2020 Fiscal Year Annual Research Report
水素脆化破面直下の局所かつ原子レベルでの結晶学的・格子欠陥解析と新試験法への展開
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18H01740
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
高井 健一 上智大学, 理工学部, 教授 (50317509)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水素脆性 / 高強度鋼 / 水素 / 破壊 / 格子欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自動車用材料を始め、機械・構造材料は応力を負荷されながら使用され、かつ、腐食環境・高圧水素環境など過酷な条件下で使用されるため、ある時間経過後に突然破壊する水素脆化が懸念されてきた。従来は、マクロな側面から水素脆化特性が評価され、近年では、「材料中の微量な水素量・形成した格子欠陥量」と「水素脆化特性」を関連付ける試みがなされてきた。しかし、材料の破壊は局所で起こる現象であり、「材料全体の平均情報（平均水素量・平均格子欠陥量）」を測定しても、必ずしも一致しない問題点があった 本年度は、焼戻しマルテンサイト鋼において、水素起因で破壊した場合の「局所領域で発現した原子スケールでの変化」から、水素脆化破壊の本質まで掘り下げて調査することを目的とした。その結果、介在物を起点として、擬へき開(QC)，粒界(IG)，ディンプル(MVC)と放射状にき裂が進展していた。これら破面をEBSDを用いて結晶学的に解析した結果、起点部周辺のQC領域では、{011}面だけでなく、特定の指数付けできない様々な面で破壊していた。一方、IG破壊領域では、旧オーステナイト粒界に沿う破壊と、き裂が旧オーステナイト粒界から少し逸脱した近傍を進展する破壊が観察された。これらの局所領域のKAMマップから、旧オーステナイト粒界に沿う破壊ではKAM値は低く、一方、旧オーステナイト粒界から少し逸脱した近傍領域ではKAM値が高いことが判明した。これらの結果は、き裂の起点部と進展部で格子欠陥の形成挙動が異なり、さらに同じIG破壊でもき裂の進展経路で塑性変形の関与の大きさが大きく異なることを示唆している。以上、高強度鋼の水素脆化破壊の発生から進展における塑性変形と水素の寄与の関係が解明された。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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