2015 Fiscal Year Annual Research Report
マルテンサイト鋼における水素脆性破壊メカニズムの解明
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15H04158
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
柴田 曉伸 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60451994)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 水素脆性 / マルテンサイト鋼 / 構造材料 / 材料組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Fe-0.2C合金を用い，水素チャージ時の電流密度を変化させることによって，0 wt ppm，0.4 wt ppm，2.2 wt ppmの3水準の水素濃度である試験片を作製した．平滑試験片とノッチ付試験片 (応力集中係数：2.1)に対して低ひずみ速度引張試験によって，水素脆性特性および水素脆性における破壊起点を調べた．
拡散性水素量が増加するにつれて，延性が顕著に低下し，擬へき開破面や巨視的な粒界破面のような脆性破面を呈している領域の割合が増加することがわかった．
引張荷重が破断荷重に達する直前に引張試験を中断して水素脆性における「破壊起点」を調べたところ，拡散性水素量が少ない場合 (0.41 wt ppm）は，ノッチ底の旧オーステナイト粒内部からクラックが発生し，発生したクラックが旧オーステナイト粒内部の{011}面に沿って伝播していた．一方，拡散性水素量が多い場合 (2.21 wt ppm），破壊初期にノッチ底にクラックが発生するが，ノッチ底から離れた領域にも複数のマイクロクラックが同時多発的に生成していた．これらのクラックは旧オーステナイト粒界上を伝播しているものが多かったが，旧オーステナイト粒内部の{011}面に沿って伝播しているものも存在していた．
以上より，拡散性水素量によって水素脆性における初期クラック発生場所が大きく異なることが明らかになった．
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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
本年度に水素脆性における「破壊起点」が水素濃度によって異なることを明らかにした．また，水素脆性における「破壊伝播経路」や「破壊過程における水素集積挙動」を調べることが可能な水素マイクロプリント解析や3次元破面トポグラフィ解析などの技術を確立した．
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| Strategy for Future Research Activity |
すでに確立した水素マイクロプリント解析や3次元破面トポグラフィ解析を駆使して，水素脆性における「破壊伝播経路」や「破壊過程における水素集積挙動」を調べていく．また低ひずみ速度引張試験に加えて疲労試験を行うことによって，両者の水素脆性挙動の違いを調べていく．
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