的 耐 磨 耗 煙
:』
を謂 ひ馴 染性 εは 林質 及 び 酸 化 膜 の 機 械 的 及び 化學 的 親
秘性 を謂 ふ こ ミを蓮;べた」 如 何程 材 質 が 硬 くて も酸 化膜
が脆弱 であ つ た の環 境 に よ り変質 又 は溶 解 して は耐 鷹 耗
は濠い第
難馴染性
ε1よりし逆 の懐
であ る
Feの
種 が あ る.0傷
1
酸 化 物に.はFeO,
Fe304,:F'e203の3
の 化 合 完 全 な らば1'e203〓
分 な らばFeo乃
至Fe304ε
な る.從
な り酸 化 不 充
っ でFe表
面 の酸
化 物 は 常 識 的 に は3暦〓
な つ て ゐ る こ ε が 考 へ ら れ る.
即 ち最 表 層 はFe203・中
間 暦 はFe304・
であ る.又
Fe304 〓
最 下 暦 はFeO
同 一温 疫 に 加 熱 す る場 合 に 於 て も急 熱 す れ ば
な の 徐 熱 す れ ばFe20aに
富 ん で 來 る.Teが
一
が材質及び酸 化 膜 が 弾 性 を有 す る こ〓,加 工 硬 化 され 難
度 熔 融 して そ の 表 面 に 急 速 に 出 來 る 酸 化 物 は:Fe30準
いこｼは 共 に必 要 で あ る.摩 擦面
に こ於 て は最 初 は 軸 表
大部 分 で あ る・又 同 一 加 熱 條 件 で も鋼 の 種 類 に よ つ て 異
面〓軸受表面 εの 凹 凸 の 欄 合 せ に よ り地 均 しを行 ひ滑 り面
の調整が行 はれ 終 に酸 化膜 が 生 じ て馴 染至
るの で あ る
つ て 來 る.例
へ ば ◎・04%Cの
線 抵 抗 熔1酸 化 を 行 ふ¥'t
が
鋼 を650。 に て 櫨 中(Ni-Cr
中 で は 全 部Fe304の
膜 を 生
が・この噛 合 せが 極端 の時 は磨 擦 熱 蓄 積 して 焼 付 くこ
じ これ をgr650。 の 儘炉 外 へ 取 出 す
ｼにな る.酸 化膜 が存 在 す る問 は油 膜 も保 持 され て 願調 で
が進=行 して 極 めて 薄 いFe203膜
が 出 來 る・0●5%Cの
、あるが この時 も僅 少 腐蝕 磨 耗 を受 け る。 場 合 によ リて は
で は0.09%Cの
の 膜 は 薄 く:EeaO3膜
.酸化膜 が機 械 的 に破 壊 され た り金 贋 の 自癒 能 力に よ り酸
が 厚:く な る.C%を
化膜 がtl;來た りす るが 酸 化膜 の取 去量 が多 く地 肌 が荒 れ
な る.こ
,る 局部 的熔 着 へ 導 か れ終 に全 面 的 熔 着 即 ち焼 付 く こ
S酸
〓になる.か くの如 く酸 化 膜(そ の他 化合 物 鼓膜 も個様)が
切如
1'304の
測定の結 果 を報 告す る.
σ)みFe203膜
へ ら れ る・0'04%C
み轍
に0畠
さ れ る がの
を 作 る.然
供 給 を 盛 に す れば 凄
し0●1%C鋼
織 が 存在 し τ ゐ故
この 部 分 〓
な い.そ の た め隙 間 も生 じ 爾 後 の02の
(1)酸
化
C%が
は密 度が大〓 な`)容 積 を減 少 しA1, Cu, re等
き
は容 積 の
膨脹 を來 た す酸 化 物 に な る ε融 点 が 高 くな る・ これ等 容
積の愛 化,融点 の上 昇 は 凡 て の金属 に共 蓮 で あ る・3酸 化
物 を数 種作 る金 属 が 多 い.酸 化物 は 酸 素 ε金 属4..の化 合
に よ りて生 ず る もの で あ る故室 中 は 勿 論水 溶 液 中で も出
來 る.例 へ ば硲 酸 溶 液 中の 鐵 の 場 合 は これ で あ る.こ れ等
管 第 二睦 軍 航空 技 術 研 究 所
樫
の間
の 供,給量 の 差 を 生 じ酸 化 膜 も一 標 に 緻 密 に 張 り 得
の 酸 化
況 は温 度及 び そσ)環境 に よつて 異 る.Mg,CaBe)如
面
に な る〓 地 質 中 に
A,金属
金属 は低温, 高温 に拘 らず 酸 化物 を 作 る・ この 酸 化 駅
出來 るが
膜 は 稠 密 で あ る 故 酸 素 の 侵 入 を防 ぎ その ま ま
・・一 ラ 貸組
物
生 成 量 は多 く
き 純 鍼 に 近 い も の で は 最 初F'e304が
要があ る.本 報 に於 ては 各 種 金 属 に 就 いて 酸 化膜 の硬 度
膜
壇 す に 從 ひre20$の
鋼
れ は 炭 素 そ の もの の 影 響 で な く て組 織 の単 一 性
Fe3α
化
も の よ りFe30盛
化 膜 の 稠 密 さ〓Vに依 る もの〓
軸受性 能 に著 しい關 係 を有 す る故 酸 化 膜の性 状 を 知 る必
III.酸
;;;;.に 最 表 面 に 酸 化
増 す ε組 織 は
客 易5な
〓
均 一Sな
侵 入 を 許 す ・更 に
る か ら02の
侵入は
り酸 化 も充 分 行 は れ る様 に な りFe203は増
て 來 る.0・5%C鋼
膜 の 厚 さ も増 す.純
で はFe2090)生
し
成 は盛 で あつ て この
鐵 に 生 ず る厚 いFe804の
膜 も剥 脇
して 粉 末 に し室 中 へ 常温 の 儘 放 置 し て お く εF賜03に
変化 す る.か く の 如 く同 じ 鋼 鐡 で も そ の 種 類,酸 化 條 外 に
よ り表 面 に 出 來 る 酸 化 物 の 性状 は 種 々 で あ る.
鐵 鋼 が 濃 硲 酸 中 に て 受 動 態 に な る こ〓 は 知 られ た 事 實
で あ るが こ れ も酸 化鐵 に よ る防 護 被 膜 で あ る.即
ち 生成
し た 酸化 膜 が 硝 酸 に 封 し て 溶 解 せ ぬ こ〓 は そ の 膜 が 稠 密
華
・
研
h46
究
第8巻
で あ る こ〓 を 示 し て ゐ る・ 若 し こ の 際 酸 化 膜 に 隙間 を 生
少 乍 ら増加 して ゐ るが 爾 後 一 定 に な る・300。 に 於 て も
ぜ し め た り 又 は 微 小 な る隙間 を 侵 入 し 得 る様 な 小 イ オ ン
A120a被
が 存 在 す れ ば こ の 受 動 態 は 破 れ る こ〓 に な る.ct鋼
600。 以 下 の1)fi熱で:Fe20〓
ごC毎03ε
では
の 固 溶体 の 膜 が
あ る.即 ちAl203は
極 めて 薄 い。
こ
4'な る・Aｇは室 中
1氣 堅 下 で は 酸 化物 は作 らぬ課 で あ るが本 曲 線 の如 く不 規
則 な変 化曲線 を持 つ て ゐ る.こ れ等 は0露 及 びS両
生 ず る.
(b)Cu
Cuの
酸 化 物 に はC賜0〓CuOの2種
あ る.酸 化 不 充 分 な ・
らばCu20がtiO來
稠 密 で あ る がCuOは
Mｎ 青 銅,Sn青
銅 等 はbrす
化合 物 に よ る亀の〓 考 へ られ る・
く
第2圏1約2σ0'に
於 け るC・ 及 びF・ の酸 化重
量 増加
曲 線 で あ る.:Fcは0・2%C鋼
板 で あ る・CUは 純 鍋 板 を
る・℃u20df軟
る ε最 初Cp20を
生 じ更 に
用
ひた`.:.こ
れ 等 は その 酸 化速 度 は そ の加 熱 中 に生 ず る酸 化
な る・ 鉛 青 銅 も 同機 で あ
膜 の厚」
さに逆:比例 して ゐ る.即 ち厚 くな る程 酸素 の接 鐘
る ・ 鉛 青 銅 の 摩 擦 面 に 生 ず る(き0膜
性 で あ るか ら軸受=し
方の
が
一般 に 有 孔 姓 で あ る.純 銅,燐 青 銅,
酸 化 を進 行 せ し め る εCuOご
AI;Beを
膜 は 透 明 で あつ て その 増 加量 は極 めて 少 魔 で
は 一 般 に 厚 く有 孔
て 油 膜 保持 能 力 を 嵩 め 有 効 で あ る.
含 む 銅 合 金 はCu20及
びCuO
O)生 成 こ共 に
Aｌ203,13eOを
生 ず る ・ 興 鍮 も 同 様 でZnO膜
こ れ 等AI203,
BcO,
を 生 ず る・
Zｎ10膜 を 生 ず る 銅 合 金 は この 膜 が
を 妨 げ るか らで あ る.從 つ て遂 に 被膜 が 一定 の厚 さに達
すれ ば 酸 化 は停 止 す る筈 で あ るが 實 際 は厚 さが増 す〓割
目或 は 剥 落 を生 ず る故 各 所 に酸 素 め通 路 を 生 じ更 に酸化
を 増 大 す る こ εに な る.割 目 を生 ず るの は 前 蓮の如 く酸
稠 密 で あ る故 耐 酸 化 性 を 有 す る・ 從 つ て 耐 磨 耗 材 料Uし
化 物 の 容 積 がsLの
それ よ り も大 で あ るか らで あ る.,Cu
に於 て は最 初5時 間 は略 〓時間 に比 例 して 酸 化増加 して
て こ れ 等 の合 金 は 有 効 で あ る 課 で あ る ・
ゐ るが この時 迄 は 被膜 はCu20よ
(2)酸
化
り成 り色 彩 は干渉色
の た め赤,紫 線 等 を 呈 す る.5時 間後 は黄 金 色〓 な る・
即ち
量
6時 間 ごな る ε黄 金 色 のcUO'な
自金 や 金 の如 き貴 金 属 は 高温 度 に於 て も酸 化せ ぬ.こ
れ等 の酸 化物 は 加熱 に よつ て 分 解 す る性 質 を有 す る もの
る故 酸 化 重量 は急激
に 増 す・爾 後 酸 化 は増加mし試 片 の 色 は赤 銅 色 乃 至褐 色,黒
色 に変 ずる.CuO膜
ごな つ て以 後 は 鼓膜 は厚 さを増 すの
み で あ るが 羅積 膨 脹 の た め割 目 が生 ず〓.こ
の割 目は酸
素 の 通 路〓 な
り:に 酸 化 を 促進 す る こ〓 に な る,即 ち
8時 間 目より9時間 胴 に至 つ て重量 が急 に増 加 す るの は
で あつ て 酸 化銀 の 分解 歴 は 約180'で1氣
〓も知 られて ゐ る.又Os,
歴 に達 す る こ
Irの 如 き は酸 化 物 が 揮5発性 を
有 す る.こ れ に反 して アル カ リ金 属 の 如 く酸 化物 が 密 度
大 で酸 化物 の 生 成 が容 積 の 減 少 を伴 ふ もの は酸 化膜 は
それ が 爲で あ る.又 被膜 は 剥 落 蜜る故11時
収縮 して裂 目 を生 じ酸 素 の 侵 入を容 易 な ち しめ る.又Aｌ の
問 目 に却 つて
減 量 す るが その た め生 地 が露 出 し酸 化 は急 に行 ばれ る・
如 く酸 化物 の密 度 が 小 で膿 積 の膨 脹 を伴 ふ もの は その 酸
か く して階 段 的 に酸 化量 は 増 加 して ゐ.る・Cuを
化膜 は稠 密 εな り酸 素 εの接 近 を妨 げ るがCuの
で 酸 化 す る〓最 初 よ り割 目剥 落 を生 ず る・Feに
如く
体積 の増 加 の著 しい場合 は却 つ て酸 化膜 に割 目を 生 じ 酸 素
の 侵 入 を 許 す こ〓 に な る.第1圖 はMg,
量 増 加Ch曲
線 を示 す.加 熱 はN℃r線
Al,Agの
酸 化重
抵 抗 櫨 を用 ひて 行 つ
た ・M露 は時 間 に比 例 して 酸 化 は進 むがAtは200ｰで
は
殆tieV酸
化 増 加 は 認 め られ ぬ.最 初轍 時間 は時間 軍共 に僅
約300?ｰ
於ては
200。 で は 僅 に酸 化表面 は黄 色 に変 ず るの み で あ る.
今200'に
於 け る こ れ 等 金 属 試 片 の16時
化 膜 の 厚 さ を計 算 よ り求 め るti第1表
Mg及
びCuの
(0.200C)は2000位
酸 化 膜 は 厚 くAlは
閥 酸 化後 の酸
の 如 く な る・
薄 い こ〓 が+1る ・鍋
で は加 熱速 度 も緩 徐 で あ るた めFe2Os
第10号
軸
受
噂{大部 分 で あ る が 急;に熱 して み る 〓Fe30,の
胴 じ試 片 に 就 い てIOU。
性
能
に
就
い
て(第2報)
(1 貿
膜 〓 な る.
験
547
要 領
で9時
間 の 酸 化 を 行 ふ 〓被 膜 は
2・〓の 厚 さ に 達 し て ゐ る,又
純 鐵 で あ る〓 主 〓 し て
各濃 度 に加 熱 しT
1・30、の 膜〓 な り71}0'にて 鰍
一十
分加熱
使 用 せ る硬 度 計 は微1」
・硬 度計(2)であ る.こ の 硬 度 計 の 機
各 種 金属 の適 當 な試 片 を作 り これを 常 温 乃 至81){迄
で 膜 は20〓 ・に
〓 達す る.普 通鋼 材 を旋 盤 加 工 に よ り切削 す る際 切 屑 が
〓藍色 に着色 す るの はFe30主
重 は509常
温 に 於 て は 普通ｳィ
ッカ
の1
種
化
7.1)(5計
Fe203に 変 化す る.3又,Tronstad1が
學
に て20kgに
間圧延等 に よ り急 激 に表 面 に生 ず る酸 化 物 は 主 ε し て
FeO4
あ るが こ のｽ9一
ル は 爾 後02を
吸 牧 して
解
堅痕 は極 めて 小 な る1爲純 金属 又 は固 溶態 の如 く単 一 組
各
そ
(註)荷
能 及 び構 造 は省 略 す る.荷 重 は50oeに 一定 した.
の 干渉 色 の た めで あ る,熱
第1表
に生 ず る酸 化膜 の硬度 を 測定 した.
鋼
成
分
そ
材
の
他
て 測 定 値 を得 た も ゐ も 示 す.、
織 の場 合 は硬度数 も常 に一 定 の値 を得 られ るが合 金 に よ
つ て は その組 織 の 不均 一,硬 軟 各 相 の存在 の た め測 定 値
光 學 的 に研 究 した
も頂 々 に な るは 止 む を得 な い.か か る場 合 は その合 金 の
結果硝 酸 中で 普 通鋼 に形 成せ られ た酸 化被 膜 の 李均 の厚
主要組織の
さは100Aあ
硬 度 を以 つ
り純 鐵 に形 成 せ られたこもの は25∼35A,不
鋳鋼 に形成 せ られ る もの は10Aで
て示 す こ 〓
あ る こ 〓 を爪 した.
に した.一
第3圖 は眞 鍮(40/60)の 酸 化 増 量 曲線 で あ る・加 G度
600で 最 初30分 間 に層 加 して も次 の3０ 分 間 に 却 つ て
般 にかか る
減量 して ゐ る.こ れ は最 初Cu20の
硬度計 はそ
膜 を生 ず る もZnの
ため還 元せ られ るの で あ つ てCu20はZnOに
ため 却つ て減 量 す るが その 後 は2nO膜
しこのZnO膜
の荷 重 の 大
が獲 達 して増 量
小 に よ り測
の た め 酸 化 μ阻 止せ られ 一定 時 間後 は 曲
線 も水平 〓な る.こ の現 象 はAl青
あつ てA1203膜
置換 する
銅 に も見 られ るの で
が緻 密 に表 面 に薄 く張 り耐 酸 化性 を示
す.これ は又 前 述 のBe青
銅 に 愚見 られ るの で あ る.か く
の如 き耐酸 化材 料 は3C耐 磨 耗材 料 で あ る.
B.酸
化膜 の硬産
(1) L.Tronstad,Trans.Faraday Soc.,30{1930,S.349.
第3図
線
加
眞 鍮 の 酸 化 期「量曲
熱 温 屋 6oo
定 硬 度数 も
}"
又 差 異 を生
ず る・ 例 へ ば荷 重 小 な る場 合 は硬 度 敷 は高 く な り荷重 の
大 な る に從 ひ硬度 数 は低 くな り一 定値 を 〓る.こ の一 定
値 は普 通 の ヴィッカ ー ス硬 度 計 に於 け る5kg乃 至20kgの
場 合 の測 定 値 に一 致 して來 る.3又 50gに て も加塵 時 間 を
(2)灘
野,科 學 測 器、1(1941,405.
548
第8塾
研究
〓し
温 に 於 て 硬 度(Hv)175で
於 け る値 〓本 硬 度 計
〓被 膜 の 硬 度 は1601..pり
適 當 に す れ ば よ い.本 實 験 に於 て は 加圧 時 間 を30秒
た.又
50 agに
普 通 ヴ ィッヵ 一 ス 硬 度 計5kgに
あ る が200。1時
間 加 熱 後酸
こ の 被 膜 を 取 除 い た 殿 地 のH〓
於 け る麺 〓 に=1{.Tしき差異 あ る場 合 は そ れ ぞ れ 換 算
値 を 以 つ て1"'ｇ 荷1:の 硬 度数 に訂 正 し た 。
恥
試 片 は表 面 を パ フィング仕 上 し て 後 櫨(ニ クロ ム抵 抗
線炉)中 に1時 間 保 持 加熱 す る・熔 外 へ取出 し常 温 にて硬
度 を測 定 し次 に その 表面 をパ フィング仕 上 して 酸 化 膜 を
剥脱 し金属 の肌 地 の硬 度 を求 め る・
か くして 各濃 度 に於 け る酸 化膜 及 び肌 地質 の硬 度 を そ
れ ぞれ 測 定 した.然
し酸 化 被膜 の 極 め て薄 い場 合 は圧 痕
は肌 地 へ及 び その被 膜 自身 の硬 度 で は ない.從 つ て以 下
述 べ る硬 度 は 主 〓 して硬 化 膜 に て綴 はれ た 表面 の硬 度 で
.ある こ 〓に注 意 を 要 す る. .か く して 例 へ ば 酸化 被 膜 の ま
まの 硬 度 が1憩
〓な り肌 地 が1OOな
らば 被 膜 は 肌地 よ り
硬 い こ 〓は 事實 で あ る.又 逆 に 酸 化被 膜 の ま まの硬 さが
90〓 な め肌 地 がgo0な らば 酸 化被 膜 は軟 い こ〓 に な る・
3又酸 化膜 が如 何 程 硬 質 で も極 め て薄 い場 合 は 肌地 の硬 度
第 4 魁
に近 くな り,如 何 程軟 く 〓 も薄 け れ ば 同様 に飢 地 の硬 度
炭 素 鋼 の酉酸化
被 膜 硬度 曲線
へ近 くな る.故 に測定 値 に於 て酸 化 被膜 の硬 度 〓肌 地 の
は140で
硬 度 〓が略 〓同一 で あ るこ 〓は事 實 被膜 〓肌 地 εが同 ∴
す.ra500。 泡 は被 膜 も肌 地 も大 な る差 は 無 い が650。
硬 度 で あ るこ 〓の 他 に極 端 に被 膜 が薄 いたこめ 被膜 の硬 さ
る 〓 酸 化 膜 は著 し く発 達 し て肥ｰ厚 し(こ の 膜 はFe304よ
の 影 響 が 無 い こ 〓を示 す もの で あ る.
り成 る)硬 度 も大 〓 な り(690に
第2表
備 考;2で)kｇ荷重
の 場 合 は 白銚 脆 き た め
試片成分
鋳
711大軟 く出'る.パー
T.Gd・48,S丘1・78,MnO.69.,PO・20、SO。
の 事 は 被 膜 が 肌 地 よ り も硬 い こ 〓を 示
に至
達 す る.肌 地 は 温度 上 昇
鐵
ラ で トの 場 合 最 高 敷 値 を
玉8
第3表
(2)貿 験
あ る.こ
結 果
銅
合
金
〓共 に 軟 く な り650。 に 於 て は120〓
な る.こ
の:EesO4
第1表 ・第2,3表 は各 種 金属 の種 類 及 び 測 定硬 度数 を
示 す もの に して 第4圖 ∼
t10圓 は被 膜 〓肌 地 の 硬 度 曲
膜 は 更1に適 當 な る温 度 で 酸 化 助 長 せ し め る 〓Hvは900
線 を示 す.
る が 酸 化 膜 は650。 で3oo
に及 ぶ こ 〓を 知 り得 た ・教 に0●15%C鋼(001)も
岡機であ
硬 さ 〓 な り 肌 地 は1:0〓
な
(3) 實験 結果に対する考察
る。即 ち 被 膜 の 硬 度 は 低 下 し肌 地 は 硬 く な る.3tOO5に
於
第4図 に於 て 純 鐵(0・0)4%C,P一:Fe)に 就 きて 触 るに常
て は 材 質 は 強 力 に な る故 肌 地 の 硬 度 は 更 に増 加 す る も酸
第10
號
軸
受
性
能
に
就
て
549
(第2報)
素 鋼 の 場 合 は 酸 化 膜 は 肌 地 よ り常 に 硬 い が 特 殊 鯛 で は 逆:
〓 灘oO1よ
り 硬 に軟 い・ か くの 如 くして炭鋼
に
一
於ては炭 素 の 含 有量増 す に從 ひ酸 化被 膜 は軟 くな り肌 地
租硬 くな の0'98%C鋼
い
に 被 膜 の 軟 い もの が あ る.即
又211,401は
に於 て は略 〓両者 が 一致 す るの で
ち ＨiS,501,MC等
で あ る.
酸 化 膜 が 硬 い 機 で あ る.gHiS(高 速 度 鋼),501
第7
図殊 鋼 の酸 化
笈膜 硬 度 曲線
第6閥
鋳 鐡 の酸 化被
膜 硬度曲 線
第7圖
C'u及 びCu合
金,
の 酸化 被 膜 硬 度
曲線
_一
一
第9図
加
熱
温
第8脇
農
加、 熱
温
度
低融 念属 及び そ の合 金 の酸 化 被
膜 硬 愛 曲線
Sn吸 びPbの 酸 化被膜硬度 合
ある.即 ち共 析鋼 は被 膜 も肌 地 も硬 度 が 一 致 す る もの ε
(球軸 受材 料),MC(不
想像せ られ る.
第5図 は特 殊 鋼就
第10圏
いて曲線 を求 め 蝿
ので あ る・ 炭
純A1酸
化被 膜 硬度曲 線
誘 耐 熱鋼)等 の酸 化 膜 は 軟 く而 も こ
れ等 が實 際 に於 て 耐磨 耗 材 料 〓 して 實 用 せ られ つ つ あ る
研
550
究
こ 〓 は 注 目 に 値 す る.
酸 化 物 は 加工.,熱処
膜 保持 能 力 を與 へ るた め に は矢 張 り このCuO膜
理 のEl如何 に 拘 ら ず 同 一 の もの で
焼 入 塵 理 した も の の 硬 度 は 焼 入 せ ざ
る も の の 硬 度 〓同 一 關 係 に あ る こ 〓が 判 つ た.
あ るが 鋳 鐵 に 於 て は 第6の
第8GeはAI,Mg,
zn, Cd等 の硬 度 曲線 を示 す・硬 度計
は その 規 模 小 さ く荷 重 も僅 小 で あ るた め座痕 も小 で あ る.
從 づ て鰭鐵 の 如 く硬 軟 各 相 の あ る もの は その硬 度 測定値
炭 素 鋼 で は共 析鋼 で 皮肌 の硬 度 が 一 致 す るが更 に炭 素
を 増 す 〓被 膜 は 却 つ て 軟 く な る.501の
も生 放
され る こ 〓が必 要で あ る.
あ るが 被 膜 の 性 状 は そ の 加 熱 條 件 そ の 他 に よ り 異 る が
501,005,003,401を
第8巻
場 合 も その 例 で
如 く肌 地 が 常 に 硬 い.こ
の
も区 々で あ る こ 〓は 潮述 の 如 くで あ るが こ れ に反 して賑
『一相 よ り成 る組織 の場 合 は常 に 同 一数 槙 を得 る を以 つで
そ の 曲線 も殆〓 変 動 な く實 況 を示 す・ 第8圏
に於 てAI
理 由 は組 織 の 不 均 一 に よ る 被 膜 の 有 隙性 〓脱 炭 現 象 〓 に
は酸 化 被 膜 は常 に肌 地 よ り硬 く600。 に な る 〓その差 も
よ る も の 〓推 考 す る・:炭素 量:の少 い 純 鐵 に 於 て1よ組 織 の
大 〓 な る・Mｇ よ350。迄 は肌 地 の 方 が硬p..350。 以上 に
均 一 〓 棺俟 つ て 前 述 の 如 く極 め て 強 硬 な:Fe304の
な る ε被 膜 が硬 い.こ のMgの
膜を
み 他 種 低 融 貼 金周 〓異 り
作 る・ 錠 鐵 が 耐 磨 粍 材 料また4は
軸 受 材料 〓 して有 効 なの も
普 通 高 濃(k磨g擦
時 上 昇 ご考へ られ る普 通 の 高温)に於 て肌
こ こ に 幕 因 す る の で あ ら う・
地 が硬 い・ この 事 實 は耐腰 耗 性-V何 等 か の関 係が あるar
401〓MC〓
に 於 て 被 膜 の 硬 度 に 差 あ る はMnの
影響
第7圖
きで あ り事 實Mｇ
よ極 めて 良 好 な耐al5耗材料 なのであ る.
500。蓮 くな る 〓MgOの
〓 考 へ ら れ る.
は 銅 及 び 銅 合 金 の 被 膜 及 び 肌 地 の 硬度 を示 す.
白 色膜 を 認 め得 る・ALCa(10%1
合 金 は500。 以 下 で は 被膜 が硬 い が爾 後CaOの
白色膜生
銅合 金 に 於 て は被 膜 の 硬 度 は 一 度 最 硬 度 を 示 し 爾 後 酸 化
成 され るに至 る 〓即 つ て 肌 地 よ り軟 く な る.こ れ は 幾0
物の 生 成 多 量 〓 な る に 從 ひ 孔 隙 性 を増し 全 般 に 肌 地 よ り
の 粗雑 姓 に よゐ もの ε考 へ る.Zn及
款 く な る 。これ は 最 初 はCu20(純
なZnO{黄
銅 〉,AI203(ア
銅,燐 青 銅 等)及 び 緻 密
ル ミ青 銅), BeO(Be-Cu)を
生じ
硬 度 も増 加 す る が 或 る 灘 度 以 上 に 及 ぶ 〓C"20。
はCuO
地 よ り軟 い が250σ
干 渉 色 を 呈 し硬 度 も肌
に 於 てcuoの
黄色 膜 〓な りて硬 度 は
急に 大 〓 な り肌 地 よ り も硬 くHvは901に
;,uOの
及>5:・そ の 後 は
肥 厚 〓 共 に 漸 訳 硬 度 は 減 少 し肌 地 よ り も軟 く な
り更 に 高 温 に な る εCuO膜
は 表 面 よ り 剥 離 ずゐ,_至
101(黄 銅)及 びP-B2(燐
青 銅)は 約:300ｰ迄
地 よ り硬 く最 高 埴 に達 し て よ り後 はCuOの
作 り軟 化 す る.尤
も101は5０0'近
る・
常 に被 膜
物は そ の材質 の化 學 成分 に よ り一定 で あ る・ 然 し1aU,さ
れる酸 化物 の成 長 速 度,稠 密 度 等 は その組 織
等 の差 異 に よ の異 る もめで あ る.`第10ず
熱処 理,加 工
は純Alの
鍛造
材 〓鋳造 材 〓に於 け る酸 化膜 の硬 さの差 異 を示 す もので
450'に 至 る 〓肌地 の硬 度 は鍛 造,鋳造 共 に 岡 一 に な るに
しCu,
P-B2の
あ るこ 〓を知 るの で あ る・ 又 蟻 鐵 の如 く白銑 鐵 〓バー ラ
1
yx鐵4で は600。 以 上 に 及 ぶ 〓酸 化膜 も同 一硬度 に
な る もの もあ る.即 ち酸 化 膜 が極 めて 肥 厚 す れ ば材 質の
影 響 は受 け ず酸 化物 〓 して 殆〓 一定 す るこ 〓を 知 るので
銅 〉も黄 銅 〓 同 楼 にBeOの
て 有 用 で あ る.こ のBe-B2も
もの よ りBe
就 い て で あ るがSnは
即 ち材 質 の緻 密 な方 が これ に生 ず る膜 も硬 い・ 又稠密で
白色
膜 を 作 り酸 化
胴 の 軟 質 膜 の 成 長 を 阻 止 す る 故 耐 酸 化 性,耐 磨 耗 材 料 〓 し
2%の
びPbに
禍 色 鼓膜 を
如 く褐 色 膜 は 作 ら ぬ.
る・Be
はs,及
か硬 い ・Pbも 被膜 の 方が 硬 い.'然 しか か る軟 金 属 に於て.
拘 らず 酸 化 被 膜 の硬 度 は明 らか に鍛 造'材 の方 が硬 い・
く な る 〓2nOの
は 比 較 的 有 孔性 の もの 〓考 へ ら れ る.然
に 高温 に な る 〓CuO及
同機
肥 厚 〓共 に硬
は 被 膜 が肌
膜を 作 り これ も肉 眼 に て 認 め得 る程 度 に 生 成 され た も の
Be-B2(Be青
びCdはAl〓
CdOの
は歴 痕 も極 めて大 で あ るた め翼 實 の値 は 得難 い・ 酸 化
断 次 そ の 稠 密 度,硬 度 を 失 ふ に 至 る,
20の
くな る 〓ZnO,
度 も更 に増 加 し て來 る・
第9圏
〓 な り有 孔 性 に 富 み 脆 弱 〓 な り そ の 厚 さ も著 し く 増 す故
純 銅 は250。 附近 迄 はCu
被 膜 が 硬 く融点
あ る が,か か る肥厚 膜 は實 際 の摩 擦 面 に於 て は 無用 で あ
ら う.
或 る温 度 迄 は 被 膜 が 硬 く更
びBeOの
膜 肥 厚 に よ り 軟 くな
10%の
方 が 肌 地 蘭 線 〓被 膜 商
銀 〓 の 交 点 が 高 温 側 に 移 る.又Cuを
含 ま ぬ 純Reは
この
結
言
本 報 に於 ては 金属 の 酸 化 及び酸 化膜 の硬 度 に就 いて 述
べ た.酸 化物 は 同 一種 金属 な らば 常 に 局 じ もの で あ るが
交 黒 に600。'で あ る・ こ の 交 鮎 は 純 銅 で は340。,P-B2は
そ の稠 密 度,硬 度,厚 さは絶 え ず その環 境 に支 配 され て異
同 ρ く320。 位 で あ る がBe合
つ て來 る こ〓 が判 つ た・鋼 に生 ず る酸 化 物 も從 來 は 炭 素
金 に な る 〓Sao。1又 は δ00
〓 所 謂 耐 酸 化 性 も増 し て 來 る.、
CuOは
脆 弱 で あ り軟 質 の た め 銅 合 金 に 於 て 耐 磨 耗 性,
を 與 へ る た め に は こ のcuo膜
量が比 較 的 閉却 され て ゐたが 事 實 は その 酸 化物 の 本 質 は
勿 論硬 さ も異 つ て ゐ る,從 つ て本 報 に 於 け る智 識 を以 つ
を 成 可 く成 長 さ せ ぬ こ 〓
て す れ ば 各種 の鋼間 の磨 耗 は 勿 論鯛 〓他 種 金属 〓の磨 耗
が 大 切 で あ る・ 然 し こ れ は 乾 燥 時 の 耐 磨 耗性 で あ ℃ て 油
に 就 い て 亀從 來 不明 で あつ た 事 實 の説明 が 簡単 に附 くも
第10號
A1変
態
のも多 々・
・
の
再検
討
551
の 酸 化膜 を 作 り これが 肌 地 を 防護 して爾 後 酸 化 を阻 止 し
第1報 窮1章 に於 て述 べ た如 く耐 磨 耗 性 の 内容 は材 質
の機械 的耐1耗 性 〓酸 化 膜 の 機械 的 耐磨 耗性 及 び 酸 化膜
金 属 分 の消 耗 を少 くして ゐ る.こ れ も耐磨 耗 材料 で あ る.
一 般 に 耐磨 耗 材料 は又 耐酸 化材 料 で あ る.
の化學 的耐 塵 耗 性 で あ る・
耐 磨 耗 材料 〓 して は この3項 を
面 して軸 受 材料 〓 し で必 要 な る馴染 性 は幾 分酸 化 膜 も
糖足す れば よい の で あ つ て 本 報 に於 て 明 らか に され た 如
く耐熱鋼,球 軸 受 材料 〈5011及び鋳 鐵 の如 く常 温,高 温 共
発達 轟 油 を吸 牧 す る ものが よ いの で あつ て以 上 の如 き耐
に耐磨 耗性 の あ る金属 は何 れ も酸 化膜(主 〓 して 〉が粘靱
を 使用 せ ざ る耐磨 耗1材料 〓満 を 使)1用
す る際 の耐 鷹 耗 軸 受
であ る.こ の粘 靱 で あ る事 は 膜 が 脆 くな い こ 〓で あつ て
材 料 〓は 自然 異 つ て來 る筈 で あ る・ 馴 染 性 を満 足 す る爲
剥脱を起 さず機 械 的 に強 靱 で あ る こ 〓を示 して ゐ る・ 又
に は耐磨 耗 性 は 幾 分犠 牲 に せ ね ば な らぬ ・ こ こに軸 受 材
銅合金 に於 け るAi青 銅, Be青 銅 は表 面 にAI203,
料 の獲 達 に 困難 性 が あ る・
BeO
酸 化初 料 で あ る1耐磨耗 材料 では不満 足 で あ る・從 つ て 油
'