熱量測定に基づく高クロム鋼のミクロ組織状態変化の定量評価

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26420726
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 徳永 辰也 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40457453)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 駒崎 慎一 鹿児島大学, 理工学研究科, 教授 (70315646)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 熱量測定 / 耐熱鋼

Outline of Annual Research Achievements

熱量測定に基づいて材料組織状態の変化をエネルギー変化の観点から定量的に評価するために，高クロムフェライト系耐熱鋼の焼ならし材および数種類の焼戻し材を作製し，ビッカース硬さ測定および示差走査熱量測定（DSC測定）を行った．9Cr-1Mo-V-Nb鋼（ASME規格Gr.91鋼）に焼ならし処理あるいは焼ならし・焼戻し熱処理を施すことで，ビッカース硬さ値440～220程度の試料を得た．DSC測定においては，十分に焼なまし処理を行った試料（ビッカース硬さ値180程度）についても測定を行い，得られた結果をエネルギー変化の基準として熱含量変化の評価に用いた．その結果，ビッカース硬さ値が最も高く，平衡状態からエネルギー的に最も高い状態にある焼ならし材の熱含量変化が最も大きく，焼戻し処理によって硬さ値を減少させるにつれて，つまり平衡状態に近づけるにつれて試料の熱含量変化が小さくなることが明らかになった．Gr.91鋼では，焼ならし処理によって導入された転位が焼戻し処理によって減少することになるが，DSC測定で評価された熱含量変化は,転位密度の減少による材料中の弾性ひずみエネルギーの減少と対応しているものと考えられる．
平成27年度は上記の熱含量変化をX線回折プロファイル解析で得られる結果と対応させる必要があるため，今後，示差走査熱量測定の雰囲気・条件等を検討して熱量測定の正確度を向上させていく予定である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高クロムフェライト系耐熱鋼に各種熱処理を施すことで硬さ値（材料組織状態）を変化させた試料を作製し，各試料の硬さ値とDSC測定に基づいた熱含量変化の定量評価結果との相関について，当初の予定通り調査を進めることができている．また，熱量測定の正確度向上のための予備調査やX線回折プロファイル解析に基づく転位密度評価の予備調査も行えており，次年度以降の研究にも十分備えることができている．

Strategy for Future Research Activity

雰囲気制御により試料の高温酸化を抑制したDSC測定を行うことで，熱含量変化の定量評価の正確度を向上させる．また，DSC測定に用いた同じ試料についてX線回折測定を行い，そのプロファイル解析によって転位密度の評価を行う．転位密度の値から算出される各試料の弾性ひずみエネルギーと熱含量変化との相関を明らかにするとともに，本手法による材料組織状態評価を9Cr-0.5Mo-1.8W-V-Nb鋼（ASME規格Gr.92鋼）や12Cr-0.4Mo-2W-1Cu-V-Nb鋼（ASME規格Gr.122鋼）にも展開していく．