窒素を利用したステンレス鋼の溶接・接合及び表面改質部のミクロ組織制御

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455328
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 粉川 博之 東北大学, 工学部, 教授 (10133050)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 嘉洋 東北大学, 工学部, 助教授 (00170796)
• Keywords: ステンレス鋼 / 溶接・接合 / 表面改質 / 窒素 / ミクロ組織 / 相変態 / 機械的性質 / 耐食性

Research Abstract

ステンレス鋼の溶接・接合及び表面改質過程における窒素の吸収及び放出挙動は、オーステナイト・フェライト相比や固溶及び窒化物析出を左右し、ミクロ組織及び諸性質に極めて大きな影響を与える。従って、同過程における窒素の挙動の制御が溶接・接合及び表面改質部の諸特性の改善に有効と考えれるが、その基礎的情報は少ない。そこで本研究は、窒素ガスを含む種々の溶接雰囲気下で各種ステンレス鋼の溶接・接合及びレーザ表面改質を行い、諸性質の変化を系統的に調べることによって、ミクロ組織を制御するための基礎的資料を得ることを目的としている。平成8年度は、ともに窒素が諸特性に大きな影響を及ぼすオーステナイト系ステンレス鋼JJ1と二相ステンレス鋼329J4Lについて調べ、以下の結果を得た。
1)核融合炉用超伝導コイル支持構造材料として開発された高強度オーステナイト系ステンレス鋼JJ1を用いて、アルゴンと窒素の混合ガス雰囲気下で非消耗電極によるアーク溶解及びアーク溶接を行ったところ、溶接雰囲気の窒素分圧を変化させることにより、溶接金属の窒素量、硬度およびシャルピー衝撃靭性を制御することができ、溶接金属の機械的性質を母材程度に保つことができた。
2)雰囲気中の窒素分圧を制御することによってSUS329J4Lス-パ二相ステンレス鋼溶接金属中のオーステナイト・フェライト相比を大きく変えることができた。また、溶接金属の機械的特性は窒素量が増加するほど向上した。恒温熱処理試験では、母材に比べて溶接金属の方がシグマ相析出が遅かった。また、溶接金属の窒素量が多く初期フェライト量が少ないほど、シグマ相析出量が急激に増加する時間は早く、また最終的なシグマ相析出は少なくなった。