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炭素・窒素を利用した高強度オーステナイト系ステンレス鋼の水素適合性評価

研究課題

研究課題/領域番号 18K14016
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分26040:構造材料および機能材料関連
研究機関九州大学

研究代表者

増村 拓朗  九州大学, 工学研究院, 助教 (40804688)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードオーステナイト鋼 / 水素脆化 / 炭素 / 窒素 / 加工誘起マルテンサイト / オーステナイト系ステンレス鋼 / オーステナイト
研究成果の概要

準安定オーステナイト鋼に炭素および窒素を添加し、オーステナイト安定度を高めることで水素脆化特性が向上することを示した。その影響を定量的に評価するために、オーステナイト安定度を示すMd30点に及ぼす炭素と窒素の影響を修正し、水素脆化特性とMd30点に密接な関係があることを明らかにした。また、高濃度の窒素を含むオーステナイト鋼の水素吸収量を調査し、窒素は侵入水素量を低減させることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水素脆化特性と密接に関係し、オーステナイト安定度の指標として良く用いられるMd30の式を改良したことは、水素適合材料の合金設計はもちろんのこと、オーステナイト系ステンレス鋼の研究に大きな波及効果を与える成果である。その改良の過程において、オーステナイトの安定度に及ぼす炭素および窒素の影響を組織学的、熱力学的な観点から説明しており、侵入型元素と無拡散変態の関係を理論的に示すことができた。また、窒素を添加するだけで水素侵入量を低減させることができるという結果は、一見して単純に思える窒素の利用が、水素エネルギー社会の実現のために大いに有効であることを示している。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of carbon and nitrogen on Md30 in metastable austenitic stainless steel2021

    • 著者名/発表者名
      T.Masumura, K.Fujino, T.Tsuchiyama, S.Takaki and K.Kimura
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 61

    • NAID

      130007987393

    • 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
  • [雑誌論文] Work-Hardening Mechanism in High-Nitrogen Austenitic Stainless Steel2020

    • 著者名/発表者名
      T.Masumura, Y.Seto, T.Tsuchiyama and K.Kimura
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 61 号: 4 ページ: 678-684

    • DOI

      10.2320/matertrans.H-M2020804

    • NAID

      130007815356

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2020-04-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gaseous hydrogen embrittlement of a Ni-free austenitic stainless steel containing 1 mass% nitrogen: Effects of nitrogen-enhanced dislocation planarity2020

    • 著者名/発表者名
      Koyama Motomichi、Habib Kishan、Masumura Takuro、Tsuchiyama Toshihiro、Noguchi Hiroshi
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 45 号: 16 ページ: 10209-10218

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2020.02.014

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modified Williamson-Hall法での解析に必要なパラメーターCh00ならびにqの提案2020

    • 著者名/発表者名
      増村拓朗, 高木節雄, 土山聡宏
    • 雑誌名

      材料

      巻: 69

    • NAID

      130007833300

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 中性子回折測定に基づくRietveld Texture Analysisおよび飽和磁化測定による加工誘起マルテンサイトを含有する鋼の相分率解析精度の相互検証2020

    • 著者名/発表者名
      小貫祐介, 増村拓朗, 土山聡宏, 佐藤成男, 富田俊郎, 高木節雄
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 106

    • NAID

      130007866418

    • 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
  • [雑誌論文] Modified Williamson-Hall法における解析精度向上手法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      高木節雄, 増村拓朗, 土山聡宏
    • 雑誌名

      材料

      巻: 69

    • NAID

      130007906064

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 理想多結晶金属における弾性定数2020

    • 著者名/発表者名
      高木節雄, 増村拓朗, 土山聡宏
    • 雑誌名

      材料

      巻: 69

    • NAID

      130007906055

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の加工硬化機構2019

    • 著者名/発表者名
      増村拓朗, 瀨戸雄樹, 土山聡宏, 木村謙
    • 雑誌名

      熱処理

      巻: 59 号: 4 ページ: 222-229

    • DOI

      10.14940/netsushori.59.222

    • NAID

      130007760688

    • ISSN
      0288-0490, 2188-4064
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 準安定オーステナイト系ステンレス鋼の<i>Md</i><sub>30</sub>に及ぼす炭素および窒素の影響2019

    • 著者名/発表者名
      増村拓朗, 藤野昂平, 土山聡宏, 高木節雄, 木村謙
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 105 号: 12 ページ: 1163-1172

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2019-062

    • NAID

      130007753089

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 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
  • [雑誌論文] Effect of nitrogen-addition on the absorption and diffusivity of hydrogen in a stable austenitic stainless steel2019

    • 著者名/発表者名
      Macadre Arnaud、Masumura Takuro、Manabe Ryota、Tsuchiyama Toshihiro、Takaki Setsuo
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 44 号: 2 ページ: 1263-1271

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2018.11.031

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Difference between carbon and nitrogen in thermal stability of metastable 18%Cr-8%Ni austenite2018

    • 著者名/発表者名
      Masumura Takuro、Tsuchiyama Toshihiro、Takaki Setsuo、Koyano Tamotsu、Adachi Kazuhiko
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 154 ページ: 8-11

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2018.05.019

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modified Williamson-Hall法におけるパラメータα導出法に関する考察2018

    • 著者名/発表者名
      Masumura Takuro、Takaki Setsuo、Jiang Fulin、Tsuchiyama Toshihiro
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 104 号: 11 ページ: 717-719

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2018-095

    • NAID

      130007501831

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Dislocation strengthening mechanism in high nitrogen austenitic steel2019

    • 著者名/発表者名
      Takuro Masumura, Yuki Seto, Toshihiro Tsuchiyama, Setsuo Takaki, Ken Kimura
    • 学会等名
      MSMF9
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct-fitting/modified Williamson-Hall(DF/mWH)法を用いた各種鉄鋼材料の転位密度評価法2019

    • 著者名/発表者名
      増村拓朗, 高木節雄, 土山聡宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 直接平均化法による等方多結晶オーステナイト鋼のヤング率の見積り2019

    • 著者名/発表者名
      高木節雄, 増村拓朗, 土山聡宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] オーステナイト鋼の弾性スティッフネスに及ぼす単結晶ヤング率の影響2019

    • 著者名/発表者名
      高木節雄, 増村拓朗, 土山聡宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の低温時効硬化挙動2019

    • 著者名/発表者名
      成富光佑, 増村拓朗, 土山聡宏, 宮本吾郎, 山先祥太
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 準安定オーステナイト鋼のMd30に及ぼす炭素・窒素の影響の再評価2019

    • 著者名/発表者名
      増村拓朗, 藤野昂平, 土山聡宏, 高木節雄, 木村謙
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第179回春季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高窒素オーステナイト鋼における加工硬化と転位蓄積挙動2019

    • 著者名/発表者名
      増村拓朗 瀨戸雄樹 土山聡宏 高木節雄 木村謙
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第177回春季講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の加工硬化機構2018

    • 著者名/発表者名
      瀨戸雄樹, 増村拓朗, 土山聡宏
    • 学会等名
      第85回 熱処理技術協会春季講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of work hardening behavior in austenitic steel by direct fitting / modified Williamson-Hall method2018

    • 著者名/発表者名
      Takuro Masumura, Fulin Jiang, Toshihiro Tsuchiyama, Setsuo Takaki
    • 学会等名
      THERMEC'2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct fitting / modified Williamson-Hall法による転位解析2018

    • 著者名/発表者名
      高木節雄, 増村拓朗, 土山聡宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第176回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Direct Fitting法を用いたオーステナイト鋼の転位密度および加工硬化挙動の評価2018

    • 著者名/発表者名
      増村拓朗, 高木節雄, 土山聡宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第176回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of carbon and nitrogen on thermal stability of metastable austenitic stainless steel2018

    • 著者名/発表者名
      Takuro Masumura, Toshihiro Tsuchiyama, Setsuo Takaki, Tamotsu Koyano
    • 学会等名
      ICAS2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Work hardening and dislocation accumulation behavior in high nitrogen austenitic steel2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Seto, Takuro Masumura, Toshihiro Tsuchiyama, Setsuo Takaki
    • 学会等名
      CAMS2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] SUS316Lステンレス鋼における結晶粒微細化強化の温度依存性2018

    • 著者名/発表者名
      津組杏佳, 増村拓朗, 土山聡宏, 小野嘉則
    • 学会等名
      第86回熱処理技術協会秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高窒素オーステナイト系ステンレス鋼の低温時効硬化挙動2018

    • 著者名/発表者名
      成富光佑, 増村拓朗, 土山聡宏, 宮本吾郎
    • 学会等名
      第86回熱処理技術協会秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学大学院工学研究院材料工学部門構造材料工学研究室[土山研究室]

    • URL

      https://tsuchiyama.zaiko.kyushu-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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