| 研究課題/領域番号 |
14J02927
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
桃谷 裕二 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | 水素脆性 / ラスマルテンサイト組織 / ひずみ速度 / 変形温度 / 水素マイクロプリント法 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、単軸引張試験のひずみ速度と変形温度が低炭素マルテンサイト鋼の水素脆化破壊挙動におよぼす影響を結晶学的な観点から調査することを目的としている。平成26(2014)年度は、ラスマルテンサイト単相組織を持つ0.2 wt %C鋼を試料として用い、陰極電解法により4.94 wt ppm の拡散性水素を引張試験片にチャージした引張試験片を作製し、室温における種々のひずみ速度（8.3 × 10-6 s-1 ～ 8.3 × 10-1 s-1）での引張試験により水素脆化挙動の結晶学的特徴を調査した。また, 水素マイクロプリント法により材料組織中の水素の集積挙動は調べた。水素脆化破壊挙動を調べた結果、ひずみ速度の低下に伴って、水素チャージ材の全伸びは減少し、破面形態は延性破面から粒界破面へと変化した。また、ひずみ速度の違いで引張変形中に生じるマイクロクラックの発生サイトに変化が認められた。低ひずみ速度引張試験後では、マイクロクラックは旧オーステナイト粒界近傍にのみ観察されたのに対し、高ひずみ速度引張試験後では旧オーステナイト粒内にもマイクロクラックが観察された。引張変形中の水素集積挙動を調べた結果、低ひずみ速度（8.3 × 10-6 s-1）で引張変形を付加した場合、多くの銀粒子がラスマルテンサイト微視組織中の各境界（ブロック境界、パケット境界、旧オーステナイト粒界）に沿って析出しており、特に、旧オーステナイト粒界上に優先的に析出していた。一方で、高ひずみ速度（8.3 × 10-1 s-1）の場合では、水素が集積した痕跡を示す銀粒子の分布は観察されなかった。以上の結果から、低ひずみ速度で引張変形を加えることで、試料中の水素が特に旧オーステナイト粒界に優先的に集積するようになり、その結果、旧オーステナイト粒界を起点とした水素脆化破壊が起こされることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
低炭素マルテンサイト鋼の水素脆性におよぼす変形条件の影響を明らかにすることを目的として、2014年度は主に、室温における引張試験のひずみ速度を系統的に変化させ、水素脆化破壊と引張変形中の水素集積挙動を結晶学的な観点から調査した。得られた種々の結果のうち特に、引張変形中に水素が旧オーステナイト粒界上に集積することで早期破断に至ることを実験的に明らかにしたことは、特筆すべき研究成果である。また、京都大学工学研究科馬詰研究奨励賞を受賞し、その活動の一環として、4ヶ月間デンマーク工科大学リソ研究所にて研究滞在を行った。種々の圧下率で冷間圧延した極低炭素鋼の水素脆性に関する共同研究プロジェクトを立ち上げ、特別研究員が中心となって研究を遂行した。
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| 今後の研究の推進方策 |
ひずみ速度依存性を調べた実験結果から、ラスマルテンサイト組織において引張変形中の水素集積挙動や水素脆化破壊の結晶学的特徴が明らかになってきた。一方で、変形温度を変えたとき水素の拡散速度が変わり、引張変形中の水素集積速度が変化すると考えられる。そこで、今後は引張試験中の温度を変化させたとき、ラスマルテンサイト組織における水素脆化破壊に対して結晶学的観点から調査を進める。水素脆化破壊のひずみ速度依存性と変形速度依存性の両側面から水素脆性メカニズムを考察する。
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| 備考 |
http://www.tsujilab.mtl.kyoto-u.ac.jp/
上記のwebページは当特別研究員が所属する研究室のホームページであり、ページ内のニュース欄にて研究成果等の参照が可能です。
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