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鋼中における硫化銅析出とそれに及ぼすトランプエレメントの影響に関する基礎研究

Research Project

Project/Area Number 04F04422
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Metal making engineering
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

桑原 守  名古屋大学, 工学研究科, 教授

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) LIU Zhongzhu  名古屋大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2005: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2004: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords炭素鋼 / 急速凝固 / 硫化銅 / 燐 / 析出 / γ鉄 / α鉄 / 錫 / 硫化物析出 / 偏析 / 相変態 / 凝固組織 / 低炭素鋼 / その場観察
Research Abstract

濃度が異なる銅、硫黄、燐、および、錫を含有する低炭素鋼を、種々の方法および速度で凝固させて試料を作製し、それらが組織、硫化物のサイズと分布、ミクロ組織、機械的性質に及ぼす効果を、光学顕微鏡、SEM、TEMでの観察と引張り試験で調査した。また、硫化銅を含む場合と含まない場合について、燐と錫のミクロ偏析をEPMAで調査した。
固体状態でのδ/γ変態、γ/α変態、および、それらの変態中および冷却中における硫化物析出の挙動を、各種の燐濃度の低炭素鋼表面につき、異なる冷却速度の下でレーザー顕微鏡(CSLM)でその場観察した。燐と冷却速度が相変態と硫化物析出に及ぼす影響を実験結果と数学モデルに基づいて検討した結果、以下のことが明らかになった。
異なる形態の4種の硫化銅、すなわち、酸化物と硫化物の複合介在物(OS)、平板状硫化銅(PS)、介在物を取り囲む球殻状硫化銅(SS)、および、ナノスケール硫化銅(NS)が見出された。OS型の介在物は溶融したMn珪酸塩の介在物として最初に溶融鋼の中に形成され、凝固中に珪酸塩中の硫化物として成長する。PSは基地のγ鉄から平板状に析出したと考えられる。SSは低温域で、前もってできていたMnSまたはCu_<2-x>S系の介在物上に析出したと考えられる。NSは、γ鉄の下部の温度域、ことにα鉄域で、極度の過飽和、かつ、拡散係数が小さいために、非常に微細な粒子として析出したと考えられる。
燐を添加すると銅を含む低炭素鋼の高温域での硫化物析出が遅れ、硫黄の過飽和が増し、低温ではより銅の含有量が多く、より微細である硫化物が生成することがわかった。燐はまた、γ鉄中に代わって、α鉄中での硫化物析出を促進するため、急速冷却したときには、平板状の硫化銅に代わって、球状の細かい硫化銅が析出ことになることが判明した。同様に、他の因子の効果についても検討した。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2006 2005

All Journal Article (12 results)

  • [Journal Article] Effect of Nano-scale Copper Sulfide Precipitation on Mechanical Properties and Microstructure of Rapidly Solidified Steel with Tramp Copper Element2006

    • Author(s)
      Z.Z.Liu, Y.Kobayashi, Jian Yang, K.Nagai, M.Kuwabara
    • Journal Title

      Materials Transaction 47(9)

      Pages: 2312-2320

    • NAID

      10018249123

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] "In-situ" Observation of the δ/γ Phase Transformation on the Surface of Low Carbon Steel Containing Phosphorous at Various Cooling Rates2006

    • Author(s)
      Z.Z.Liu, Y.Kobayashi, Jian Yang, K.Nagai, M.Kuwabara
    • Journal Title

      ISIJ International 46(6)

      Pages: 847-853

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of Phosphorous on Sulfide Precipitation in Strip Cast Low Carbon Steel2006

    • Author(s)
      Y.Kobayashi, Z.Z.Liu, K.Nagai
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Metals 70(5)

      Pages: 440-446

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Morphology Control of Copper Sulfide in Strip Casting of Low Carbon Steel2006

    • Author(s)
      Z.Z.Liu, Y.Kobayashi, Jian Yang, K.Nagai, M.Kuwabara
    • Journal Title

      ISIJ International 46(5)

      Pages: 744-753

    • NAID

      10018046708

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanism of Alminothermic Reduction of MgO2006

    • Author(s)
      Jian Yang, M.Kuwabara, Z.Z.Liu, T.Asano, M.Sano
    • Journal Title

      Tetsu-to-Hagane 92(4)

      Pages: 239-245

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] "In-situ" Observation of Aluminothermic Reduction of MgO with High Temperature Optical Microscope2006

    • Author(s)
      Jian Yang, M.Kuwabara, Z.Z.Liu, T.Asano, M.Sano
    • Journal Title

      ISIJ International 46(2)

      Pages: 202-209

    • NAID

      10017491209

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  • [Journal Article] Morphology Control of Copper Sulfide in Strip Casting of Low Carbon Steel2006

    • Author(s)
      Z.LIU, Y.Kobayashi, J.Yang, K.Nagai, M.Kuwabara
    • Journal Title

      ISIJ International (Accepted)

    • NAID

      10018046708

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] "In-situ" Observation of the delta/gamma Phase Transformation on the Surface of Low Carbon Steel Containing Phosphorous with different Cooling Rates2006

    • Author(s)
      Z.LIU, Y.Kobayashi, J.Yang, K.Nagai, M.Kuwabara
    • Journal Title

      ISIJ International Vol.46(6) (In press)

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  • [Journal Article] "In-situ" Observation of the Phase Transformation and Sulfide Precipitation in Low Carbon Steel Containing Phosphorus2006

    • Author(s)
      Z.LIU, Y.Kobayashi, J.Yang, K.Nagai, M.Kuwabara
    • Journal Title

      The 3^<rd> International Conference on Advanced Structural Steels, Gyeongju, Korea. Aug.22-24, 2006. (Accepted)

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  • [Journal Article] Utilization of Impurity Elements in Steel by Rapid Solidification Process2006

    • Author(s)
      Z.LIU, Y.Kobayashi, J.Yang, K.Nagai, M.Kuwabara
    • Journal Title

      Baosteel Biennial Academic Conference (BAC) 2006. Shanghai, China. May 24-26, 2006. (Accepted)

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  • [Journal Article] Precipitation and Strength Role of Nano-scale Copper Sulfides in As-cast Steel Produced by Rapid Solidification Process2006

    • Author(s)
      Z.LIU, Y.Kobayashi, J.Yang, K.Nagai, M.Kuwabara
    • Journal Title

      Asia Steel International Conference 2006. Fukuoka, Japan. May 9-11, 2006. (Accepted)

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  • [Journal Article] Effect of Phosphorus on Sulphide Precipitation in Strip Casting Low Carbon Steel2005

    • Author(s)
      Z.LIU, Y.Kobayashi, K.Nagai
    • Journal Title

      Materials Transaction Vol.46(1)

      Pages: 26-33

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2024-03-26  

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