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新原理に基づく高炭素鋼マルテンサイト組織の強化機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H02304
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

平 徳海  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (80354207)

研究分担者 阿部 太一  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (50354155)
大沼 正人  北海道大学, 工学研究院, 教授 (90354208)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2016年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2015年度: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
キーワード鉄鋼材料 / 炭素鋼 / TEM / 相変態 / オメガ相 / 双晶境界 / 電子線回折 / 炭化物 / マルテンサイト構造 / 構造・機能材料 / マルテンサイト / 透過電子顕微鏡 / 金属物性 / ① 構造・機能材料 / ② 金属物性 / ③ 鉄鋼材料 / マルテンサイト変態 / ⑤ オメガ相
研究成果の概要

炭素はBCCα-Fe結晶中に固溶して単相マルテンサイトを生成するといった仮説は主流である。今日においても鉄鋼に関する多くの研究者は、この仮説を基にして研究を遂行している。一方、我々は本プロジェクトの開始数年前より、従来の仮説とは異なる、炭素鋼のマルテンサイトが単一の炭素固溶したBCCα-Fe相ではなく、BCCα-Feの双晶と双晶粒界に存在した六方晶(hexagonal)ω-Feの2つの相からなっていることを発見した。この新しい発見に基づいて、従来の考えと異なる炭素鋼の相変態機構及び強靭化機構に関する研究プロジェクトを立ち上げた。本研究の遂行に伴い、新たな知見が期待できると考えている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新たに発見した「鉄鋼中のオメガ相の形成」という視点から焼き入れ硬化現象について新原理の構築しました。鉄鋼材料研究の新しい方向性を切り拓き、21世紀の技術基盤となる新たな鉄鋼材料学を構築する。炭素鋼は、ごく一般的な汎用鉄鋼材料であり、鉄鋼材料として最もよく使われている。その中において、Fe-C合金は、典型的な二元合金炭素鋼である。また、炭素は、炭素鋼の性質に最も影響するため、熱処理時の炭素鋼中における炭素の挙動に関する研究は、多くの研究者の興味を引いている。

報告書

(6件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 7件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 9件)

  • [雑誌論文] A transition of ω-Fe3C→ ω′-Fe3C → θ′-Fe3C in Fe-C martensite2020

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, H. P. Xiang, H. Chen, L. L. Guo, K. Gao, and X. Lu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 6081-6081

    • DOI

      10.1038/s41598-020-63012-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simulated electron diffraction patterns of ω-Fe in Fe-C martensite2019

    • 著者名/発表者名
      Ping D. H.、Xiang H. P.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 125 号: 4 ページ: 045105-045105

    • DOI

      10.1063/1.5065432

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ω-Fe particle size and distribution in high-nitrogen martensitic steels2018

    • 著者名/発表者名
      Ping D. H.、Ohnuma M.
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 53 号: 7 ページ: 5339-5355

    • DOI

      10.1007/s10853-017-1938-0

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lath formation mechanisms and twinning as lath martensite substructures in an ultra low-carbon iron alloy2018

    • 著者名/発表者名
      Ping D. H.、Guo S. Q.、Imura M.、Liu X.、Ohmura T.、Ohnuma M.、Lu X.、Abe T.、Onodera H.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 14264-14264

    • DOI

      10.1038/s41598-018-32679-6

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoclusters of α-Fe naturally formed in twinned martensite after martensitic transformation2018

    • 著者名/発表者名
      Liu X.、Ping D. H.、Xiang H. P.、Lu X.、Shen J.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 123 号: 20 ページ: 205111-205111

    • DOI

      10.1063/1.5034146

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In situ heating TEM observations on carbide formation and α-Fe recrystallization in twinned martensite2018

    • 著者名/発表者名
      Liu X.、Man T. H.、Yin J.、Lu X.、Guo S. Q.、Ohmura T.、Ping D. H.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 14454-14454

    • DOI

      10.1038/s41598-018-32896-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Simple Method for Observing <i>ω</i>-Fe Electron Diffraction Spots from &lt;112&gt;<sub><i>α</i>-Fe</sub> Directions of Quenched Fe–C Twinned Martensite2018

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, A. Singh, S. Q. Guo, T. Ohmura, M. Ohnuma, T. Abe, H. Onodera
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 58 号: 1 ページ: 159-164

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2017-270

    • NAID

      130007340360

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electron diffraction characterization of quenched Fe-C martensite2018

    • 著者名/発表者名
      T. W. Liu, D. H. Ping, T. Ohmura, M. Ohnuma
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 53 号: 4 ページ: 2976-2984

    • DOI

      10.1007/s10853-017-1731-0

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] TEM investigations on lath martensite substructure in quenched Fe-0.2C alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Man T.H.、Liu T.W.、Ping D.H.、Ohmura T.
    • 雑誌名

      Materials Characterization

      巻: 135 ページ: 175-182

    • DOI

      10.1016/j.matchar.2017.11.039

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microstructural Evolution and Carbides in Quenched Ultra-low Carbon (Fe–C) Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, T. W. Liu, M. Ohnuma, T. Ohmura, T. Abe and H. Onodera
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 57 号: 7 ページ: 1233-1240

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2016-624

    • NAID

      130005808192

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Understanding Solid-Solid (fcc - omega + bcc) Transition at Atomic Scale2015

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping
    • 雑誌名

      Acta. Metall. Sin. (Engl. Lett.)

      巻: 28 号: 6 ページ: 663-670

    • DOI

      10.1007/s40195-015-0283-z

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A new nanoscale metastable iron phase in carbon steels2015

    • 著者名/発表者名
      T. Liu, D. Zhang, Q. Liu, Y. Zheng, Y. Su, X. Zhao, J. Yin, M. Song, D. Ping
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep15331

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Microstructural Evolution in Carbon Steel2019

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Advanced Materials and Processing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanostructure in Quenched Fe-C Martensite2018

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, X. Liu, X. Lu, T. Ohmura and M. Ohnuma
    • 学会等名
      6th International Indentation Workshop (IIW6) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructural Characterization of Water-quenched High Carbon Fe-C Alloys2018

    • 著者名/発表者名
      X. Liu, X. Lu, D. H. Ping, T. Ohmura, M. Ohnuma
    • 学会等名
      6th International Indentation Workshop (IIW6) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A possible γ-Fe(C) → ω-Fe3C → ω′-Fe3C → θ′-Fe3C → θ-Fe3C transition pathway2018

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, T. Ohmura, M. Ohnuma
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] In situ heating TEM observations on the carbide formation in twinned martensite2018

    • 著者名/発表者名
      X. Liu, X. Lu, D. H. Ping
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A NEW MECHANISM FOR THE FORMATION OF θ-Fe3C IN CARBON STEELS2018

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, T. Ohmura
    • 学会等名
      6th International Conference on Advanced Steels (ICAS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] As-quenched Microstructure in High Carbon Ferrous Alloys2018

    • 著者名/発表者名
      X. Liu, X. Lu, D. H. Ping
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会、第175回春季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ heating TEM study on twinned martensite in quenched Fe-C alloys2017

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, T. H. Man, T. W. Liu, T. Ohmura, Y. Tomota, M. Ohnuma
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会、第173回春季講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京 南大沢キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Tempering behavior of twinned region in a 0.2 mass%C martensitic steel studied by in-situ TEM observation2017

    • 著者名/発表者名
      T. H. Man, T. W. Liu, D. H. Ping, T. Ohmura
    • 学会等名
      日本金属学会2017年春期講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京 南大沢キャンパス
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Electron Diffraction Analysis of Martensite in Quenched High Carbon Steels2017

    • 著者名/発表者名
      T. W. Liu, D. H. Ping, I. Watanabe, T. Ohmura, M. Ohnuma
    • 学会等名
      International Conference on Martensitic Transformations (ICOMAT 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The observation of ω-Fe from <112> zone axes of twinned martensite2017

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, A. Singh, S. Q. Guo, T. Abe, H. Onodera, T. Ohmura, M. Ohnuma
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会、第174回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Metastable omega phase in carbon and nitrogen steels2016

    • 著者名/発表者名
      D. Ping, T. Ohmura, M. Ohnuma
    • 学会等名
      5th Asian conference on heat treat and surface engineering
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TEM characterization of omega-Fe phase in quenched carbon steels2016

    • 著者名/発表者名
      T. W. Liu, D. H. Ping, T. Ohmura, M. Ohnuma
    • 学会等名
      5th Asian conference on heat treat and surface engineering
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron diffraction analysis of martensite in quenched Fe-C alloys2016

    • 著者名/発表者名
      Liu Tianwei, Ping Dehai, Ohmura Takahito, Ohnuma Masato
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Metastable ω-Fe in quenched Fe-C alloys2016

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, T. W. Liu, T. Ohmura, M. Ohnuma
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会、第172回秋季講演大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Metastable omega phase in carbon and nitrogen steels2016

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping, T. Ohmura, M. Ohnuma
    • 学会等名
      The 9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing(PRICM9)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Understanding the transition of austenite to omega and ferrite at atomic scale2015

    • 著者名/発表者名
      D. H. Ping
    • 学会等名
      Asia Steel International Conference 2015 (Asia Steel 2015)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama,Yokohama,日本(Japan)
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-11-04  

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