| Project/Area Number |
22K04746
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
澤田 浩太 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, プラットフォーム長 (00354225)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | オーステナイト系耐熱鋼 / クリープ強度 / 合金元素 / 偏析 / オーステナイト耐熱鋼 / ばらつき |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、これまでほとんど検討されてこなかった実用オーステナイト耐熱鋼に残存する偏析帯(合金元素の組成むら)の存在に注目し、偏析帯の存在やそれによる局所的な合金元素の濃度勾配などがクリープ試験(高温・応力下での耐久性試験)中の析出挙動・転位組織や局所力学特性に及ぼす影響を検討することで、同一材料規格内(若干の化学成分の違いがある)であっても生じるクリープ寿命差の原因を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
高Crフェライト系耐熱鋼(ASME Gr.91鋼やGr.92鋼)では、Crなどの合金元素の濃度むら(偏析)が残存し、偏析が強いものはクリープ強度が低くなることが報告されている。一方、オーステナイト系耐熱鋼においても偏析が残存している可能性がある。そこで、偏析の存在が同鋼のクリープ強度特性に及ぼす影響を検討するために、オーステナイト系耐熱鋼のボイラチューブ材(SUS304HTB、SUS316HTB、SUS321HTB、SUS347HTB)について、調査を実施した。
いずれの鋼種においても、チューブ材長手方向に沿ったCrやNiの偏析が確認された。また、各鋼種について複数ヒートを調査したところ、同一規格材であっても、合金元素の偏析の程度にヒート間差があることが分かった。合金元素の偏析の程度を表す指標として、Cr濃度勾配の標準偏差を採用し、クリープ強度との関連を確認したところ、同指標とクリープ破断寿命や破断伸びとの明確な相関は確認されなかった。
高Crフェライト系耐熱鋼では、偏析の強いヒートほど、結晶粒径(旧γ粒径)が小さくなることが分かっていることから、オーステナイト系耐熱鋼においても確認したところ、SUS321HTBおよびSUS347HTBでは、偏析と結晶粒径の相関は確認されなかったものの、SUS304HTBおよびSUS316HTBでは、高Crフェライト系耐熱鋼と同様に、偏析の強いヒートほど、結晶粒径が小さくなることが分かった。偏析している領域では、未固溶析出物が存在していると考えられ、これらが結晶粒界をピン止めして、粒成長を抑制している可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
オーステナイト系耐熱鋼チューブ材の長手方向の偏析については、報告例がないが、本研究にて偏析の残存を明らかにし、その指標としてCr濃度勾配の標準偏差が適切であることが分かった。また、この指標により結晶粒径と偏析の相関についても説明できる可能性を見出しており、順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は、偏析の存在とそのクリープ強度への影響をマクロ的な視点から調査し、クリープ強度と偏析の明確な相関はないことを明らかにした。一方、偏析している領域とそれ以外の領域では、クリープ中に析出する析出物の分布が異なると考えられる。したがって、今後は、偏析領域とそれ以外の領域について、クリープ中の析出挙動と転位組織との関連をミクロな視点から調査することで、偏析領域のクリープ機構に及ぼす影響を検討することとする。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
