2022 Fiscal Year Annual Research 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 |
金属材料の機械的特性(強度や延性など)の温度依存性は、結晶構造によって異なっている。本研究では、低温下で高強度を示すフェライト相と高延性を示すオーステナイト相が混在する二相鋼においてその特性発現メカニズムを解明することで、従来材(試験温度:4.2 K, 強度:1200MPa, 伸び:30%)を凌駕する極低温用構造用鋼の創製を目指した。最終年度までに二相鋼では、結晶粒径の微細化によって強度と延性が同時に改善することが明らかになっていた。これは、試験温度の低下により結晶粒径の微細化に伴う強度増加量が増加すること、オーステナイト相の加工誘起マルテンサイト変態が促進されることに起因する。本年度は、液体窒素(77 K)中にて最も強度および伸びが優れた結晶粒径が2μmの二相鋼について液体ヘリウム(4.2 K)中での引張試験を実施した。その結果、強度は約1700MPaであり、従来材を大きく上回った。しかし、伸びは20%が最大であり、従来材を下回った。一方で、試験片厚さを0.5mmから0.7mmに厚くすると強度は変化しなかったが、伸びが10%改善した。4.2 Kの極低温環境下では、変形に伴う発熱により局所領域でのみ変形が進行する。そのため、試験片が薄い場合は、このような局所変形に耐えられずに破壊が生じると考えられる。よって、特性を正しく評価できていない可能性が高く、今後さらに試験片を厚くして評価を行う予定である。
以上から従来材(試験温度:4.2 K, 強度:1200MPa, 伸び:30%)の強度を大きく上回り、伸びが従来材程度の優れた低温用構造用鋼(試験温度:4.2 K, 強度:1700MPa, 伸び:20%)の創製が達成された。
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