2016 Fiscal Year Annual Research Report
新原理に基づく高炭素鋼マルテンサイト組織の強化機構の解明
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15H02304
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
平 徳海 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (80354207)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 太一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (50354155)
大沼 正人 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90354208)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 炭素鋼 / 相変態 / オメガ相 / マルテンサイト / 炭化物 / 透過電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２8年度は、オメガ(ω) 相を含むBCC双晶が種々の炭素含有量の２元系モデル合金中の急冷マルテンサイトの初期の組織構造であることをTEMにより確認した。In-situ TEM加熱によって、ω相を含む双晶組織からラス組織への組織変化過程を観察した。その結果、継続的な加熱によりラス組織は、多角形のフェライトと炭化物に変化した。In-situ TEMにより、ω相から新しい炭化物相への変化過程を観察した。この新しい炭化物はセメンタイトの強い結晶方位関係を持っている、従って、以下の炭化物変化過程を示唆している：オメガ(ω) → 新しい炭化物 → θ-Fe3C(セメンタイト)。たがって、２元系Fe-C合金中の様々な微細組織の形成メカニズムは、以下の単一モデルにより説明できる：オーステナイト → マルテンサイト(ω相を含む双晶組織) → ラス組織 → フェライトと炭化物 (最終的な組織構造)。極低炭素Fe-C急冷サンプルにおいて、炭化物が観察された。例えば、1200℃から油焼き入れしたFe-0.02wt%CのTEM観察から、950℃から油焼き入れしたFe-0.05wt%CのXRD測定から、数nm程度のセメンタイトを確認した。このことは実際にBCC結晶中に固溶している炭素量がさらに低い可能性を示唆している。これらの結果は、27年度提案された炭素鋼中のオメガ相の形成メカニズムとも整合している。以上の結果を日本鉄鋼協会のISIJ International国際学術論文誌(2017年7月印刷中)、および学術会議（日本鉄鋼協会、日本金属学会と5th Asian conference on heat treat and surface engineering）で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
In-situ TEM加熱による初期のマルテンサイト組織構造(ω相を含む双晶組織) から、様々な炭素鋼微細組織が形成され得ることを示す観察結果が得られており、これは当初提案の炭素鋼中のオメガ相の形成メカニズムの有効性を示唆するものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２8年度に試験的に行ったIn-situ TEMにより、ω相からセメンタイト相への変化過程を追跡することが可能であることがわかった。今年度はこの結果を詳細に解析し、ω相から未知の炭化物への変化過程を検討する。同時に、未知炭化物の構造を確認する。これをXRDおよびTEMで証明することで、既知のミクロ組織とω相を主軸とするマルテンサイト組織形成過程との関係を解明する予定である。TEM観察において、ω相を観察するための簡単で、容易な手法を開発する。
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