2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of high strength and elongation structural material for cryogenic temperature used by characteristic improvement of cryogenic tensile properties by heterogeneous phase structure.
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20K14605
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
古賀 紀光 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (30735923)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 構造材料 / 複相組織 / 低温引張特性 / 変形・破壊 / 結晶粒微細化 / 加工誘起変態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フェライト(bcc)+オーステナイト(fcc)二相鋼において結晶粒の微細化が低温下において強度増加のみならず延性の増加をもたらすことを明らかとした。前年度の報告のように、fcc相とbcc相を混在させた場合、低温下で延性に富むfcc相の存在によりbcc相の脆性破壊が抑制される。さらに、二相鋼では、結晶粒径によらず、低温下で引張試験中にオーステナイト相がマルテンサイトへと変態する加工誘起マルテンサイト変態が生じていた。加工誘起マルテンサイト変態は伸び改善をもたらすことが一般に知られており(TRIP効果)、二相鋼では両相が混在していることに加え、オーステナイト相の加工誘起マルテンサイト変態が低温下における優れた引張特性をもたらすことが明らかとなった。結晶粒径の微細化は変形中に生じる加工誘起マルテンサイト変態量を増加させ、結果として延性が結晶粒径の微細化によって増加した。一方で、結晶粒の微細化による降伏強度の増加量は室温と比較して低温下で大きいことがわかった。降伏強度を粒径の-1/2乗で整理したところ(Hall-Petchの関係)、その傾き(ホールペッチ係数)が温度低下によって増加することが明らかとなった。つまりは、二相鋼では低温下では結晶粒微細化が強度増加により有効に働くことを意味する。このような結晶粒微細化強化の温度依存性の発現要因については定かでなく、二相鋼特有の現象であるかも断定はできない。今後、各単相材のHall-Petch係数の温度依存性を測定するなどの更なる調査が必要である。
以上より、二相鋼において結晶粒の微細化は強度、延性の改善に有効であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
二相鋼における優れた低温引張特性の発現要因が、両相が混在していることに加え、加工誘起マルテンサイト変態が生じることであることを明らかとし、当初予定の二相鋼の低温下での変形・破壊挙動についての解析はほぼ完遂されている。それに加え、当初予定にはなかった結晶粒微細化による低温引張特性の改善要因もその変形挙動の解析から解明しており、当初の予定よりも本研究が進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度では結晶粒径の微細化が低温引張特性の更なる改善に有効であることが明らかとなった。そこで、令和4年度は結晶粒径の微細化を目的として加工プロセスを制御し、二相鋼の結晶粒径の更なる微細化を行い、当初予定の従来材を凌駕する特性の二相鋼(試験温度:4.2 K, 強度:1200MPa以上, 伸び:30%以上)の創製を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス拡大の影響にyより出張が取りやめとなったため。国際会議参加の旅費に補填予定。
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