2016 Fiscal Year Research-status Report
複相鋼におけるミクロ組織レベルの水素拡散解析に基づく微視的水素割れ限界条件の導出
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16K05977
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
三上 欣希 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40397758)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 水素割れ / 水素拡散 / ミクロ組織 / 微視的応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 複相鋼のミクロ組織を考慮した水素拡散解析手法の構築
水素拡散特性および強度特性が異なるミクロ組織を含む材料モデルにおける水素拡散解析手法を構築した．水素拡散特性および強度特性が大きく異なるミクロ組織によって構成される材料として，フェライト相およびオーステナイト相からなる二相ステンレス鋼に注目した．二相組織モデルを作成し，水素拡散挙動の数値解析を行った．複合組織モデルにおける組織分率や分布形態を変化させ，水素拡散挙動に及ぼす影響を検討した．水素拡散挙動に及ぼすミクロ組織の影響として，オーステナイト相の分率が高く，オーステナイト相が水素拡散方向に対して直角方向に連結して存在するほど，見かけの水素拡散は遅くなることが確認できた．複合組織モデルに対して負荷が作用した状態での水素拡散挙動も検討した．構成するミクロ組織の強度特性が異なるため，巨視的には一様な負荷であっても微視的には不均一な応力分布が形成される．その結果，拡散性水素の集積が生じることが確認できた．このように，複相鋼の構成ミクロ組織の拡散特性と強度特性を考慮して，拡散性水素の分布を数値解析できる手法を構築することができた．今後，水素割れ試験を進め，割れ発生位置との対応関係の考察などを進めていく．
2. 二相ステンレス鋼における水素拡散挙動に関する実験
水素拡散特性および強度特性が異なるミクロ組織を含む二相ステンレス鋼を取り上げ，これに対する水素チャージ試験および拡散係数の測定試験を実施した．水素チャージ試験については，最大で50 ppm程度の拡散性水素を導入できることを確認し，水素割れ発生挙動とミクロ組織の関係の検討に活用できる見通しを得た．また，拡散係数の測定に関しても，試料の厚さを工夫することで，測定できる見通しを得ることができ，引き続き試験を継続している．これらの知見に基づき，水素割れ試験を実施していく．
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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
数値解析による検討については，水素拡散特性および強度特性が異なるミクロ組織によって構成される材料モデルにおける水素拡散挙動の数値解析手法を構築することができた．また，構築した数値解析手法を用いて，ミクロ組織の分率や形態の影響を明らかにすることができた．
実験による検討については，一定水準の拡散性水素を試験片に導入することができることを確認し，今後実施予定の水素割れ試験に供することができる見通しを得た．
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| Strategy for Future Research Activity |
数値解析による検討については，平成28年度に，基本的な手法を構築することができたので，今後は，本数値解析手法を用いて，ミクロ組織の影響を体系的に検討していく．そのために，ミクロ組織の観察と，観察結果に基づくモデリングも試みる．
実験による検討については，拡散性水素を導入した試験片に対して，低ひずみ速度引張試験を実施し，破面や断面の観察を進める．水素が関与する割れの発生位置を観察により把握し，その特徴を数値解析を活用して明らかにしていく．
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| Causes of Carryover |
水素割れ試験に関する予備検討を行い，必要な条件を決定することができたが，本試験を次年度に実施することとしたため．また，数値解析に関しても，現有のソフトウェアライセンスの範囲で実施可能であったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
水素割れ試験の実施に使用することを予定している．
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