双晶発生による粒界構造変態を利用した難鋭敏化材料の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555193
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 粉川 博之 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10133050)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 進 川崎製鉄(株), 技術研究所, 部門長(研究職) ; 佐藤 裕 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00292243) ; 渡邊 忠雄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40005327) ; 安田 功一 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授
• Keywords: 粒界構造 / オーステナイト / 粒界腐食 / 鋭敏化 / クロム炭化物 / クロム欠乏 / 焼鈍双晶 / 加工熱処理

Research Abstract

優れた耐食性を示すオーステナイト系材料の大きな問題点として、溶接熱影響や高温使用時に生じる鋭敏化と呼ばれる粒界腐食が挙げられる。この鋭敏化現象は、粒界へのCr炭化物析出による粒界近傍のCr欠乏が原因と考えられている。この炭化物の粒界析出や粒界近傍のCr欠乏は、粒界の原子配列構造に依存することが示唆され、前年度までの研究結果から、低エネルギー構造を持つ粒界は炭化物が析出し難くCr欠乏が小さいが、高エネルギー構造を持つ粒界は炭化物が析出し易くCr欠乏が大きい傾向が認められた。また、低歪加工低温熱処理の加工熱処理によるステンレス鋼より、低エネルギー粒界の存在率が極めて高く、かつ均一に分布した最適粒界構造分布制御が実現し、耐粒界腐食性が通常母材に比べて4倍以上向上した。本年度は、粒界構造分布制御の最璋化のための加工熱処理条件におよぼす化学組成の影響を調べた。その結果、化学組成の変化に応じて最適化制御のための加工熱処理条件は変化し、炭素量が最も大きな影響をもつことがわかった。すなわち、最適化加工熱処理条件は、炭素量が多いほど予加工量が増加し、温度が上昇した。硫黄や燐などの粒界偏析元素は粒界構造分布の最適化を多少困難にするものの、最適化された材料は粒界偏析元素濃度にかかわらず優れた耐粒界腐食性を示した。以上の結果から、オーステナイト系ステンレス鋼の化学組成に応じて適切な加工熱処理条件を選択することによって、耐粒界腐食性に優れた粒界構造分布制御材料が作製できることが明らかになった。さらに、このオーステナイト系ステンレス鋼粒界構造分布制御材料をアーク溶接し、溶接熱影響部の組織解析と耐粒界腐食性の評価を行ったところ、通常材料に比べて鋭敏化し難く、ウェルドディケイを生じにくいことが示されると同時に、最適化された粒界構造分布の熱的安定性が高いことも明らかになった。

Research Products

• [Publications] Masayuki Shimada: "Optimization of grain boundary character distribution for intergranular corrosion resistant 304 stainless steel by twin-induced grain boundary engineering"Acta Materialia. 50・9. 2331-2341 (2002)
• [Publications] Hiroyuki Kokawa: "Production of Intergranular Corrosion-Resistant Stainless Steel by Twin-Induced Grain Boundary Engineering"Proceedings of the 7^<th> Inter-University Research Seminar on Materials Science, Welding, Joining and Allied Processes, Bratislava, Slovak University of Technology, Slovakia, Edited by P.Orszagh, ATP Technika. 5-11 (2002)
• [Publications] Hiroyuki Kokawa: "Intergranular Corrosion-Resistant Stainless Steel by Grain Boundary Engineering"Proceedings of International Welding/Joining Conference-Korea 2002 on Intelligent Technology in Welding and Joining for the 21^<st> Century, Gyeongju, Koera. 250-254 (2002)
• [Publications] Hiroyuki Kokawa: "Intergranular Corrosion-Resistant Stainless Steel by Twin-Induced Grain Boundary Engineering"Annales de Chimie, Science des Materaix. 27・suppll. S315-S325 (2002)