2021 Fiscal Year Annual Research Report
3次元組織解析による鋼のせん断型変態における組織形成機構の解明
| Project/Area Number |
20H02475
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
南部 将一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00529654)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 鉄鋼材料 / マルテンサイト変態 / ベイナイト / 組織制御 / 3次元組織観察 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度までに，「変態初期に粒界から生成するベイナイトの3次元組織」についてデータ取得，解析を行うことで結晶学的，形態的特徴を検討した。上部ベイナイトについては，0.4%C鋼を用いて調査した結果，まず生成サイトはオーステナイト粒界のコーナーやエッジではなく，粒界面が主であること，また粒界の両側に羽毛状に形成しており，従来の2次元観察では不連続と思われる組織が3次元的には粒界を介して連続していることを明らかにした。さらに結晶方位解析から粒界の両側で生成したベイナイトの結晶方位差は5°以内の結晶方位差が小さい組合せであることが分かった。また，粒界を構成するオーステナイトの結晶方位がベイナイト生成に及ぼす影響を検討したところ，変態初期では，どのようなバリアント選択しても隣接するオーステナイト粒とKurdjumov-Sachs の関係(K-S関係)を満たすことができない粒界からは，ベイナイト生成が観察されにくいことが分かった。下部ベイナイトについては，0.6%C鋼を用いて調査した結果，生成サイトはエッジや粒界面などのオーステナイト粒界であり，さらに粒界面やエッジとベイナイトの方位関係を調べた結果，粒界面とベイナイトは幾何的な関係が見られたが，エッジとの幾何的な関係は見られなかった。3次元的な形態について，下部ベイナイトのシーフはおよそ3:1のアスペクト比を持つものが主であったが，粒界によってベイナイトの形態は変化し，アスペクト比が小さくなる場合があった。形態と結晶学的な関係についても調査したところ，ベイナイトシーフの長手方向や，晶癖面は最密方向，最密面とは一致しなかったが，これはシーフを形成するサブユニットの晶癖面は最密面に近く，サブユニットが積層することでシーフが形成するためだと考えられる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
変態初期のオーステナイト粒界から生成するベイナイトについて，上部ベイナイトおよび下部ベイナイトともにその3次元的な生成挙動を評価することを達成しており，従来の2次元観察では評価できていない生成サイトや粒界における連続性，形態などについても定量的な評価ができており，おおむね順調に進展しているといえる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
まず，「2次生成したベイナイトの3次元組織」について検討する。ベイナイトの階層組織であるブロックの隣接傾向は変態温度や合金元素によって異なることが知られている。しかしこのような隣接傾向は変態の2次生成に起因するのかは明らかでない。そこでベイナイト変態率が10～20%の熱処理を施し，粒界から生成したベイナイトから2次生成したベイナイトについてその3次元組織を解析する。ここでは特に変態温度によってベイナイトブロックの隣接傾向が異なることへの理解や，3次元的な空間をどのように埋めていくのかについての知見を得るため，1次生成したベイナイトととの結晶方位関係，幾何的な条件，2次生成頻度と間隔などに着目し，検討を進める。以上より，ベイナイト＋残留オーステナイトからなる複相組織の組織制御指針の構築を目指す。また，「マルテンサイト変態の変態初期組織の3次元解析」を行い，完全な無拡散変態であるマルテンサイトの初期の生成挙動について検討する。作製した鋼に対して変態率5％程度の試料を作製し，シリアルセクショニングとEBSD解析によってマルテンサイトと旧オーステナイト粒界を抽出し，3次元組織を構築する。得られた3次元組織に対して，生成箇所，ブロックの配置，粒界との幾何的な関係について検討し，従来の現象論的検討において真に必要な現象を特定することを目指す。また旧オーステナイト粒径が異なる場合について検討し，粒界がマルテンサイト変態に及ぼす影響についてより詳細に検討する。
以上から得られた知見に基づき，ベイナイトおよびマルテンサイト変態における組織形成過程を明らかにし，また変態機構の違いについてもモデルを提示し，せん断型変態の制御による次世代鉄鋼材料の組織制御指針を構築する。
|
