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2014 Fiscal Year Annual Research Report

インデンテーション法による水素侵入層の局所的かつ定量的評価手法の構築

Research Project

Project/Area Number 25820001
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高桑 脩  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60633518)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords水素脆化 / インデンテーション法
Outline of Annual Research Achievements

水素脆化メカニズムの解明に求められている局所的な水素量評価法の構築を目的として,本研究では水素侵入に伴って変化する材料特性に着眼し圧子押込み試験から得た結果と水素量を関連付け,その相関関係を明らかにした.以下に成果の詳細を記す。
電解チャージにより水素を添加したオーステナイト系ステンレス鋼JIS SUS316Lにおいて,表面層の最大30%の顕著な硬化現象が発現し,この硬化現象は水素添加時の電流密度や添加時間に依存することが明らかとなった。すなわち硬化現象は水素量に対して依存するといえる。この硬化は圧子押込み時に圧子直下で新たに生成される転位と金属の結晶格子間内に固溶した水素との相互作用に起因する転位運動の阻止によるものであると考察できる。また,水素量と硬さ変化量(水素添加前後の押込み変位差)との間には相関係数0.98,無相関確率0.1%の強い相関関係があることを明らかにした。なお,本手法を用いる際には水素侵入に伴う内部応力の変化を考慮する必要がある。これは水素が侵入することで結晶格子が膨張し,それに対する反発力すなわち圧縮応力が生じるために,みかけ上,圧子押込み変位が減少するためである。本研究では内部応力と押込み変位が線形関係を持つことを考慮して補正した。本手法により,水素侵入層に対して二次元で走査的に押込み試験を行うことで水素の局所的な二次元分布を得ることが可能となった。これは亀裂先端や溶接部など水素脆化が顕著に生じる箇所の局所的な水素量を評価できることを示している。

  • Research Products

    (11 results)

All 2015 2014

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] 球状圧子押込み試験によるオーステナイト系ステンレス鋼の局所的水素侵入量評価2015

    • Author(s)
      眞野 優太, 髙桑 脩, 祖山 均
    • Journal Title

      日本機械学会論文集

      Volume: 81 Pages: 14-00426

    • DOI

      10.1299/transjsme.14-00426

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] キャビテーションピーニングによるオーステナイト系ステンレス鋼への水素侵入抑止2015

    • Author(s)
      髙桑 脩, 眞野 優太, 祖山 均
    • Journal Title

      日本機械学会論文集

      Volume: 81 Pages: 14-00638

    • DOI

      10.1299/transjsme.14-00638

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Increase in the Local Yield Stress near the Surface of Austenitic Stainless Steel due to Invasion by Hydrogen2014

    • Author(s)
      Osamu TAKAKUWA, Yuta MANO and Hitoshi SOYAMA
    • Journal Title

      International Journal of Hydrogen Energy

      Volume: 39 Pages: 6095-6103

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2014.01.190

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effect of Hydrogen on the Micro- and Macro-Strain near the Surface of Austenitic Stainless Steel2014

    • Author(s)
      Osamu TAKAKUWA, Yuta MANO and Hitoshi SOYAMA
    • Journal Title

      Advanced Materials Research

      Volume: 936 Pages: 1298-1302

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/AMR.936.1298

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effect of Indentation Load on Vickers Hardness of Austenitic Stainless Steel after Hydrogen Charging2014

    • Author(s)
      Osamu TAKAKUWA, Yuta MANO and Hitoshi SOYAMA
    • Journal Title

      Proceedings of the ASME2014 Pressure Vessels & Piping Conference

      Volume: PVP2014-28280 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1115/PVP2014-28280

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The Interaction between Hydrogen and Surface Stress in Stainless Steel2014

    • Author(s)
      Osamu TAKAKUWA, Yuta MANO and Hitoshi SOYAMA
    • Journal Title

      Proceedings of the 12th International Conference on Material Science and Engineering Technology

      Volume: 8 Pages: 1285-1289

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 昇温脱離分析装置の試作と表面改質したステンレス鋼における水素侵入防止の実証2015

    • Author(s)
      眞野 優太,髙桑 脩,祖山 均
    • Organizer
      日本機械学会第50期総会・講演会
    • Place of Presentation
      東北大学 宮城県仙台市
    • Year and Date
      2015-03-14 – 2015-03-14
  • [Presentation] 応力測定によるステンレス鋼の局所的水素量評価法の提案2014

    • Author(s)
      髙桑 脩,藤沢 拓弥,祖山 均
    • Organizer
      日本機械学会東北支部第50期秋季講演会
    • Place of Presentation
      東北学院大学 宮城県多賀城市
    • Year and Date
      2014-09-05 – 2014-09-05
  • [Presentation] ステンレス鋼の粒内・粒界における押し込み変形に及ぼす水素の影響2014

    • Author(s)
      眞野 優太,髙桑 脩,祖山 均
    • Organizer
      日本機械学会東北支部第50期秋季講演会
    • Place of Presentation
      東北学院大学 宮城県多賀城市
    • Year and Date
      2014-09-05 – 2014-09-05
  • [Presentation] オーステナイト系ステンレス鋼の水素侵入に及ぼす表面応力の影響とその相互作用2014

    • Author(s)
      髙桑 脩,眞野 優太,祖山 均
    • Organizer
      日本機械学会M&M2014材料力学カンファレンス
    • Place of Presentation
      福島大学 福島県福島市
    • Year and Date
      2014-07-21 – 2014-07-21
  • [Presentation] 微小圧子押込み試験によるオーステナイト系ステンレス鋼の局所的水素侵入評価2014

    • Author(s)
      眞野 優太,髙桑 脩,祖山 均
    • Organizer
      日本機械学会M&M2014材料力学カンファレンス
    • Place of Presentation
      福島大学 福島県福島市
    • Year and Date
      2014-07-21 – 2014-07-21

URL: 

Published: 2016-06-01  

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