| 研究課題/領域番号 |
20K05148
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
佐藤 充孝 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10547706)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 窒素鋼 / フェライト変態 / 相界面析出 / 高強度鋼 |
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| 研究実績の概要 |
純鉄およびFe-1Mn, Fe-2Mn, Fe-1Cr材に対して、水素+アンモニア混合ガスを用いた浸窒処理により、試料内部にて均一な窒素分布を有する試料の作製に成功した。
得られた試料を、フェライト＋オーステナイト二相域およびベイナイト変態が生じる500℃にて種々の時間等温保持することにより、Fe-0.3N合金のフェライト・ベイナイト変態挙動におよぼすMn、Cr添加の影響の調査を行った。
フェライト＋オーステナイト二相域における等温保持では、いずれの試料においても高温域ではアロトリオモルフフェライトが旧オーステナイト粒界から生成した。アロトリオモルフフェライトは隣接する二つのオーステナイト粒の片方とは整合性のいい界面構造を有する結晶方位関係を有しており、もう一方の界面の整合性が悪いオーステナイト粒側へと成長した。保持温度の低下に伴い、フェライトの形態がウィドマンステッテンフェライト、共析温度以下である500℃保持ではベイネティックフェライトへと形態が変化した。Mn添加によりフェライト変態・ベイナイト変態いずれも変態の遅延が見られ、添加量の増加に伴いさらに大きく変態が遅延された。さらに、Fe-0.3N材との比較で残留オーステナイト体積率の増加が確認された。一方、Cr添加材はCrNの相界面析出を伴うフェライト変態が生じた。
Mn添加材に対して、一定のひずみ速度での引張試験にて強度-延性バランスの評価を行ったところ、Fe-0.3N材との比較で、Mn添加材は残留オーステナイト体積率が多いため、強度は低下するものの、伸びが大きく向上し、強度-延性バランスが向上す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
窒素が均一に固溶したFe-0.3N材、Fe-1Mn-0.3N材、Fe-2Mn-0.3N材、Fe-1Cr-0.3N材およびFe-2Mn-1Cr-0.3N材を水素+アンモニア混合ガスを用いた浸窒処理により、アンモニアガス分圧を変化させた窒素ポテンシャル制御により作製することに成功した。
また、種々の温度および時間にて等温保持を行うことにより、Fe-0.3N材のベイナイト変態におよぼすCrおよびMn添加の影響を調査し、Fe-0.3N材との比較でフェライト変態が大きく遅延されること、さらには、低温での保持において、残留オーステナイト体積率が増加することが明らかになった。
Mn添加材に対して、一定のひずみ速度での引張試験にて強度-延性バランスの評価を行ったところ、Fe-0.3N材との比較で、Mn添加材は残留オーステナイト体積率が多いため、強度は低下するものの、伸びが大きく向上し、強度-延性バランスが向上することが明らかとなった。一方で、Fe-C系TRIP鋼と比較すると残留オーステナイト体積率が低いため、高強度鋼板の開発という観点では、更なる検討が必要である。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度も引き続きFe-0.3N材、Fe-1Mn-0.3N材、Fe-2Mn-0.3N材およびFe-2Mn-1Cr-0.3N材のフェライトおよびベイナイト変態挙動を生成相の形態、サイズおよび分率、結晶方位関係、析出物の有無、窒素および置換型合金元素の分配・偏析状態を評価し、変態温度、保持時間の関係として整理し、単独・複合添加合金のフェライト・ベイナイト変態挙動をKinetics および結晶学の観点からまとめる系統的に進めていく。Fe-1Cr材に関しては、相界面析出を生じない窒素濃度である0.05mass%N材の作製を行い、フェライト変態挙動におよぼすCr添加の影響をまとめていく。
また、種々の保持条件により作製したフェライト・ベイナイト変態材に対し、一定のひずみ速度での引張試験を行い、強度-延性バランスの評価を行い、相分率および各相の硬さの観点からFe-0.3N材およびFe-C系TRIP鋼と比較しながら整理する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍の影響で当初予定していた国際会議が延期となったため。次年度繰り越しが可能である通知が来たため、繰り越しとした。
次年度にオンラインにて開催が決定しているため、その費用に充てる。
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