焼き入れ炭素鋼の低温時効における炭素原子の凝集・規則化過程の超微視的研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08650774
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 清水 謙一 金沢工業大学, 工学部, 教授 (60029832)
• キーワード: 炭素鋼 / 時効 / 炭素原子 / 電子回折 / 長周期規則格子 / 非整数相

研究概要

焼き入れ炭素鋼の低温時効における炭素原子の凝集・規則化過程を、炭素原子からの電子線散乱強度を増強するために炭素濃度の高い1.8wt%C鋼を用いて、透過電子顕微鏡観察および電子回折法により超微視的に調べた。その結果、炭素原子がまずスピノ-ダル分解によって凝集し(昨年度の研究において証明ずみ)、それに続いてそれらの凝集炭素原子が以下のような長周期規則構造を形成することが分かった。すなはち、298Kの室温で時効したFe-1.83wtC合金のマルテンサイト晶内には10.7c(cはマルテンサイトのc軸の長さである)の非整数の長周期規則相(Long Period Ordered Phase,LPOP)が生成することが分かった。このLPOPの周期10.7cはより高温での時効中に生成することが観察されてきた12cのものとは異なっていた。このことはLPOPの周期が温度に依存して異なることを示しており、LPOPに関する以前の構造モデルでは説明ができない。しかしながら、本実験におけるLPOPが非整数長周期のものであったということから、温度が異なることによって10c,11c,12c,13cおよび14cとなりうる非化学量論組成相のγ'-Fe_xC(II)(x=4〜10)がLPOPの構造モデルであり、ある中間の温度ではこれらのLPOPの内の10cと11cの2つが共存したために、見掛けの上で非整数10.7cの長周期が出現したと考えれば、うまく説明することができる。さらに、このγ-Fe_xC(II)をLPOPの構造モデルとしてコンピュタ-でシミュレートした電子回折図形はあらゆる点で実際の電子回折図形と非常に良く類似していることも分かった。以上のように本研究の目的を達成することができた。

研究成果

• [文献書誌] S.B.Ren,T.Tadaki,K.Shimizu,X.T.Wang et.al: "Electron Diffraction Study of Long-Period Ordered Phase Formed in Fe-1.83mass%C Martensite during Aging at Room Temperature" Mater. Trans. Jpn. Inst Metals. 36.12. 1440-1446 (1995)
• [文献書誌] S.B.Ren,X.T.Wang,T.Tadaki and K.Shimizu: "Origin of Ordering Coupled Tweed Microstructures in Alloys with Large Atomic Size Factors" J. Mater. Sci. Technol.12. 166-174 (1996)
• [文献書誌] S.B.Ren,X.T.Wang,T.Tadaki and K.Shimizu: "Effect of Elastic Energy due to Atomic Size Factor on Ordering and Decomposition Behavior of Binary Solutions" J. Mater. Sci. Technolo.12. 135-142 (1996)
• [文献書誌] S.B.Ren,X.T.Wang,T.Tadaki and K.Shimizu: "Elastic Energy and Elastic Interaction Ordering of Binary Solid Solutions" J. Mater. Sci. Technol.12. 57-68 (1996)
• [文献書誌] F.Yin,N.Gu,T.Tadaki,K.Shimizu et.al: "Characterization of the Decomposition of a_1 Plates from the b_3 Phase in a Cu-Zu-Au Alloy" Metall. & Mater. Trans. A. 27A.3. 719-724 (1996)
• [文献書誌] S.B.Ren,T.Tadaki,K.Shimizu and X.T.Wang: "Electron Diffraction Study of Aging Processes in Fe-L. 83WtPctC Martensite at Room Temperature" Metall. & Mater. Trans. A. 26A.8. 2001-2005 (1995)