マルテンサイト相を出発組織とする鋼の新しい結晶粒超微細化法

• Project/Area Number: 14702052
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 辻 伸泰 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30263213)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥30,420,000 (Direct Cost: ¥23,400,000、Indirect Cost: ¥7,020,000); Fiscal Year 2003: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2002: ¥23,270,000 (Direct Cost: ¥17,900,000、Indirect Cost: ¥5,370,000)
• Keywords: 炭素鋼 / 結晶粒超微細化 / マルテンサイト / 強ひずみ加工 / 炭化物 / 強度・延性 / 靱性 / EBSP / ナノ組織 / 強度 / 延性

Research Abstract

強ひずみ加工を必要とせずに、炭素鋼の結晶粒組織をナノ結晶化する方法を確立した。低炭素鋼をまずマルテンサイト組織とし、圧下率70%以下の通常の冷間圧延を施した後に、500℃近辺の温間域で焼鈍を行うと、粒径約100nmの等軸ナノ結晶粒フェライト組織が得られる。マルテンサイトは炭素の過飽和固溶体であるため、得られるナノ組織中には微細炭化物が均一に析出している。こうした複相化の結果、単相ナノ結晶粒材料では不可避である塑性不安定の早期発現が抑制され、得られた材料は優れた強度(出発材の約2倍)・低温靭性(液体窒素温度でも脆性破壊しない)とともに、十分な延性をも有することが明らかとなった。ナノ結晶粒組織の形成機構が、grain subdivisionと回復を主体とした過程により支配されることを解明した。Grain subdivisionを支配する最大の因子は、出発組織であるマルテンサイト中の固溶炭素であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] N.Tsuji, R.Ueji, Y.Minamino, Y.Saito: "A New and Simple Process to Obtain Nanostructured Bulk Low-Carbon Steel with Superior Mechanical Property"Scripta Materialia. Vol.46. 305-310 (2002)
• [Publications] R.Ueji, N.Tsuji, Y.Minamino, Y.Koizumi: "Ultragrain Refinement of Plain Low Carbon Steel by Cold-Rolling and Annealing of Martensite"Acta Materialia. Vol.50. 4177-4189 (2002)
• [Publications] R.Ueji, N.Tsuji, Y.Minamino, Y.Koizumi: "Effects of reduction and carbon contents on the mechanical properties of the multiphased UFG steels fabricated by martensite cold-rolling and annealing"Proc.of the 7^<th> STX-21 Workshop, NIMS. 322-323 (2003)
• [Publications] R.Ueji, N.Tsuji, Y.Minamino, Y.Koizumi: "Effect of Rolling Reduction on Ultrafine Grained Structure and Mechanical Properties of Low-Carbon Steel Thermomechanically Processed from Martensite Starting Structure"Science and Technology of Advanced Materials. Vol.5,No.1-2. 153-162 (2004)
• [Publications] N.Tsuji, R.Ueji, Y.Minamino: "Fabrication of Ultrafine Grained Steels without Severe or Heavy Plastic Deformation"Transactions of Materials Research Society Japan. Vol.29(in press). (2004)
• [Publications] R.Ueji, N.Tsuji, Y.Minamino, Y.Koizumi: "Microstructure and Mechanical Properties of Ultrafine Grained Low Carbon Steel Fabricated by Conventional Cold-Rolling and Annealing of Martensite (Martensite Process)"Ultrafine Grained Materials III, TMS. 143-148 (2004)
• [Publications] N.Tsuji, R.Ueji, Y.Minamino, Y.Saito: "A New and Simple Process to Obtain Nanostructured Bulk Low-Carbon Steel with Superior Mechanical Property"Scripta Materialia. Vol.46. 305-310 (2002)
• [Publications] R.Ueji, N.Tsuji, Y.Minamino, Y.Koizumi: "Ultragrain Refinement of Plain Low Carbon Steel by Cold-Rolling and Annealing of Martensite"Acta Materialia. Vol.50. 4177-4189 (2002)
• [Publications] R.Ueji, N.Tsuji, Y.Minamino, Y.Koizumi, Y.Saito: "Mechanical Properties of Nanostructured Low-Carbon Steels Produced by Conventional Cold-Rolling and Annealing of Martensite Starting Microstructure""Ultrafine Grained Materials II", TMS; Proc. Of the 2^<nd> Int. Symp. On ultrafine grained materials. 399-407 (2002)
• [Publications] N.Tsuji, R.Ueji, Y.Minamino: "Nanoscale Crystallographic Analysis of Ultrafine Geained IF Steel Fabricated by ARB Process"Scripta Materialia. Vol.47. 69-76 (2002)
• [Publications] N.Tsuji, Y.Ito, Y.Saito, Y.Minamino: "Strength and Ductility of Ultrafine Grained Aluminum and Iron Produced by ARB and Annealing"Scripta Materialia. Vol.47. 893-899 (2002)
• [Publications] 辻伸泰: "鉄鋼材料の結晶粒超微細化"鉄と鋼. Vol.88. 359-369 (2002)
• [Publications] 辻伸泰: "鉄鋼便覧 第4版(第2編7.7鉄鋼における微細結晶粒組織"丸善.