| 研究課題/領域番号 |
23K04423
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
土田 紀之 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (90382259)
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| 研究分担者 |
高山 裕貴 東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 准教授 (40710132)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 鉄鋼材料 / マルテンサイト |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，極低温予ひずみ加工と低温焼もどしを利用した加工誘起マルテンサイト（α’）の多機能化の原理確立を目指す．原理確立は，申請者が有する様々な変形温度での応力-ひずみ曲線と加工誘起変態挙動のデータに基づき，2種類の高強度TRIP鋼を用いて研究を行う．極低温での予ひずみ加工と低温焼もどし処理の複合利用を提案し，系統的な機械的特性データ（マクロ），高強度・高延性を実現する構成相の変形挙動（メゾ）とナノ炭化物等の組織情報（ナノ，ミクロ）に関する階層的データを取得する．これらの結果より，α’の多機能化のための最適な組織と変形挙動，および加工と熱処理条件をスケールブリッジングの観点より見いだす．
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| 研究実績の概要 |
2023年度は，高強度マルテンサイト鋼の機械的特性におよぼす予ひずみの影響を、ストレイン・テンパリング材と，焼入れ・焼もどし材の2種類の試料を用いて調査を行った．ここで，ストレイン・テンパリングとは，焼入れしたマルテンサイト鋼に，数%以下の予ひずみを加え，低温で焼もどし処理を行うことである．
ここでは，炭素量が0.4%の鉄鋼材料を用いて，焼入れ処理後に，室温にて0.5%予ひずみを加えたサンプルを473Kで焼もどし処理を行った．このサンプルより引張試験片を作製し，試験温度を室温から573Kまで変化させて引張試験を行った．室温以上で引張試験を行った理由は，引張変形中にセメンタイトが析出する可能性を調査したためである．
296から573Kの変形温度での引張試験において，ストレイン・テンパリングしたサンプルは473から523Kで引張強さと均一伸びの両方が増加したのに対し，焼入れ・焼もどしのサンプルは引張強さと降伏強さはほとんど変化せずに，均一伸びの増加を示した．これらのサンプルについては，J-PARCのビームラインTAKUMIを用いて，引張変形中のその場中性子回折実験を行った．その結果，変形温度が296Kから523Kに上昇するにつれて，bcc相への応力分配が増加することがわかった．この時，セメンタイト相のピークはわずかであり，強度の定量解析は困難であった．焼入れたサンプルに加えた0.5%の予ひずみは，わずかな加工硬化を伴って296Kでの降伏強さを増加させた．この時，プロファイル解析により転位密度を算出した．初期の転位密度は523Kで減少したが，その値は降伏後に著しく増加し，引張強さと均一伸びのより良い組み合わせにつながった．さらに，マルテンサイト鋼の変形前の転位密度の変化と降伏後の転位密度の増加は，予ひずみ温度，焼もどし温度，変形温度の組み合わせによって大きく変化した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2023年度は，焼入れマルテンサイト鋼に関する研究に主眼を置き，加工誘起マルテンサイト鋼の予ひずみ加工については，予備実験までで終わってしまった．一方で，2023年度の成果も重要な位置づけとなるため，2024年度は研究を加速できるように進める．
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| 今後の研究の推進方策 |
次の実験計画は立てられており，実験も順調に進められている．2024年度は，特に，機械的特性の変化に注目し，実験を進めていく．
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