2020 Fiscal Year Annual Research Report
溶接模擬熱処理を応用した粒界組織制御による応力腐食割れに免疫なステンレス鋼の創成
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19H02472
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
阿部 博志 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30540695)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 孝道 東北大学, 工学研究科, 技術専門職員 (20422090)
堀内 寿晃 北海道科学大学, 工学部, 教授 (20433419)
源 聡 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 統合型材料開発・情報基盤部門, 主幹研究員 (90577850)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | オーステナイト系ステンレス鋼 / δ－フェライト / 応力腐食割れ / スピノーダル分解 / G相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）粒界島状δ相分布組織を有するSCC耐性に優れた316L系ステンレス鋼の創成：母材成分と熱処理条件を実験変数とした島状δ相の成分・分布形態評価
昨年度までに作製した、粒界のみが優先的に溶融・凝固して島状δ相が分布した組織を有するオーステナイト系ステンレス鋼を対象として、詳細な組織観察を実施した。具体的には、エッチングにより金属組織を現出させて、粒径ならびに晶出した島状δ相の分布形態を調査した。フェライトスコープを用いたフェライト率の定量評価も併せて実施した。平均フェライト率と平均粒径の比較から、比較的フェライト量が多い試料では平均粒径が小さくなる傾向が明らかになった。この理由として、粒界に晶出した島状フェライトが結晶粒の成長を抑制した可能性が考えられた。従って機械特性ならびに耐SCC性の観点からは、フェライト分布形態に加えて平均粒径も考慮する必要があることが明らかになった。
（２）熱時効劣化感受性の低いδ相の成分設計指針の確立と実証：島状δ相の熱時効挙動の評価と計算科学によるミクロ組織変化予測
スピノーダル分解とG相析出・成長の理解のためには、G相の固溶の多様性の検討が必要であり、そのための熱力学データの整備を行った。具体的には、3副格子モデルによる熱力学関数の構築ならびに実験データとの合わせこみを実施した。加えて、この成果を反映させて新規開発した熱力学データベース(Gver6.54.2)によるG相析出のシミュレーションを行い、結果の妥当性を評価した。その結果、従来の結果と比較して精確で合理的な結果が得られた。この成果は、他の合金系への展開が期待される。
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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
「粒界島状δ相分布組織を有するSCC耐性に優れた316L系ステンレス鋼の創成」については、結晶粒が過度に粗大化しない条件下において、粒界島状δ相が分布した組織を作製するための熱処理条件を絞り込んだ。今後は再現性の確認と、鋼種（304L／316L）の影響を評価する必要があると考えられる。
「熱時効劣化感受性の低いδ相の成分設計指針の確立と実証」については、G相析出（サイズならびに数密度）の実験データを精度良く再現するために、Ni,Si,Mn,Fe,Cr,Moの固溶を考慮可能な熱力学データベースを新規に開発して、その有効性が示された。
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| Strategy for Future Research Activity |
「粒界島状δ相分布組織を有するSCC耐性に優れた316L系ステンレス鋼の創成」については、機械特性ならびに耐SCC性の観点から最適と考えられる金属組織については絞り込みを済ませたため、機械特性試験ならびに高温水中SCC試験を実施して当該組織の有効性を評価するとともに、成果の総まとめを行う。
「熱時効劣化感受性の低いδ相の成分設計指針の確立と実証」については、新規開発した熱力学データベースを用いて、広範な成分・温度条件下におけるG相析出予測を実施するとともに、東北大で実施したミクロ組織観察結果との比較を行い、ミクロ組織変化予測モデルの汎化性能を確保する。今回開発した熱力学データベースを学術論文として公表することで、本成果が幅広く活用されることが期待される。
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