省エネルギー熱間加工における金属材料の組織の予測と最適制御

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11695032
• 研究機関: 大同工業大学
• 研究代表者: 中島 浩衛 大同工業大学, 工学部, 教授 (80278241)
• 研究分担者: 青山 正治 大同工業大学, 工学部, 教授 (50075892) ; 土田 豊 大同工業大学, 工学部, 教授 (30298476) ; 小野 宗憲 大同工業大学, 工学部, 教授 (80087171) ; 井上 孝司 大同工業大学, 工学部, 講師 (40203236) ; 小森 和武 大同工業大学, 工学部, 助教授 (10178379)
• キーワード: 鉄鋼材料 / 流動応力 / ミクロ組織予測 / 熱間加工 / 動的再結晶 / 静的再結晶 / FEM連成解析 / 粒成長

研究概要

鉄鋼材料の熱間加工におけるミクロ組織予測のため、S15C材を用い、加熱温度1200℃、据込み温度1000℃、ひずみ速度10/s、パス間時間0〜100sの加工条件で熱間2段据込み加工実験およびFEM解析研究を行い、次のような研究成果が得られた。
1)熱間据込み加工における初期粒径、動的再結晶率及び動的再結晶粒径等のミクロ組織の実験結果とモデル解析結果との良い一致が得られた。
2)多段加工例として2段据込み加工のミクロ組織に及ぼすパス間時間の影響について、静的再結晶によるミクロ組織変化(再結晶率、結晶粒径、粒成長)を実験的に明らかにし、変形・熱伝達・流動応力の3要素の3次元FEM達成解析によって結晶粒分布を求め、実験結果とよく一致することを検証した。
3)複雑形状の2段据込み鍛造例についても同様に、3次元FEM連成解析によって結晶粒分布が精度よく予測できることが検証された。
4)炭素量が広範囲に異なる各種炭素鋼材料及びステンレス鋼材料を用いて、本研究期間を通して測定を行った熱間塑性流応力-ひずみ曲線データを、共通に利用できるようにディジタル化した汎用データベースを構築した。
5)通常のFe-C-Mn系炭素鋼材料に加えて、Nb添加Fe-C-Mn系鋼材の塑性流動応力も統一的に取り扱えるように修正モデルの提案を行った。
6)アーヘン工科大学における熱間加工における塑性流動応力と比較するため、両者間における潤滑条件の差の影響を比較し、本実験データは約4MPa高目であることが分かった。
以上述べたように、平成11年度〜平成13年度にわたって行ってきた研究課題「省エネルギー熱間加工における金属材料の組織の予測と最適制御」の研究成果によって、鉄鋼材料の熱間加工のミクロ組織予測が、試行錯誤実験を行なうことなく可能であることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] K.Nakajima, Y.Tsuchida, H.Oda: "Reliability evaluation of prediction of microstructure in hot rolling of steel for eco-production"Proceedings of the International Workshop on Environmentally Conscious Metal Processing (Aachen, Germany 26^-<th>28^<th> August). 73-84 (2001)
• [文献書誌] Y.Tsuchida, T.Inoue, T.Suzuki, K.Nakajima: "Quantitative evaluation of strength in age-hardening Cu bearing steel"Proceedings of the International Workshop on Environmentally Conscious Metal Processing (Aachen, Germany 26^-<th>28^<th> August). 85-95 (2001)
• [文献書誌] 小田洋, 鈴木隆, 柳本潤, 中島浩衛, 五十川幸広, 吉田宏明, 大林一也: "鉄鋼材料の熱間据込み加工におけるミクロ組織予測のためのFEM連成解析とモデリングの検証"平成13年度塑性加工春季講演会論文集(5月21-27日東京). 89-90 (2001)
• [文献書誌] 河野正道, 五十川幸広, 中沢卓也, 土田豊: "Inconel718の静的再結晶挙動"平成13年度塑性加工春季講演会論文集(5月21-27日東京). 81-82 (2001)
• [文献書誌] 河野正道, 五十川幸広, 中沢卓也, 土田豊: "温度が変化する工程におけるInconel718の静的再結晶"平成13年度塑性加工春季講演会論文集(5月21-27日東京). 83-84 (2001)
• [文献書誌] 中島浩衛, 土田豊, 鈴木隆, R.Kopp, M.Wolske, 小田洋, 坪内佳樹: "鉄鋼材料の熱間2段据込み加工における塑性流動応力およびミクロ組織の比較実験研究"平成14年度塑性加工春季講演会論文集(5月24-26日千葉). (2001)