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極低温加工と低温焼もどしによる加工誘起マルテンサイトの多機能化

Research Project

Project/Area Number 23K04423
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

土田 紀之  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (90382259)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高山 裕貴  東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 准教授 (40710132)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords鉄鋼材料 / マルテンサイト
Outline of Research at the Start

本研究では,極低温予ひずみ加工と低温焼もどしを利用した加工誘起マルテンサイト(α’)の多機能化の原理確立を目指す.原理確立は,申請者が有する様々な変形温度での応力-ひずみ曲線と加工誘起変態挙動のデータに基づき,2種類の高強度TRIP鋼を用いて研究を行う.極低温での予ひずみ加工と低温焼もどし処理の複合利用を提案し,系統的な機械的特性データ(マクロ),高強度・高延性を実現する構成相の変形挙動(メゾ)とナノ炭化物等の組織情報(ナノ,ミクロ)に関する階層的データを取得する.これらの結果より,α’の多機能化のための最適な組織と変形挙動,および加工と熱処理条件をスケールブリッジングの観点より見いだす.

Outline of Annual Research Achievements

2023年度は,高強度マルテンサイト鋼の機械的特性におよぼす予ひずみの影響を、ストレイン・テンパリング材と,焼入れ・焼もどし材の2種類の試料を用いて調査を行った.ここで,ストレイン・テンパリングとは,焼入れしたマルテンサイト鋼に,数%以下の予ひずみを加え,低温で焼もどし処理を行うことである.
ここでは,炭素量が0.4%の鉄鋼材料を用いて,焼入れ処理後に,室温にて0.5%予ひずみを加えたサンプルを473Kで焼もどし処理を行った.このサンプルより引張試験片を作製し,試験温度を室温から573Kまで変化させて引張試験を行った.室温以上で引張試験を行った理由は,引張変形中にセメンタイトが析出する可能性を調査したためである.
296から573Kの変形温度での引張試験において,ストレイン・テンパリングしたサンプルは473から523Kで引張強さと均一伸びの両方が増加したのに対し,焼入れ・焼もどしのサンプルは引張強さと降伏強さはほとんど変化せずに,均一伸びの増加を示した.これらのサンプルについては,J-PARCのビームラインTAKUMIを用いて,引張変形中のその場中性子回折実験を行った.その結果,変形温度が296Kから523Kに上昇するにつれて,bcc相への応力分配が増加することがわかった.この時,セメンタイト相のピークはわずかであり,強度の定量解析は困難であった.焼入れたサンプルに加えた0.5%の予ひずみは,わずかな加工硬化を伴って296Kでの降伏強さを増加させた.この時,プロファイル解析により転位密度を算出した.初期の転位密度は523Kで減少したが,その値は降伏後に著しく増加し,引張強さと均一伸びのより良い組み合わせにつながった.さらに,マルテンサイト鋼の変形前の転位密度の変化と降伏後の転位密度の増加は,予ひずみ温度,焼もどし温度,変形温度の組み合わせによって大きく変化した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2023年度は,焼入れマルテンサイト鋼に関する研究に主眼を置き,加工誘起マルテンサイト鋼の予ひずみ加工については,予備実験までで終わってしまった.一方で,2023年度の成果も重要な位置づけとなるため,2024年度は研究を加速できるように進める.

Strategy for Future Research Activity

次の実験計画は立てられており,実験も順調に進められている.2024年度は,特に,機械的特性の変化に注目し,実験を進めていく.

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Change in Mechanical Properties of High-Strength Martensitic Steel by the Combination of Pre-strain and Deformation Temperature2024

    • Author(s)
      Tsuchida Noriyuki、Kuramoto Shota、Ueji Rintaro、Gong Wu、Harjo Stefanus、Hiroi Kosuke、Kawamura Yukihiko
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 64 Issue: 2 Pages: 354-360

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2023-216

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • Year and Date
      2024-01-30
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of Pre-Strain and Tempering on Mechanical Properties in High-Strength Martensitic Steels2023

    • Author(s)
      Tsuchida Noriyuki、Ueji Rintaro、Gong Wu、Kawasaki Takuro、Harjo Stefanus
    • Journal Title

      Materials Science Forum

      Volume: 1105 Pages: 129-133

    • DOI

      10.4028/p-sx7ieq

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Loading Direction on the Anisotropic Tensile Properties of Duplex Stainless Steels Based on Phase Strains Obtained by In Situ Neutron Diffraction Experiments2023

    • Author(s)
      Matsushita A.、Tsuchida N.、Ishimaru E.、Hirakawa N.、Gong W.、Harjo S.
    • Journal Title

      Journal of Materials Engineering and Performance

      Volume: 33 Issue: 13 Pages: 6352-6361

    • DOI

      10.1007/s11665-023-08424-0

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Role of retained austenite in improving the mechanical properties of 1.5 GPa-grade high-strength martensitic steels2023

    • Author(s)
      Tsuchida N.、Wada Y.、Minami H.、Toji Y.
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering: A

      Volume: 873 Pages: 144989-144989

    • DOI

      10.1016/j.msea.2023.144989

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mechanical property analysis of high strength steels by neutron diffraction experiments2023

    • Author(s)
      Noriyuki Tsuchida
    • Organizer
      PRICM11
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Effects of pre-strain and tempering on mechanical properties in high-strength martensitic steels2023

    • Author(s)
      Noriyuki Tsuchida
    • Organizer
      Thermec2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Improvement of mechanical properties due to pre-strain in a high-strength martensitic steel2023

    • Author(s)
      Shota Kuramoto
    • Organizer
      The 9th. Joint Symposium on Advanced Materials and Applications (JSAMA-9)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] マルテンサイト鋼の機械的特性におよぼす予ひずみの影響2023

    • Author(s)
      倉本翔太
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 第186回秋季講演大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 1.5GPa級超高強度マルテンサイト鋼の引張変形におよぼす残留オーステナイトの影響2023

    • Author(s)
      土田紀之
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 第186回秋季講演大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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