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焼入れ性が優れた鉄鋼材料を積層造形すると凝固直後のマルテンサイト組織となり，上の層が積層されるたび累積的に熱影響を受けて硬さが低下します．この累積加熱を実験的に再現すると，γ域加熱からα域加熱に入るところで，硬さが不連続に変化します．
我々はCr-Mo-V鋼の累積加熱による硬さ変化とミクロ組織の関係を詳しく研究しています．この鋼のマルテンサイトがγ＋α２相域に急速に加熱されると，安定なCr炭化物でなく，極めて微細なナノサイズ炭化物を形成し，その後のMs点が高温側にシフトすることを確認しました．Ms点の上昇は，γ相中の固溶C濃度が低下していることを意味します．

どうしてこんなに微細な炭化物が析出するのか

γ＋α ２相域でナノ炭化物が現れた組織は，その後α域で繰り返し熱影響を受けてもあまり硬さ低下しません．貴重な熱処理特性なんですが，このナノ炭化物の正体が不明です．電解抽出で粒子を抽出して成分を分析しましたが，Fe以外に目立った合金元素が濃化している様子はありませんでした．そこで熱力学計算を行い，マルテンサイトからの急加熱で大きな析出駆動力を持つ準安定炭化物を予想しました．現在は，これも森谷先生のご協力により，プリセッション電子線回折法を駆使して，炭化物の結晶構造の特定を急いでいます．

α'→γ変態と炭化物析出が競合？

レーザ積層造形技術は実用的なCr-V鋼にも適用が期待されています．しかし，積層する溶融金属の熱によって，造形体はγ域からα域まで累積的な熱影響を受けます．これまで模擬的なCr-V鋼の累積加熱において，γ+α域加熱を経由して700℃まで繰返し加熱されるとナノサイズの炭化物が析出し，通常の焼入れ700℃焼戻しの硬さよりも高い硬さを有することが分かりました．これはγ+α域で部分的に逆変態したγが，その後の冷却で複雑な析出母相に変態するためと考察されますが，詳細は明らかになっていません．そこで本研究ではCr-V鋼のγ+α域加熱における逆変態・再変態挙動を測定し，700℃析出組織との対応をとろうと日夜頑張っています．

→ 日本鉄鋼協会第188回講演大会でポスタ発表しました

→ 熱処理国際会議でポスタ発表しました

Ag中にSnO2粒子を合成し，基板にレーザ接合する

電気部品の小型・多様化に対応して，微小部の加熱溶融に適したレーザ加工技術の応用が進んでいる．マイクロスイッチなど電気接点では，接点材である酸化物分散Ag合金（ODS-Ag）をCuまたはCu合金基板に接合する必要がある．ODS-Agの酸化物は直径0.5μm程度のSnO2粒子であり，予め内部酸化によりAgマトリックス中にほぼ均一に形成されている．本研究では，ODS-Agの組織制御と基板へのレーザ接合を目指し，Ag＋Sn混合物からのSnO2形成機構，ならびにレーザ加熱溶融による酸化物の形態変化を調査した．また基板種類により接合性に差が見られたため，各接合界面のミクロ組織解析を行い，電気抵抗への影響を考察した．

高抵抗部を溶融造形した複合抵抗材では合成抵抗則が成り立つか?

Cu合金は添加元素によって機械的特性や電気特性が変化します．一般に電気抵抗は純銅よりも増加しますが，代わりに特殊な機能を持つCu合金やAg合金などを純銅と組み合わせて，シャント抵抗や接点材（スイッチ）が造られます．この時の接合はろう付けや溶接になり，専用の装置が必要になります．レーザや電子ビームなどを用い，純銅を基板として必要な機能部分を直接造形することができれば，もっと自由に抵抗部品や接点部品を設計でき，汎用加工機で少量多品種生産が可能になるでしょう．
今回，厚さ4mmのCu板の間にΦ1.2mmのコンスタンタン線CN49を供給しながら，高抵抗部を造形しました．ワイヤ方式では，Cu/Cu-Ni界面でのNi拡散を約130μm程度に抑えることができました．この結果，測定された抵抗値は合成抵抗則にほぼ一致し，抵抗温度係数（25～50℃）もほぼゼロでした．しかしやや大きめの抵抗となっており，造形方向に対して電気抵抗に異方性があるかも知れません．