超高張力鋼の溶接熱影響部に形成する脆化M-A組織の電子顕微鏡的研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452287
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 松田 福久 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (90028994)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池内 建二 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (10030058) ; 菊地 靖志 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (90005405)
• Keywords: 高張力鋼 / 溶接熱影響部 / M-A組織 / 電子顕微鏡観察 / 靭性 / 大入熱溶接 / 溶接後熱処理 / シャルピー衝撃試験

Research Abstract

超高張力鋼厚板の溶接の大入熱化に伴う金属組織学的問題とその対策を明らかにするため,化学組成の異なる4種類の80キロ及び100キロ級高張力鋼に大入熱溶接及び後熱処理を模擬した熱サイクルを与え,島状の脆化組織と見なされているM-A組織の形成と分解,及びその靭性に対する影響を電子顕微鏡観察によって調べた.その結果,100キロ級高張力鋼においても(高Ni濃度の1鋼種を除いて),80キロ級と同様に,溶接入熱量の増加,即ち最高加熱温度からの冷却速度の低下と共に,M-A組織が形成され,またそれらが形態的に棒状と塊状に分類されることを見い出した.電子顕微鏡観察の結果,M-A組織の内部には,従来から知られていたマルテンサイトと残留オーステナイトに加えて,2種類のセメンタイトが含まれ,その1つの粗大なものはオーステナイトから,他方の微細なものはマルテンサイトからそれぞれ析出したものと考えられることを示した.M-A組織の認められた場合はいずれも,塊状M-A組織の増加と共に靭性が低下し,塊状M-A組織が脆化の主要因であることが示唆された.シヤルピー衝撃試験および曲げ試験時の破断部におけるM-A組織の挙動を金属組織学的に検討し,M-A組織を脆い硬質第2相と見なすことによって,割れの発生と伝播に及ぼすその影響が説明されることを示した.M-A組織によって低下した靭性の改善のために,溶接後熱処理として500Kから930Kの焼き戻し処理を施した.その結果,800K以上の焼き戻しでは,100キロ級高張力鋼において2次硬化によると見られる脆化が生じ,また600K以下では靭性向上に長時間を要するため実用的ではなく,したがって実施工上問題の無い程度に靭性改善の達せられる後熱処理条件として623Kで28.8ksを得た.
さらに,溶接後熱処理に伴うM-A組織の分解過程とその靭性への影響について,電子顕微鏡観察に基づき,検討を加えている.

Research Products

• [Publications] F.Matsuda: "Investigation of HAZ Embrittlement of HSLA Steel by Simulated Weld Thermal Cycle" Proceedings of the International Symposium on Physical Simulation. 79-86 (1992)
• [Publications] F.Matsuda: "Toughness Improvement of Embrittled HAZ of HSLA Steels Welded with High Heat Input by means of Low Temperature PWHT" Proceeding of Pacrim Weldcon'92. 2. 6- (1992)
• [Publications] H.Hrivnak: "Investigation of Metallography and Behavior of M-A Constituent in Weld HAZ of HSLA Steels" Transaction of JWRI. 21-2. (1992)
• [Publications] I.Hrivnak: "Investigation of M-A Constituent in High Strength Steel Welds" Transaction of JWRI. 21-2. (1992)