巨大ひずみ加工により組織制御した炭素鋼の優れた力学特性発現メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 20760467
• 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: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 戸高 義一 豊橋技術科学大学, 工学部, 准教授 (50345956)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2009年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2008年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 巨大ひずみ形状不変加工 / 結晶粒微細化 / 力学特性 / 引張特性 / 疲労特性 / 水素脆化 / 格子欠陥 / 鉄鋼材料 / High-Pressure Torsion / サブミクロン結晶粒組織

研究概要

特別な合金元素を含まない極低炭素鋼を試料として、巨大ひずみ加工の一つであるHPT(High-Pressure Torsion)加工により作製したサブミクロン結晶粒バルク材の力学特性を調査した。引張特性において、引張強度1.9GPa,破断伸び30%を示した。これは優れた引張特性を示す鉄鋼材料の一つであるマルエージング高合金鋼に匹敵する。また、熱処理と組合せることで、高強度を維持したまま水素脆化を抑制できることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Hydorogen embrittlement of submicrocrystalline ultra-low carbon steel produced by high-pressure torsion straining (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, K. Morisako, M. Kumagai, Y. Matsumoto, M. Umemoto
  • 雑誌名: Advanced Materials Research Vols.89-91 ページ: 763-768
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルテンサイト鋼の高速ドリル加工によるドリル穴表層における超微細結晶粒組織形成とその力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 川畑雄士, Jinguo Li, 田中修二, 小栗和幸, 鈴木正, 梅本実, 土谷浩一
  • 雑誌名: 鉄と鋼 96巻 ページ: 21-28
  • NAID: 130000151226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydorogen embrittlement of submicrocrystalline ultra-low carbon steel produced by high-pressure torsion straining (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Todaka, K.Morisako, M.Kumagai, Y.Matsumoto, M.Umemoto
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 89-91 ページ: 763-768
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルテンサイト鋼の高速ドリル加工によるドリル穴表層における超微細結晶粒組織形成とその力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 川畑雄士, Jinguo Li, 田中修二, 小栗和幸, 鈴木正, 梅本実, 土谷浩一
  • 雑誌名: 鉄と鋼 96 ページ: 21-28
  • NAID: 130000151226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tensile and fatigue properties of sub-microcrystalline ultra-low carbon steel produced by HPT-straining (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, H. Nagai, Y. Takubo, M. Yoshii, M. Kumagai, M. Umemoto
  • 雑誌名: International Journal of Materials Research Vol.100 ページ: 775-779
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tensile and fatigue properties of sub-microcrystalline ultra-low carbon steel produced by HPT-straining (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Todaka, H.Nagai, Y.Takubo, M.Yoshii, M.Kumagai, M.Umemoto
  • 雑誌名: International Journal of Materials Research 100 ページ: 775-779
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of hydrogen on mechanical properties of submicrocrystalline ultra-low carbon steel produced by high-pressure torsion straining (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Morisako, Y.Todaka, M.Kumagai, Y.Matsumoto, M.Umemoto
  • 雑誌名: Processing and Fabrication Advanced Materials-XVIII, (eds : M.Niinomi, M.Morinaga, M.Nakai, N.Bhatnagar, T.S.Srivatsan) 4 ページ: 1875-1884
• [雑誌論文] Formation of ultrafine-grained structure at worn surface in carbon steelby wearing process (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Koujina, Y.Todaka, T.Yakushiji, H.Nagai, Y.Iguchi, M.Umemoto
  • 雑誌名: Processing and Fabrication Advanced Materials-XVIII, (eds : M.Niinomi, M.Morinaga, M.Nakai, N.Bhatnagar, T.S.Srivatsan) 4 ページ: 1925-1932
• [雑誌論文] 切削加工により鉄鋼材料表面に形成されたナノ結晶粒組織 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 李金国, 川畑雄士, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ 14 ページ: 26-26
• [雑誌論文] 超強加工による炭素鋼中のセメンタイトの変形と分解 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 大野哲史, 鈴木真由美, 川畑雄士, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ 14 ページ: 28-28
  • NAID: 10024024449
• [雑誌論文] Tensile property of submicrocrystalline pure Fe produced by HPT-straining (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, M. Yoshii, M. Umemoto, C. Wang, K. Tsuchiya
  • 雑誌名: Materials Science Forum Vols.584-586 ページ: 597-602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tensile property of submicrocrystalline pure Fe produced by HPT-straining (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, M. Yoshii, M. Umemoto, C. Wang and K. Tsuchiya
  • 雑誌名: Materials Science Forum 584-586 ページ: 597-602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain gradient hardening and pressure induced phase transformation of metals by HPT (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Umemoto, Y.Todaka, J. Sasaki and I. Shuro
  • 雑誌名: Materials Science Forum 584-586 ページ: 493-500
  • 査読あり
• [雑誌論文] The dynamic phase transformation and formation of nanocrystalline structure in SUS304 austenitic stainless steel subjected to high pressure torsion (2008)
  • 著者名/発表者名: J. G. Li, M. Umemoto, Y.Tod aka, K. Fujisaku and K. Is uchiya
  • 雑誌名: Reviews on Advanced Materials Science 18 ページ: 577-582
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鉄鋼材料の表層超強加工による組織と特性変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 梅本実, 戸高義一, Li Jinguo
  • 雑誌名: 鉄と鋼 94 ページ: 616-628
  • NAID: 110006990126
  • 査読あり
• [雑誌論文] HPT加工により作成したサブミクロン結晶粒IF鋼の微細組織 (2008)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 好井美樹, 熊谷匡明, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ 14 ページ: 14-14
• [雑誌論文] ショットピーニングにより鉄鋼林料表面に形成したナノ結晶粒組織 (2008)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 渡辺幸則, 山崎歩見, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ 14 ページ: 24-24
• [学会発表] 強ひずみ加工による鉄鋼材料の高力学機能化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 相変態・組織制御【研究奨励賞受賞講演】
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] HPT加工したCu添加鋼の力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 橋本元仙, 熊谷匡明, 森迫和宣
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 材料の組織と特性部会 鉄鋼材料の加工硬化特性への新たな要求と基礎研究
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] HPT加工によるSUS304Lの相変態温度変化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤秀之, 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会東海支部及び日本金属学会東海支部第19回学生による材料フォーラム
  • 発表場所: 豊橋サイエンスコア
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] 摩擦加工により形成した表面超微細結晶紐炭素鋼の疲労特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 神志那薫, 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会東海支部及び日本金属学会東海支部第19回学生による材料フォーラム
  • 発表場所: 豊橋サイエンスコア
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] HPT加工によるCu添加鋼の軟化挙動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 橋本元仙, 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会東海支部及び日本金属学会東海支部第19回学生による材料フォーラム
  • 発表場所: 豊橋サイエンスコア
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] HPT加工した極低炭素鋼の力学特性に及ぼす水素の影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森迫和宣, 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会東海支部及び日本金属学会東海支部第19回学生による材料フォーラム
  • 発表場所: 豊橋サイエンスコア
  • 年月日: 2009-11-13
• [学会発表] Hydrogen embrittlement of submicrocrystalline ultra-low carbon steel produced by high-pressure torsion straining (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, K. Morisako, M. Kumagai, Y. Matsumoto, M. Umemoto
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Steel Science (IS3-2009)
  • 発表場所: Japan, Kyoto
• [学会発表] Mechanical pro perties of submicrocrystalline IF ste el produced by HPT-straining (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, H. Nagai, Y. Takubo, M. Yoshii, M. Kumagai, M. Umemoto
  • 学会等名: Interna tional Conference on Processing, Man ufacturing of Advanced Materials (THE RMEC'2009)【INVITED】
  • 発表場所: Germany, Dresden
• [学会発表] 高圧下巨大ひずみ加工による圧力誘起相変態を利用した材質制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 大西由城, 東宏昭, 入江建州, 足立望, 上路林太郎
  • 学会等名: 日本金属学会公募シンポジウムテーマ【基調講演】
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Formation of nanocrystalline structure at worn surface in carbon steel by wearing process (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Koujina, Y.Todaka, T.Yakushiji, H.Nagai, Y.Iguchi, M.Umemoto
  • 学会等名: Eighteenth International Conference on Processing and Fabrication of Advanced Materials (PFAMXVIII)
  • 発表場所: Japan, Sendai
• [学会発表] Influence of hydrogen on mechanical properties of submicrocrystalline ultra-low carbon steel produced by high-pressure torsion straining (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Morisako, Y.Todaka, M.Kumagai, Y.Matsumoto, M.Umemoto
  • 学会等名: Eighteenth International Conference on Processing and Fabrication of Advanced Materials (PFAMXVIII)
  • 発表場所: Japan, Sendai
• [学会発表] Effect of strain gradient and pressure in HPT on the hardening and grain refinement of metals (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Umemoto, Y.Todaka, N.Wu, Y.Ohnishi, H.Azuma, K.Tsuchiya
  • 学会等名: Eighteenth International Conference on Processing and Fabrication of Advanced Materials (PFAMXVIII)
  • 発表場所: Japan, Sendai
• [学会発表] Hydrogen embrittlement of submicrocrystalline ultra-low carbon steel produced by high-pressure torsion straining (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Todaka, K.Morisako, M.Kumagai, Y.Matsumoto, M.Umemoto
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Steel Science (IS^3-2009)
  • 発表場所: Japan, Kyoto
• [学会発表] Mechanical properties of submicrocrystalline IF steel produced by HPT-s training (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Todaka, H.Nagai, Y.Takubo, M.Yoshii, M.Kumagai, M.Umemoto
  • 学会等名: International Conference on Processing & Manufa cturing of Advanced Materials (THERMEC'2009) [INVITED]
  • 発表場所: Germany, Dresden
• [学会発表] 表層強ひずみ加工と高周波焼入れによるS45C焼戻しマルテンサイト鋼の組織制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 永井宏典, 戸高義一, 梅本実, 寺島章, 三阪佳孝, 川嵜一博
  • 学会等名: 鉄鋼協会・金属学会共同セッション
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] HPT加工による極低炭素鋼の組織変化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 熊谷匡明, 戸高義一, Wu Ningning, 梅本実
  • 学会等名: 鉄鋼協会・金属学会共同セッション
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 表層超微細結晶粒組織を持つS45C調質材の回転曲げ疲労特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 神志那薫, 戸高義一, 薬師寺輝敏, 梅本実
  • 学会等名: 日本金属学会 公募シンポジウムテーマ
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] HPT加工した極低炭素鋼の水素環境下における力学特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森迫和宣, 戸高義一, 梅本実, 松本佳久
  • 学会等名: 日本金属学会公募シンポジウムテーマ
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] Behavior of pressure induced phase transformation in Mn steels by HP T-straining (2009)
  • 著者名/発表者名: Wu Ningning, 戸高義一, 梅本実, 上路林太郎, 佐藤秀之
  • 学会等名: 日本金属学会 公募シンポジウムテーマ
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 高圧下巨大ひずみ加工による圧力誘起相変態を利用した材質制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 大西由城, 東宏昭, 入江建州, 足立望, 上路林太郎
  • 学会等名: 日本金属学会 公募シンポジウムテーマ【基調講演】
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 表面にナノ結晶粒層を持つS45C調質材の回転曲げ疲労 (2009)
  • 著者名/発表者名: 神志那薫, 戸高義一, 薬師寺輝敏
  • 学会等名: 日本機械学会 M&M2009 カンファレンス
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
• [学会発表] HPT加工したCu添加鋼の力学特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 橋本元仙, 戸高義一, 梅本実
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会学生ポスターセッション
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] HPT加工によるSUS304Lの組織制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤秀之, 戸高義一, 梅本実
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 学生ポスターセッション
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 摩擦加工により作製した表層ナノ結晶粒化鉄鋼材料の摩擦・摩耗特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井口祐, 戸高義一, 梅本実
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会学生ポスターセッション
  • 発表場所: 京都大学
• [学会発表] 表面超強加工により形成する微細組織 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] HPT加工により作製したサブミクロン結晶粒IF鋼の疲労特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 熊谷匡明, 田久保陽介, 梅本実, 戸高義一, 土谷浩一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] Fatigue property of sub micron-grained ultralowcarbon steel p roduced by HPT straining (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, H. Nagai, M. Umemoto, M. Yoshi i, M. Kumagai
  • 学会等名: 11th Intern ational Symposium on Physics of Mater ials (ISPMA11)
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] Tensile property of submi crocrystalline pure Fe produced by HP T-straining (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Todaka, Y. Miki, M. Umemoto, C. Wang, K. Tsuchiya
  • 学会等名: The 4th International Co nference on Nanomaterials by Severe P lastic Deformation (NanoSPD4)
  • 発表場所: Goslar, Germany
• [学会発表] Severe plastic deformation of steel Surface by mechanical working (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Umemoto and Y.Todaka
  • 学会等名: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM-2008)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
• [学会発表] Fatigue life improvement through surface nanostructuring of high-strength steel by drilling (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Nagai, Y.Todaka and M. Umemoto
  • 学会等名: 4th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials (ISAEM-2008)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Tensile property of submicrocrystalline pure Fe produced by HPT-straining (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kumagai, Y.Todaka, M. Yoshi and M. Umemoto
  • 学会等名: 4th International Symposium on Designing, Processing and Properties of Advanced Engineering Materials (ISAEM-2008)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
• [学会発表] Fatigue property of submicron-grained ultralowcarbon steel produced by HPT straining (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Todaka, H. Nagai, M. Umemoto, M. Yoshi i and M. Kumagai
  • 学会等名: 11th International Symposium on Physics of Materials (ISPMAI1)
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] Tensile property of submicrocrystalline pure Fe produced by HPT-straining (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Todaka, Y. Miki, M. Umemoto, C. Wang. K. Tsuchiya
  • 学会等名: The 4th International Conference on Nanomaterials by Severe Plastic Deformation (NanoSPD4)
  • 発表場所: Goslar, Germany
• [学会発表] Strain gradient hardening and pressure induced phase transformation of metals by HPT (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Umemo to, Y.Todaka, J. Sasaki and I. Shuro
  • 学会等名: The 4th International Conference on Nanomaterials by Severe Plastic Deformation (NanoSPD4)
  • 発表場所: Goslar, Germany
• [学会発表] 旋削加工および摩擦加工により形成した超微細結晶粒組織 (2008)
  • 著者名/発表者名: 永井宏典, 戸高義一, 梅本実
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] HPT加工と熱処理の繰返し処理による極低炭素鋼の結晶粒微細化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 熊谷匡明, 好井美樹, 戸高義一, 梅本実
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] HPT加工により作製したサブミクロン結晶粒バルク純Feの引張特性に及ぼす組織因子 (2008)
  • 著者名/発表者名: Wu Ningning, 好井美樹, 熊谷匡明, 戸高義一, 梅本実, 友田陽, 鈴木裕士
  • 学会等名: 鉄鋼協会・金属学会共同セッション
  • 発表場所: 熊本大学
• [図書] 金属材料の加工と組織 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森永正彦, 古原忠, 戸田裕之
  • 総ページ数: 232
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 金属材料の加工と組織 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森永正彦, 古原忠, 戸田裕之編
  • 総ページ数: 232
  • 出版者: 共立出版
• [備考]
  • URL: http://martens.me.tut.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://martens.me.tut.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://martens.Pse.tut.ac.jp/