2019 Fiscal Year Research-status Report

マルテンサイト相の増えない環境でも使えるステンレス鋼の疲労劣化診断システムの開発

Research Project

Project/Area Number	16K06386
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	木下勝之京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (80325240)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2021-03-31
Keywords	非破壊評価 / 疲労 / ステンレス鋼 / 磁性 / 表面改質層
Outline of Annual Research Achievements	①ショットピーニングによる表面改質層センサの設計法の開発ショット圧力，ショット粒子径とカバレージのショットピーニング条件を変化させて，ショットピーニング処理を行い生成した表面改質層センサのビッカース硬さ，内部応力，マルテンサイト分率，表面粗さ，透磁率特性とショットピーニング条件の関係を調査した．その結果，表面改質層の力学特性と透磁率特性を制御するショットピーニング条件を明らかにでき，センサの設計フローチャートを作成することができた． ②単一マルテンサイト相の磁気特性の評価表面改質層センサの磁気モデルの精度を向上に必要な，単一マルテンサイト相の磁気特性を調査するため，断面積当たりの結晶粒数を少なくできるSUS304細線とSQUID磁束計を用いて磁化曲線を測定し，保磁力および磁化率とそれらの支配要因を調査した．支配要因としてマルテンサイト粒子内のバリアント集合体のサイズ，転位密度と形状異方性に注目し，それらと保磁力および磁化率の関係を定量的に議論した結果，マルテンサイト粒子内のバリアント集合体のサイズが最も重要な支配因子であることがわかった． ③単一マルテンサイト相の力学特性の評価表面改質層センサの力学モデルの作成に必要な，単一マルテンサイト相の力学特性を調査するため，粉末図形法と計装化押込み硬さ試験を用いたマルテンサイト相の応力―ひずみ関係の計測システムの開発を行った．その結果，粉末図形法によって可視化したマルテンサイト相の押込み荷重―押込み深さ関係を取得することに成功した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason ショットピーニング処理によって製作した表面改質層センサの磁気特性が大きくばらつく問題が生じたため，研究に遅れが生じた．昨年度，遅れの原因は解決され，今年度は設計方法も確立でき，順調に研究が進んだが，疲労試験を実施する必要があり時間の短縮は困難であったため1年延長して，研究を完遂させる．
Strategy for Future Research Activity	1　疲労抑制機能前年度までの研究によって，表面改質層センサの設計方法を確立できたので，これまでの知見に基づき疲労寿命を向上できると考えられるセンサを製作して疲労試験を行い，知見の評価を行う． 2　疲労度評価機能疲労抑制機能の評価を行う試験片と同じショットピーニング条件で製作された試験片を用いて，温度条件を変えて疲労試験を行い，表面改質層センサの疲労度と磁気特性の関係について調査する．さらに，マルテンサイト相の生じない条件下で疲労度の推定が可能か調査する．
Causes of Carryover	想定外の理由で試験片作成が遅れたため，次年度使用額が生じている．消耗品と試験片作成に使用する予定である．