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3~10 mass%のマンガンを含む中Mn鋼は、準安定なFCC構造のオーステナイト(γ)が変形中に硬質なBCCもしくはBCT構造のマルテンサイト(α’)へと加工誘起相変態することで、優れた強度と延性の両立を実現している。この優れた機械的特性を発現するためには、γの変形に対する安定性が重要となるため、熱処理によって安定性を制御している。実際に構造部材として使用する場合、接合する必要があるが、既存の溶融溶接法ではγを残存させつつ、安定性を制御することは困難である。そのため、本研究では摩擦攪拌接合(FSW)に着目し、接合条件を最適化することで、接合部においてもγを残存させ、加工誘起相変態による機械的特性の改善を活用することを目指した。
2023年度では、2022年度に実施した比較的低温または高温でFSWした継手接合部に対する引張変形中その場中性子回折法より得られた結果を詳細に解析した。より低温でFSWを施した試料は比較的大きな全伸びを示したが、これは変形後期まで加工硬化率を維持できたことに起因した。γはFSWの条件によらず巨視的な降伏前から加工誘起相変態を開始しており、変形中の強度にほぼ寄与していなかった。いずれの試料においても引張強度に到達する前にほぼ全てのγは変態していた。低温でFSWを施した継手接合部の変形後期における加工硬化率の維持は、主に変形前から存在していたα’や加工誘起α’と母相フェライト(α)間の応力分配によってもたらされたと予想された。γの加工誘起相変態を接合部で活用する上では、接合部に変形に対する安定性の高いγをより多く残存させる必要があるため、2022年度に実施したFSWよりもさらに低温となる条件で接合できるかを検討した。その結果、回転数200 rpm、接合速度250 mm/minの条件で接合ツールの破損なく無欠陥での接合に成功した。
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