結晶粒を超微細化した鉄およびフェライト系ステンレス鋼の水素脆化特性

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K18268
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 岩岡 秀明 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (90751496)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 水素脆化 / HPT加工 / 結晶粒界

研究成果の概要

本研究ではHigh-Pressure Torsion (HPT)加工により結晶粒を超微細化した純鉄に対して水素をチャージしながら引張試験を行った。試料としてHPT加工後に種々の温度で熱処理を行い結晶粒径を変化させたものを用いることで、結晶粒界が水素脆化に与える影響について調査した。全ての試料において水素脆化による延性の低下が見られたが、特に粒界体積割合が大きいものは水素をチャージすることで破壊形態がボイド合体型からせん断型へと変化した。せん断型の破壊が起きる場合の水素脆化感受性指数は粒界体積割合とともに増加しており、結晶粒界が水素脆化に強く影響を及ぼしていることが明らかとなった。

自由記述の分野

金属組織学

研究成果の学術的意義や社会的意義

金属材料は強度が高いほど水素脆化を起こしやすいことが知られており、強度が求められる構造物において水素脆化は深刻な問題である。結晶粒微細化は高強度を得るための代表的な手法ではあるが、高密度に導入された結晶粒界が水素脆化に及ぼす影響についてはこれまで十分に調査は行われていない。本研究では破壊形態によって結晶粒界の水素脆化への影響が異なることを明らかにし、結晶粒径をせん断型破壊が起こらないサイズに制御することで高強度かつ水素脆化が起こりにくい材料が得られる可能性を示した。