2018 Fiscal Year Annual Research Report
Hydrogen embrittlement characteristics of ultrafine-grained iron and ferritic stainless steels
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16K18268
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
岩岡 秀明 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (90751496)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 水素脆化 / 高圧ねじり加工(HPT) |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では結晶粒界における特異な水素拡散挙動が水素脆化特性に及ぼす影響について調査することを目的としている。体心立方（BCC）構造を持つ純鉄の結晶格子中の水素拡散は非常に速いが、結晶粒を微細化すると水素拡散が遅くなることがこれまでの研究で明らかとなった。転位が水素のトラップサイトとして働くことによって起こる拡散の遅延とは異なり、結晶粒界ではフィックの拡散則に従っているにも関わらず水素の拡散が遅くなることから低速拡散経路として働いていることが示唆される。このことから微細結晶粒材では粗大粒材とは異なる水素脆化挙動を示すことが予想される。そこで本研究では高圧ねじり（HPT）加工によって結晶粒を微細化した試料に対して水素チャージを行いながら引張試験を行い、結晶粒界による水素拡散の遅延が水素脆化に及ぼす影響について調査を行うことを目的としている。
今年度はHPT加工によって結晶粒を微細化した純鉄に対して様々な時間で水素チャージをした後に引張試験を行い、高密度に結晶粒界が存在する試料の水素脆化に及ぼす水素濃度の影響について調査を行った。
水素チャージした試料に対して昇温脱離分析を行い試料内の水素量を測定した結果、試料に水素チャージを行っていない、大気中で保持していただけの試料にも水素が含まれることが分かった。さらにチャージ時間の増加とともに試料内の水素量は増加した。水素チャージした試料に対して引張試験を行うと、試料内の水素量が多いほど延性が低下することが分かった。また、水素量が多くなると破壊形態はボイド合体型の破壊からせん断型の破壊へと変化し、破面のディンプルの深さと幅のアスペクト比は小さくなった。
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