高強度鋼の水素脆性における変動環境の効果

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07650773
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 南雲 道彦 早稲田大学, 理工学部, 教授 (40208062)
• キーワード: 高強度鋼 / 水素脆性 / 遅れ破壊 / PC鋼棒 / 水素状態分析 / 水素昇温分析

研究概要

高強度鋼の遅れ破壊が環境変動によって促進されることをプリストレスドコンクリート(PC)鋼棒について明らかにした。環境因子として荷重及び水素添加ポテンシャルを取り上げ、最大荷重あるいは電解電流値を一定にして変動させた。水素添加ポテンシャル変動の効果は、低歪み速度の引張り試験と定荷重の遅れ破壊試験の両方で確認した。環境変動の効果は水素の吸収速度や吸収量には影響を与えず、荷重変動の効果が試料表面の保護被膜の破壊によるとする従来の考えでは説明出来ないことを明らかにした。水素添加ポテンシャル変動の場合も水素の吸収及び放出速度の解析から水素の拡散速度を求め、水素添加ポテンシャル変動の効果は受けないことを示した。
そこで、環境変動の効果を水素の存在状態から調べるために、鋼中に吸収された水素の加熱放出特性を測定した。約100℃に放出ピークを持つ弱くトラップされている水素には、塑性変形に伴なって増加する水素と、もとの組織中の析出物などにトラップされている水素とがあることを示した。塑性変形後の試料に200℃での低温で回復処理を与え、その試料に水素を吸蔵させて放出特性を調べることにより、塑性変形に伴なって増加する水素のトラップサイトは点欠陥であり、昇温過程で点欠陥が消滅するために水素が放出されることを明らかにした。荷重変動の効果は、回復処理で消滅する点欠陥密度を増加させることにあることを見出した。これらの結果から、水素脆性の機構は塑性変形によって導入される点欠陥を安定化してその密度を増加させるためであり、環境変動はこの効果を強調するものであるという新しい考えを提出した。

研究成果

• [文献書誌] 佐々木聡洋,南雲道彦: "高強度鋼の水素脆性と拡散性水素挙動の関係" 材料とプロセス. 8. 1499- (1995)
• [文献書誌] 吉沢満,南雲道彦: "高強度鋼の水素脆性に及ぼす水素添加ポテンシャル変動の効果" 材料とプロセス. 8. 1500- (1995)
• [文献書誌] 高井健一,本間芳和,井筒香,南雲道彦: "昇温脱離した高強度鋼中水素の二次イオン優量分析法によるトラップサイトの同定" 日本金属学会誌. 60-12. 1155-1162 (1996)
• [文献書誌] 渡辺純,高井健一,南雲道彦: "粒界フェライト析出による高強度鋼の遅れ破壊強度の改善" 鉄と鋼. 82-11. 947-952 (1996)
• [文献書誌] 井筒香,高井健一,南雲道彦: "高強度鋼の遅れ破壊における変動応力の効果" 鉄と鋼. 83 (予定). (1997)
• [文献書誌] 南雲道彦: "遅れ破壊解明の新展開" 日本鉄鋼協会, 243 (1997)