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Microstructure control of carbon steel based on the investigation of precipitation mechanism of fine precipitates

Research Project

Project/Area Number 20K15055
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Saito Genki  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00749278)

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: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords析出物 / 炭素鋼 / 組織制御 / 析出 / その場観察 / 結晶粒 / 電子顕微鏡 / 焼ならし / 鋼 / 結晶粒微細化 / 加熱TEM
Outline of Research at the Start

炭素鋼は自動車や建設機械の部品等に多く用いられており、これらの組織制御のため、鋼中に合金元素を微量添加し、熱処理によりこれらを微細なピン止め粒子として分散析出させる方法が有効である。本研究は、複数の合金元素を微量添加した炭素鋼における微細析出物の析出メカニズム解明を目的として、複数の析出相が複合化した析出物粒子を含めた微細析出物の定量評価を行う。さらに、加熱TEMその場観察を用いて、析出挙動を詳細に解明し、熱処理プロセスおよび材料組成の最適化を試みる。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to control microstructures based on the investigation of precipitation mechanisms of fine precipitates in carbon steels with addition of several alloying elements, and the following results were obtained.
(1) The volume fraction and size of precipitates were successfully evaluated by transmission electron microscopy, and the precipitation process was successfully observed by in-situ TEM. (2) After solid solution of precipitates at high temperature, the slow cooling rate cause the coarse growth of precipitation. (3) The fast cooling after solid solution temperature makes supersaturated solid solution, which is useful for fine precipitation at low temperatures and for grain refinement.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の研究ではAlNやNb(C,N)といった析出物の析出過程が個々に議論されてきたが、本研究は、AlNとNb(C,N)が同時に析出する場合の析出過程を詳細に解明し、材料組織との相関を議論した点で学術的意義がある。本手法で用いた電子顕微鏡による観察評価手法やその場観察方法は他の材料への適用も可能である。また、本研究は実用されている機械構造用鋼を対象としており、得られた結果から材料の成分系や熱処理条件を最適化できる点で、社会的意義が大いにある。高い鍛造加熱温度、速い冷却速度や低温の焼ならし条件はいずれも実際の製造プロセスで十分適用可能な条件であり、実用性が高いものである。

Report

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

    (11 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Precipitation Behavior of Combined Precipitates in Carbon Steels2021

    • Author(s)
      齊藤 元貴
    • Journal Title

      Materia Japan

      Volume: 60 Issue: 8 Pages: 486-491

    • DOI

      10.2320/materia.60.486

    • NAID

      130008070114

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • Year and Date
      2021-08-01
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effects of Cooling Rate after Hot Forging on Precipitation of Fine Particles during Subsequent Normalizing and Austenite Grain Growth during Carburization of Al- and Nb-microalloyed Case-hardening Steel2021

    • Author(s)
      Saito Genki、Sakaguchi Norihito、Ohno Munekazu、Matsuura Kiyotaka、Takeuchi Masayoshi、Sano Taichi、Minoguchi Koki、Yamaoka Takuya
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 61 Issue: 6 Pages: 1964-1970

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-743

    • NAID

      130008053356

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • Year and Date
      2021-06-15
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] In-situ observation of abnormal grain growth in a low-alloyed carbon steel using SEM-EBSD2021

    • Author(s)
      Saito Genki、Zhang Tianglong、Sakaguchi Norihito、Ohno Munekazu、Matsuura Kiyotaka、Takeuchi Masayoshi、Sano Taichi、Minoguchi Koki、Yamaoka Takuya
    • Journal Title

      Materialia

      Volume: 15 Pages: 100985-100985

    • DOI

      10.1016/j.mtla.2020.100985

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Concentrations of Micro-alloying Elements and Hot-forging Temperature on Austenite Grain Structure Formed during Carburization of Case-hardening Steel2020

    • Author(s)
      Saito Genki、Sakaguchi Norihito、Ohno Munekazu、Matsuura Kiyotaka、Takeuchi Masayoshi、Sano Taichi、Minoguchi Koki、Yamaoka Takuya
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 60 Issue: 11 Pages: 2549-2557

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-123

    • NAID

      130007940416

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • Year and Date
      2020-11-15
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 肌焼鋼の熱間鍛造後の焼ならしにおけるAlNの析出挙動2022

    • Author(s)
      齊藤元貴, 坂口紀史, 松浦清隆, 佐野太一, 山岡拓也
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第183回春季講演大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] In-situ SEM-EBSD法による低合金鋼の異常粒成長における粒界方位差の解析2022

    • Author(s)
      齊藤 元貴, 張 天龍, 坂口 紀史, 大野 宗一, 松浦 清隆, 竹内 正芳, 佐野 太一, 山岡 拓也
    • Organizer
      日本金属学会2022年春期講演大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] AlおよびNbを添加した肌焼鋼中の微細粒子の析出挙動2021

    • Author(s)
      齊藤 元貴, 坂口 紀史, 松浦 清隆, 佐野 太一, 蓑口 光樹, 山岡 拓也
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第77回学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 肌焼鋼の熱間鍛造後の冷却速度および焼ならし温度が析出物および浸炭時のγ粒組織に与える影響2021

    • Author(s)
      齊藤元貴、坂口紀史、松浦清隆、蓑口光樹、山岡拓也
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第181回春季講演大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 肌焼鋼中のAlN-Nb(C, N)複合析出物の析出挙動2020

    • Author(s)
      齊藤 元貴、坂口 紀史、大野 宗一、松浦 清隆、竹内 正芳、佐野 太一、蓑口 光樹、山岡 拓也
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第76回学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/s_genki

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] Research map

    • URL

      https://researchmap.jp/s_genki

    • Related Report
      2020 Research-status Report

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

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