2018 Fiscal Year Annual Research Report
Microscopic critical condition of hydrogen induced cracking based on hydrogen diffusion analysis at microscopic scale in dual phase steel
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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, 接合科学研究所, 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. 水素チャージ材の破面観察および断面観察
平成29年度に実施した，二相ステンレス鋼母材および溶接金属の水素チャージ材の低ひずみ速度引張試験について，破断試験片の破面観察を実施した．水素未チャージの母材については，破面全体にわたってディンプルが観察されたのに対し，水素チャージした母材では，擬へき開破面が生じていることが確認できた．一方，溶接金属については，水素チャージによって延性が低下し，擬へき開破面が確認できたものの，母材ほどの違いは生じなかった．続いて，破面観察を実施した試料に対し，断面観察を行い，ミクロ組織と割れ発生位置の関係を検討した．水素チャージした母材における割れの多くは，フェライト相側で生じていると考えられた．一方，溶接金属については，母材に比べて微細な組織であり，特定の組織において割れが発生しているような傾向は確認できなかった．
2. 微視的応力分布および拡散性水素濃度分布の数値解析
二相ステンレス鋼の母材および溶接金属のミクロ組織分布をそのまま有限要素モデル化し，微視的応力分布および拡散性水素濃度分布の数値解析を行った．数値解析結果は，母材のミクロ組織形態では，フェライト相側に応力が集中し，拡散性水素も集積することを示しており，断面観察によってフェライト側に割れが多く観察されたことと対応した．一方，溶接金属のミクロ組織形態では，応力集中や拡散性水素の集積が顕著に生じることにはならず，こちらも断面観察で特定の相で割れが確認されていないという結果と対応した．
以上のように，複相鋼における水素割れは，微視的応力分布および拡散性水素濃度分布を支配因子として生じていることがわかる．これらの特性は，従来の試験片レベルの負荷応力および平均水素濃度を指標とした評価では明らかになり得ないものであり，微視的水素割れ限界条件を構成する因子の候補を把握することができた．
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