| 研究課題/領域番号 |
20H02488
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
上路 林太郎 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 (80380145)
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| 研究分担者 |
田中 克志 神戸大学, 工学研究科, 教授 (30236575)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| キーワード | 構造材料 / 鉄鋼 / 相変態 / 残留応力 / 高温変形 / 加工熱処理 / パーライト / 応力 / 鉄鋼材料 / オーステナイト / 組織制御 / 拡散変態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
相変態を利用した組織制御により、力学特性の向上を図る熱処理に関する研究は、その汎用性から工業的な重要性はもとより、その多様性などから基礎工学的にも重要な課題である。特に熱処理に含まれる組織学的諸現象の工学的検討は新規プロセスの開発にも直結する課題である。本研究では、降伏応力以下の応力による拡散変態促進のメカニズムの解明を目指す。メカニズム研究は主として鉄鋼材料を対象として、熱処理中に一定応力を制御して付与し、サンプル形状の時間変化を精密に測定することにより明らかにする。さらに応力と変態挙動の相関に加えて、弾性定数と温度の関係も利用して、温度や変形が不均一を利用した組織制御法を検討する。
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| 研究成果の概要 |
鉄鋼材料の機械的性質向上に有効な加工熱処理プロセスにおいて、そのプロセス条件の最適化に必要な応力と変態の相関について、降伏応力以下の外力による拡散変態促進のメカニズムを解明した。実用鋼の一種であるばね鋼（Fe-0.53C-1.5Si-0.8Cr-0.7Mn）に対して、変態後の組織観察を電子線背面散乱回折（ＥＢＳＤ）により、一定以上の応力負荷によりパーライトノジュールが微細化することが明らかとなった。このことは、応力による拡散変態の促進が核形成サイト密度の増殖によることを示唆している。また弾性定数測定系を用い、弾性定数の共振法による高温域のオーステナイトの弾性定数の測定結果が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
構造用金属材料の高強度化は構造物の軽量化などに貢献する基本的課題である。一般に高強度化は靭性や延性の劣化を伴う。そのため、熱処理条件の最適化により強化相と軟質相の複合組織化を図り、実用に適した機械的性質を付与する必要がある。工業生産技術の発展に伴い、新しい指導原理に基づく複合組織化加工熱処理技術も開発され続けており、需要の規模が大きく、その社会的要望も大きい。本研究では、応力の増大に伴い拡散変態が促進されることをメカニズムとともに明らかにした。TTT図に大きな変化が見られた数秒～数百秒間で冷却が完了する製造プロセスにおいて、現実的に付与可能な小応力による新しい組織制御法の可能性を見出した。
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