| 研究課題/領域番号 |
19K04099
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| 研究機関 | 福岡大学 |
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研究代表者 |
山辺 純一郎 福岡大学, 工学部, 教授 (20532336)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 水素脆化 / 高強度鋼 / 強度特性 / 水素拡散特性 / フラクトグラフィー |
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| 研究実績の概要 |
引張強さが１０００ＭＰａレベルの析出強化型マルテンサイト系ステンレス鋼の平滑丸棒試験片と鋭い環状切欠きを有する丸棒試験片を圧力１００ＭＰａの水素ガス中に曝露した．平滑丸棒試験片を用いた低ひずみ速度引張試験および環状切欠き丸棒試験片を用いた疲労寿命試験を行い，引張特性と疲労特性に及ぼす水素の影響について検討した．疲労き裂進展（ＦＣＧ）速度から環状切欠き丸棒試験片の疲労寿命を予測可能であり，この試験ではＦＣＧ特性を評価する．引張試験において，引張強さは確保されたものの，延性は顕著に低下し，水素脆化の指標の一つである相対絞りＲＲＡは０．３１であった．未チャージ試験片ではディンプルを伴う典型的なカップアンドコーン破壊を呈したのに対して，水素チャージ試験片の破面には擬へき開と粒界が観察された．ＦＣＧ特性に及ぼす水素の影響について，高応力・低寿命側では顕著にＦＣＧ速度が加速したのに対して，低応力・高寿命側ではＦＣＧ速度は加速するものの，高応力・低寿命側におけるＦＣＧの加速率と比べると明らかに小さかった．また，応力レベルによらず，水素チャージ材のＦＣＧ加速率は試験周波数に対して上限値を示した．しかし，加速率は応力レベルで異なっており，高応力・低寿命側での上限値は１００倍，低応力・高寿命側での上限値は３０倍であった．水素チャージ材の破面は，高応力・低寿命側では擬へき開と粒界，低応力・高寿命側では擬へき開であった．引張強さが９００ＭＰａ以下の低合金鋼を用いた従来研究では，水素によるＦＣＧの加速上限値は３０倍で破面は擬へき開であり，従来結果と低高応力・高寿命側のＦＣＧ特性の傾向はよく対応していた．一方，高応力・低寿命側では，加速率が３０倍以上であることに加えて破面には粒界が観察され，従来研究とは異なる傾向であり，我々が提案している水素誘起継続き裂進展機構以外の関与が示唆された．
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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
本年度は水素脆化特性に変化が生じると予想される引張強さ１０００ＭＰａの材料に着目し，引張特性と疲労き裂進展（ＦＣＧ）特性に及ぼす水素の影響を調べた．その結果，ＦＣＧ速度が顕著に加速する場合，粒界破壊を伴うことが分かった．強度レベルの異なる材料の準備も開始しており，当初予定していた研究ができている．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和２年度には，強度レベルの異なる材料の引張特性と疲労き裂進展（ＦＣＧ）特性に及ぼす水素の影響を調査し，水素脆化特性と強度レベルの関係を明らかにする．さらに，水素脆化メカニズムを明らかにする一環として，水素昇温脱離分析により，水素のトラップサイトを調べる．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）試験片加工の一部を次年度に実施することにしたため．
（使用計画）令和元年度の研究費に未使用額が生じたが，研究計画に変更はなく，前年度の研究費を含め，当初の予定通りの研究を進めていく．
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