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Clarification of high-strengthening mechanism of deformation-induced martensite based on dislocation engineering

Research Project

Project/Area Number 20K15050
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Masumura Takuro  九州大学, 工学研究院, 助教 (40804688)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords加工誘起マルテンサイト / マルテンサイト / 転位密度 / 準安定オーステナイト / ステンレス / X線回折 / mWH/WA法 / ステンレス鋼 / 準安定オーステナイト鋼 / X線回折 / 転位 / 転位工学 / ラインプロファイル解析
Outline of Research at the Start

次世代の高強度薄鋼板として、中Mn鋼などが世界的に注目を集めているが、最近の研究においてそれらを凌駕する強度-伸びバランスを有したD&P鋼およびR&P鋼が提案された。両鋼の共通点は、基地組織が熱処理で得られるマルテンサイトやベイナイトではなく、準安定オーステナイトの強冷間加工で得られる加工誘起マルテンサイトである点である。しかしながら、その特徴を詳細に調査した例はなく、さらなる高強度鋼板の開発には特性制御手法の確立が不可欠である。X線ラインプロファイル解析により加工誘起マルテンサイトの転位密度や転位分布を定量評価し、本組織が通常の変態組織と比べて著しく高い強度を有する機構を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

In Fe-18Cr-8Ni alloy (SUS304), which is metastable austenitic stainless steel, the microstructure, hardness, and dislocation density of as-quenched and deformation-induced martensite were compared. The hardness and dislocation density of deformation-induced martensite are higher than those of as-quenched martensite, because the deformation-induced martensite is formed from work-hardened austenite with high dislocation density. On the other hand, the dislocation components (edge dislocations or screw dislocations) and the dislocation distribution were almost same between the deformation-induced and the as-quenched martensite.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、高強度鋼として一般的に用いられる焼入れマルテンサイトと、TRIP鋼などで用いられる加工誘起マルテンサイトの強度と組織を比較したものである。従来、これら2つの組織の特性の違いが評価された例はなく、加工誘起マルテンサイトのほうが転位密度および硬さが高いという新たな知見が得られた。より高強度な鉄鋼材料を作製する上で、加工誘起マルテンサイトの利用価値が高いという結果は、工業的に大きな意義があると考えられる。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 9 results) Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Age-Hardening Behavior in High-Nitrogen Stable Austenitic Stainless Steel2022

    • Author(s)
      T.Masumura, T.Honda, K.Naridomi, S.Uranaka, T.Tsuchiyama, G.Miyamoto and S.Yamasaki
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 63 Issue: 2 Pages: 163-169

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-H2021001

    • NAID

      130008144066

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Year and Date
      2022-02-01
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Verification of Thermodynamic Models for Predicting Grain Boundary Segregation of Carbon and Nitrogen in Ferritic Steels2022

    • Author(s)
      Y.X.Zhou, T.Masumura and T.Tsuchiyama
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 62 Issue: 1 Pages: 278-280

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2021-386

    • NAID

      130008144893

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • Year and Date
      2022-01-15
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 中Mn鋼の中断焼入-二相域焼鈍により形成されるコア-シェル型第二相組織の制御2022

    • Author(s)
      土山聡宏, 坂本孝之, 田中祥平, 増村拓朗
    • Journal Title

      鉄と鋼

      Volume: 108

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Carbon and Nitrogen on Work-hardening Behavior in Metastable Austenitic Stainless Steel2021

    • Author(s)
      T.Masumura and T.Tsuchiyama
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 61 Issue: 2 Pages: 617-624

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-535

    • NAID

      130007987405

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • Year and Date
      2021-02-15
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Initial Austenite Grain Size on Microstructure Development and Mechanical Properties in a Medium-carbon Steel Treated with One-step Quenching and Partitioning2021

    • Author(s)
      T.Tsuchiyama, Y.Amano, S.Uranaka and T.Masumura
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 61 Issue: 2 Pages: 537-545

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-543

    • NAID

      130007987406

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • Year and Date
      2021-02-15
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Age-hardening Behavior in High-nitrogen Stable Austenitic Stainless Steel2021

    • Author(s)
      増村拓朗, 本多竜也, 成富光佑, 浦中祥平, 土山聡宏, 宮本吾郎, 山先祥太
    • Journal Title

      NETSUSHORI

      Volume: 61 Issue: 3 Pages: 112-118

    • DOI

      10.14940/netsushori.61.112

    • NAID

      130008062721

    • ISSN
      0288-0490, 2188-4064
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of core-shell type structure in duplex martensitic steel2021

    • Author(s)
      K.Kaneko, T.Maeda, K.Ichino, Y.Kawahara, T.Masumura, T.Tsuchiyama, H.Shirahata and R.Uemori
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 193 Pages: 112-116

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2020.10.044

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Toughening mechanism in 5%Mn and 10%Mn martensitic steels treated by thermo-mechanical control process2021

    • Author(s)
      T.Maeda, S.Okuhata, K.Matsuda, T.Masumura, T.Tsuchiyama, H.Shirahata, Y.Kawamoto, M.Fujioka and R.Uemori
    • Journal Title

      Materials Science & Engineering A

      Volume: 812 Pages: 141058-141058

    • DOI

      10.1016/j.msea.2021.141058

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of solute carbon concentration by electrical resistivity measurement in martensitic steel2021

    • Author(s)
      T.Masumura, T.Taniguchi, S.Uranaka, I.Hirashima, T.Tsuchiyama, N.Maruyama, H.Shirahata and R.Uemori
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 61

    • NAID

      130008038330

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Control of Core-shell Type Second Phase Formed via Interrupted Quenching and Intercritical Annealing in a Medium Manganese Steel2020

    • Author(s)
      T.Tsuchiyama, T.Sakamoto, S.Tanaka and T.Masumura
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 60 Issue: 12 Pages: 2954-2962

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-164

    • NAID

      130007956929

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • Year and Date
      2020-12-15
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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] フェライト鋼におけるヤング率と弾性スティフネスの関係2020

    • Author(s)
      高木節雄, 増村拓朗, 土山聡宏
    • Journal Title

      鉄と鋼

      Volume: 106 Issue: 11 Pages: 867-870

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.tetsu-2020-011

    • NAID

      130007932298

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 電気抵抗測定法によるマルテンサイト中の固溶炭素量の評価2020

    • Author(s)
      増村拓朗, 谷口大河, 浦中祥平, 平嶋一誠, 土山聡宏, 丸山直紀, 白幡浩幸, 植森龍治
    • Journal Title

      鉄と鋼

      Volume: 106 Issue: 11 Pages: 835-843

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.tetsu-2020-050

    • NAID

      130007932328

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Direct-fitting/modified Williamson-Hall (DF/mWH)法を用いた低炭素焼戻しマルテンサイト鋼の転位密度解析2020

    • Author(s)
      増村拓朗, 浦中祥平, 松田恭輔, 高木節雄, 土山聡宏
    • Journal Title

      鉄と鋼

      Volume: 106 Issue: 11 Pages: 826-834

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.tetsu-2020-049

    • NAID

      130007932325

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 準安定オーステナイト鋼における加工誘起マルテンサイトの転位組織解析2021

    • Author(s)
      賀谷洋至, 増村拓朗, 土山聡宏, 山先祥太
    • Organizer
      2021年度日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部合同学術講演会
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      賀谷洋至, 増村拓朗, 土山聡宏, 山先祥太
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第182回秋季講演大会
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  • [Presentation] SUS304ステンレス鋼における加工誘起マルテンサイトの転位組織解析2021

    • Author(s)
      賀谷洋至, 増村拓朗, 土山聡宏, 山先祥太
    • Organizer
      日本熱処理技術協会第92回秋季講演大会
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  • [Presentation] 加工誘起マルテンサイトと焼入れマルテンサイトの強度特性および転位組織の比較2020

    • Author(s)
      増村拓朗, 福田孝典, 土山聡宏, 山先祥太, 小貫祐介, 佐藤成男
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第180回秋季講演大会
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  • [Remarks] 九州大学大学院工学研究院材料工学部門土山研究室

    • URL

      https://tsuchiyama.zaiko.kyushu-u.ac.jp/

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URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2023-01-30  

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