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2023 Fiscal Year Annual Research Report

摩擦攪拌接合部における加工誘起相変態の統一的理解と積極的活用

Research Project

Project/Area Number 21K14418
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

山下 享介  大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (20829080)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords中Mn鋼 / TRIP効果 / 加工誘起マルテンサイト / 中性子回折 / 摩擦攪拌接合 / その場観察 / 相安定性 / 残留オーステナイト
Outline of Annual Research Achievements

3~10 mass%のマンガンを含む中Mn鋼は、準安定なFCC構造のオーステナイト(γ)が変形中に硬質なBCCもしくはBCT構造のマルテンサイト(α’)へと加工誘起相変態することで、優れた強度と延性の両立を実現している。この優れた機械的特性を発現するためには、γの変形に対する安定性が重要となるため、熱処理によって安定性を制御している。実際に構造部材として使用する場合、接合する必要があるが、既存の溶融溶接法ではγを残存させつつ、安定性を制御することは困難である。そのため、本研究では摩擦攪拌接合(FSW)に着目し、接合条件を最適化することで、接合部においてもγを残存させ、加工誘起相変態による機械的特性の改善を活用することを目指した。
2023年度では、2022年度に実施した比較的低温または高温でFSWした継手接合部に対する引張変形中その場中性子回折法より得られた結果を詳細に解析した。より低温でFSWを施した試料は比較的大きな全伸びを示したが、これは変形後期まで加工硬化率を維持できたことに起因した。γはFSWの条件によらず巨視的な降伏前から加工誘起相変態を開始しており、変形中の強度にほぼ寄与していなかった。いずれの試料においても引張強度に到達する前にほぼ全てのγは変態していた。低温でFSWを施した継手接合部の変形後期における加工硬化率の維持は、主に変形前から存在していたα’や加工誘起α’と母相フェライト(α)間の応力分配によってもたらされたと予想された。γの加工誘起相変態を接合部で活用する上では、接合部に変形に対する安定性の高いγをより多く残存させる必要があるため、2022年度に実施したFSWよりもさらに低温となる条件で接合できるかを検討した。その結果、回転数200 rpm、接合速度250 mm/minの条件で接合ツールの破損なく無欠陥での接合に成功した。

  • Research Products

    (15 results)

All 2024 2023

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Hierarchical Deformation Heterogeneity during L?ders Band Propagation in an Fe-5Mn-0.1C Medium Mn Steel Clarified through <i>in situ</i> Scanning Electron Microscopy2024

    • Author(s)
      Koyama Motomichi、Yamashita Takayuki、Morooka Satoshi、Yang Zhipeng、Varanasi Rama Srinivas、Hojo Tomohiko、Kawasaki Takuro、Harjo Stefanus
    • Journal Title

      Tetsu-to-Hagane

      Volume: 110 Pages: 205~216

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2023-052

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Role of Retained Austenite and Deformation Induced Martensite in 0.15C-5Mn Steel Monitored by <i>in-situ</i> Neutron Diffraction Measurement during Tensile Deformation2024

    • Author(s)
      Yamashita Takayuki、Morooka Satoshi、Gong Wu、Kawasaki Takuro、Harjo Stefanus、Hojo Tomohiko、Okitsu Yoshitaka、Fujii Hidetoshi
    • Journal Title

      Tetsu-to-Hagane

      Volume: 110 Pages: 241~251

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2023-059

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Martensitic Transformation Behavior of Fe?Ni?C Alloys Monitored by <i>In-situ</i> Neutron Diffraction during Cryogenic Cooling2024

    • Author(s)
      Yamashita Takayuki、Harjo Stefanus、Kawasaki Takuro、Morooka Satoshi、Gong Wu、Fujii Hidetoshi、Tomota Yo
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 64 Pages: 192~201

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2023-208

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hydrogen Embrittlement Susceptibility of Linear Friction Welded Medium Carbon Steel Joints2024

    • Author(s)
      Toramoto Riki、Yamashita Takayuki、Ushioda Kohsaku、Omura Tomohiko、Fujii Hidetoshi
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 64 Pages: -

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2024-016

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inhomogeneity of Microstructure along the Thickness Direction in Stir Zone of Friction Stir Welded Duplex Stainless Steel2023

    • Author(s)
      Yamashita Takayuki、Ushioda Kohsaku、Fujii Hidetoshi
    • Journal Title

      ISIJ International

      Volume: 63 Pages: 1747~1757

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2023-192

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] スーパーインバー合金の摩擦攪拌接合攪拌部の微視組織と機械的特性2024

    • Author(s)
      山下 享介, ゴン ウー, 小山 元道, 川崎 卓郎, ハルヨ ステファヌス, 潮田 浩作, 藤井 英俊
    • Organizer
      日本金属学会 2024年第174回秋期講演大会
  • [Presentation] 線線形摩擦接合した鋼継手の水素脆化感受性に及ぼす炭素量依存性2023

    • Author(s)
      虎本 陸希, 山下 享介, 潮田 浩作, 藤井 英俊
    • Organizer
      2023年度溶接学会秋季全国大会
  • [Presentation] 引張変形中その場中性子回折法を利用した摩擦攪拌接合した中Mn鋼攪拌部の変形挙動解析2023

    • Author(s)
      山下 享介, 潮田 浩作, 藤井 英俊, ゴン ウー, ハルヨ ステファヌス, 川崎 卓郎
    • Organizer
      2023年度溶接学会秋季全国大会
  • [Presentation] 摩擦攪拌接合した 0.6 C 高強度 TRIP 鋼の微細組織と引張特性2023

    • Author(s)
      陳軾銘, 山下 享介, 潮田 浩作, 藤井 英俊
    • Organizer
      2023年度溶接学会春季全国大会
  • [Presentation] 線形摩擦接合した中炭素鋼継手の水素脆化感受性2023

    • Author(s)
      虎本 陸希, 山下 享介, 潮田 浩作, 藤井 英俊
    • Organizer
      2023年度溶接学会春季全国大会
  • [Presentation] その場中性子回折法を利用した摩擦攪拌接合された二相ステンレス鋼攪拌部の引張変形挙動解析2023

    • Author(s)
      山下 享介, 潮田 浩作, 藤井 英俊, ゴンウー, ハルヨステファヌス, 川崎 卓郎, 諸岡 聡
    • Organizer
      2023年度溶接学会春季全国大会
  • [Presentation] Fe-5Mn-0.1C中Mn鋼のリューダース変形における階層的塑性変形2023

    • Author(s)
      小山 元道, 山下 享介, 諸岡 聡, 北條 智彦
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 第186回秋期講演大会
  • [Presentation] SUS316Lにおける線形摩擦接合部の組織形成機構と耐水素脆化特性2023

    • Author(s)
      虎本 陸希, 山下 享介, 潮田 浩作, 藤井 英俊
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 第186回秋期講演大会
  • [Presentation] 摩擦攪拌接合した中Mn鋼攪拌部の変形挙動と残留オーステナイトの安定性2023

    • Author(s)
      山下 享介, 潮田 浩作, 藤井 英俊, ゴン ウー, ハルヨ ステファヌス, 川崎 卓郎
    • Organizer
      日本金属学会 2023年第173回秋期講演大会
  • [Presentation] Deformation and Martensitic Transformation Behavior in Stir Zone of Friction Stir Welded Fe-Ni-Co Invar Alloy2023

    • Author(s)
      Takayuki Yamashita, Riki Toramoto, Motomichi Koyama, Kohsaku Ushioda, Hidetoshi Fujii
    • Organizer
      3rd International Symposium on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture -DEJl2MA 2023-,
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

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