ＳＵＳ３０４と超硬の壊れやすさについて。

Question

耐磨耗性を求めて、軸受のようなパーツを超硬（Ｑ３）で製作しましたが、使用中に壊れてしまいました。

そこで次は、ＳＵＳ３０４に窒化処理を行い表面を硬くして使用する予定なのですが、この“壊れやすさ”を定量的に比較する方法というのはあるのでしょうか？要はＱ３で失敗して慎重になってる方に「ＳＵＳ３０４なら、超硬に比べてこれだけの数値なので大丈夫ですよ」ということが言いたいのです。

シャルピーは超硬には使ってもあまり意味が無いようですし、破壊靭性値はＳＵＳ３０４が４９．５で超硬が１１（いずれもＭｐａ√ｍ）のようですが、この差をどのように解釈すればいいのかもわかりません。そもそも、延性材料と脆性材料を比較すること自体がおかしいとは思いますが、何か進言いただけませんでしょうか？

Answer

一般的には、硬い物は脆いとなります。
因って、超鋼は硬いが脆い（靭性が低い）。
特に、圧縮応力は強いが、引張応力に弱く、工具の刃として良く使用されています。
これを克服しているのが、昔からある日本刀です。
高炭素鋼と低炭素鋼の複合素材を組み合わせ、しかも焼き入れにも刃の部分のみが高温になる
工夫をしています。
さて、ステンレスのSUS304は粘りがあり過ぎて、加工の際に苦労します。
そのSUS304を窒化処理し表面を硬くして使用する、本体はSUS304の靭性を保ちですから、
理に適っています。

多分、軸受のようなパーツには、交番荷重が加わっていると考えます。
静荷重は、一定の荷重が掛かる。
繰り返し荷重は、零から一定の引張荷重又は圧縮荷重のどちらか一方が波打って掛かる。
交番荷重は、一定の引張荷重と引張荷重と同じ強さの圧縮荷重が波打って掛かる。
となるから、圧縮荷重に強いが引張荷重に弱い超硬が壊れると、推測します。
摩耗による寿命や焼き付き等は、詳細な情報が判らないのでコメントできませんが、
タイトルのSUS304と超硬の壊れ易さに関しては、SUS304に軍配が上がると考えます。

Answer

＞軸受のようなパーツ

からは鍛造などの金型、それもダイ（雌型）が連想される。

この設計の基本は超硬にとって弱点とされる引張応力を与えないこと（圧縮では焼入れ鋼を凌ぐ）
しかしダイは引張り応力を受けるのが当り前なので、どうするか。
初期状態で逆の圧縮応力を与え、引張応力をキャンセルする。そのため焼嵌めで超硬を圧入する。時には多段で強烈に行う。

金型でなくともこの手法が使えないでしょうか？
とはいえ既回答のとおり使用形態、形状など不明のままでは・・・

Answer

っていうか
なぜに超鋼を選んだのかわからない

割れる

比べるなら
伸びで比べる

超鋼はほとんど伸びないので
割れやすい

http://www.nc-net.or.jp/morilog/m113578.html

http://www.nc-net.or.jp/mori_log/detail.php?id=209491

私もなぜ
ＳＵＳ３０４
にしたのかわからない

一般に使われてる
SUJ2じゃいけないの？

ちなみに
対磨耗性などを求めた
セラミックベアリングでも
割れるという
という問題点は発生します

304 の割れはあまり聞かないので
ぐぐってみると
http://www.google.co.jp/search?sourceid=navclient&hl=ja&ie=UTF-8&rlz=1T4GGLL_jaJP360JP360&q=SUS304%e3%80%80%e5%89%b2%e3%82%8c

応力腐食割れ
がたくさん報告されています

やっぱり
軸受のようなパーツ
なら
軸受けと同様な材質で作ったほうがいいと思う

Answer

もう少し詳細を教えてください。
１、超硬パーツはなぜ壊れたのでしょうか
２、代替に選んだ材質がなぜSUS304なのでしょう
３、軸受けのようなパーツのサイズや形状は
４、どのような力が加わるのでしょうか
５、摺動だとすると速度や潤滑は？

SUS304と超硬の壊れやすさについて