延性・脆性破壊遷移現象機構における塑性変形の役割

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650531
• Research Institution: WASEDA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 南雲 道彦 早稲田大学, 理工学部, 教授 (40208062)
• Keywords: 破壊 / 靭性 / 破壊遷移 / 脆性破壊 / 延性破壊 / 破面 / 変形組織 / 鉄鋼

Research Abstract

延性・脆性遷移温度域での破壊には延性破壊要素と脆性破壊要素が含まれ、靭性の温度依存性にはこれらを区別せねばならない。前者は安定延性き裂の伝播低抗R曲線で代表される。結晶粒径およびフェライトマトリクスの靭性をSi量で変えた低炭素鋼についてR曲線の精密な測定を行ない、R曲線には温度依存性はほとんどないことを確認した。一方R曲線にたいする金属組織の影響は結晶粒径やフェライトマトリクス靭性は少ないが、C量や特筆すべきこととして結晶粒界炭化物などすべりの低抗になる組織因子が顕著な効果をもつことが見出された。
したがって、昨年度の結果と一致して、靭性の温度依存性は脆性破壊発生段階にあることになり、破壊力学解析結果と対応させることにより靭性が比較的低い段階ではき裂先端領域の引張り応力が、またき裂先端の鈍化が進み、安定き裂が形成される段階では歪みが脆性破壊起点の発生を支配することを明らかにした。このことは遷移温度域破壊にすべり変形が本質的な役割を果たしていることを示すものである。
脆性破壊起点近傍の破面直下組織を透過電子顕微鏡で観察し、低温で靭性が低い場合でもすべり変形が進行して転位セルが交差して形成されセル壁に微小な空洞が生じていることが見出された。従来考えられている粒界炭化物など第二相粒子の割れではなく、変形組織が脆性破壊起点の生成をもたらすものと考えられる。
従来、脆性破壊の代表例として考えられてきた焼戻し脆性による粒界破壊においても、計装化シャルピー試験による破壊過程の解析を行なった結果、粒界脆化の進行は安定延性き裂の発生を容易にすることを見出した。

Research Products

• [Publications] 八木 毅: "低炭素のシャルピー特性と破壊過程" 材料とプロセス. 5. 2085- (1992)
• [Publications] 南雲 道彦: "Mechanism of Brittle Fracture Initiation in Steels at Ductile-Brittle Transition Temperature Region" Materals Science & Engineering A. A9. (1993)