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加工誘起マルテンサイトの分布を制御した耐水素脆化性高強度ステンレス鋼の創製

研究課題

研究課題/領域番号 18760531
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 構造・機能材料
研究機関九州大学

研究代表者

土山 聡宏  九州大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (40315106)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2007年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2006年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
キーワード水素脆性 / オーステナイト系ステンレス鋼 / 加工誘起マルテンサイト / 固相窒素吸収法 / 傾斜機能ステンレス鋼板 / 水素 / ステンレス鋼 / 傾斜機能材料 / 金属物性
研究概要

オーステナイト系ステンレス鋼に生成する加工誘起マルテンサイトは、水素の高速拡散経路となり本鋼種の水素脆化を促進する因子と考えられている。ただし、鋼材の高強度化の観点から加工誘起マルテンサイトの生成は有効であるため、本研究ではその分布を制御することにより、強度と耐水素脆化特性を兼ね備えた鋼材の開発を試みた。具体的には、汎用のオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304に対して、試料表層部に窒素を濃化させた後に冷間強圧延加工を施すことにより、表層部は安定なオーステナイト組織を、試料内部には多量に加工誘起マルテンサイトを配置した材料を製造した。試料表層部への窒素の濃化は1200℃の窒素ガス雰囲気での固相窒素吸収法を採用した。実験の結果、一般の冷間圧延材では水素環境(FIP試験)において多量の水素が吸蔵されるのに対して、開発材では外部からの水素侵入が著しく抑制される効果が認められ、昇温脱離分析においては200℃付近に存在する拡散性水素の放出ピークがほとんど現れなくなることが明らかとなった。一方、実際に材料が使用される際には、加工誘起マルテンサイトが存在しない安定オーステナイト組織層の厚さがどの程度必要であるかを理解しておくことが極めて重要である。つまり、安定オーステナイト層が厚くなるほど水素は侵入し難くなると考えられるが、窒素吸収処理に長時間を要することになり材料の生産性は落ちることになる。水素吸蔵処理の手法によると考えられるが、本研究で用いたFIP試験法の場合には、10μm程度の非常に薄い安定オーステナイト組織層であっても顕著な効果を発現することが明らかとなった。さらに、安定オーステナイト組織層の生成挙動に及ぼす固相窒素吸収処理条件、冷間圧延条件の影響も定量評価し、その厚さを制御する指針も確立した.

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 準安定オーステナイト系ステンレス鋼における加誘起マルテンサイトの分布制御と水素吸蔵挙動に及ぼすその効果2007

    • 著者名/発表者名
      土山聡宏, 鶴丸宇位, 中島孝一, 高木節雄, 稲葉智一, 三阪佳孝
    • 雑誌名

      熱処理 47

      ページ: 355-362

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Partial Solution Nitriding on Mechanical Properties and Corro sion Resistance in a Type 316L Austenitic Stainless Steel Plate2007

    • 著者名/発表者名
      T., Nakanishi・T., Tsuchiyama・H., Mitsuyas・Y., Iwamoto・S., Takaki
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A 460-461

      ページ: 186-194

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Grain Refinement by Phase Transformations in Nickel-free High Nitrogen Steel2006

    • 著者名/発表者名
      T.TSUCHIYAMA et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on High Nitrogen Steels 2006

      ページ: 149-158

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Mechanical Properties of Partially Solution-nitrided 316L Austenitic Stainless Steel2006

    • 著者名/発表者名
      T.NAKANISHI et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on High Nitrogen Steels 2006

      ページ: 456-461

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Decomposition of Austenite in Fe-25Cr-1N Alloy Produced by Solution Nitriding2006

    • 著者名/発表者名
      N.HIRAKAWA et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on High Nitrogen Steels 2006

      ページ: 449-455

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical Property of Cold-worked High Nitrogen Stainless Steel Plates Produced by Solution Nitriding2007

    • 著者名/発表者名
      T, Nakanishi・T, Tsuchiyama・H, Mitsuyasu・Y, Iwamoto・S, Takaki
    • 学会等名
      ISIJ annual meeting
    • 発表場所
      Gifu
    • 年月日
      2007-09-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 固相窒素吸収法による準安定オーステナイト鋼の水素吸蔵特性の制御2007

    • 著者名/発表者名
      岳辺秀徳、中島孝一、土山聡宏、高木節雄
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会
    • 発表場所
      岐阜
    • 年月日
      2007-09-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 生体工学概論2007

    • 著者名/発表者名
      村上輝夫 編著
    • 総ページ数
      237
    • 出版者
      株式会社 コロナ社
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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