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2015 年度 実績報告書

マイクロ材料試験による相変態を伴う水素脆化機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25420758
研究機関熊本大学

研究代表者

峯 洋二  熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (90372755)

研究分担者 高島 和希  熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (60163193)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード構造・機能材料
研究実績の概要

水素脆化に直接影響を及ぼす局所強変形組織の力学特性を正確に把握することができれば,マルチスケールシュミレーションに基づいた強靭化設計が可能となり,安心・安全な社会の実現に大きく貢献できる.き裂の先端では強変形を受けて生来の組織とは異なる組織が局所的に発達する.特に,オーステナイト鋼の水素脆化においては,局所的に起こる相変態の役割が鍵となる.しかし,従来の材料試験では,未変形部が大部分を占める材料全体の平均的な特性しか評価することができない.そこで,本研究では,メゾスケールでの力学特性評価が可能なマイクロ材料試験によりき裂先端近傍に発達する組織の力学特性を直接評価するとともに,その変形挙動について金属組織学的手法を組み合わせて解析し,相変態を伴う水素脆化の機構を明らかにする.平成27年度は,未チャージ材および水素チャージ材において疲労き裂先端で発達した組織より,10μm×10μmの断面をもつマイクロ片持ち梁試験片を採取し,マイクロ曲げ試験を実施した.試験片長手方向に固定端から40μm離れた位置を押し込み荷重を負荷した.未チャージ状態で発達した組織はき裂進展が観察されなかったのに対して,水素チャージ材から採取した試験片では,微小な割れが観察された.水素チャージ材では疲労き裂進展時には,マルテンサイトの形成が局所的に起こることからマルテンサイト/オーステナイト界面が応力集中部になり,割れを生じたことが示唆される.一方,疲労き裂と基地組織との関係を調べた結果,水素チャージ材では双晶に沿ってき裂進展する傾向がみられた.そこで,双晶界面を含むマイクロ双結晶試験片を用いて引張試験を行ったところ,顕著な水素脆化を示した.双晶界面に沿ったき裂の生成にはすべりの関与が示唆される.これらの成果について国際誌論文4件,国際会議4件,国内会議3件の報告を行った.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Karlsruhe Institute of Technology
  • [雑誌論文] Hydrogen embrittlement of ultrafine-grained stainless steels with different stabilities of the austenitic phase2016

    • 著者名/発表者名
      Yoji Mine, Daisuke Haraguchi, Takahiro Ideguchi, Nobuaki Horita, Zenji Horita, Kazuki Takashima
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 56 ページ: in press

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2015-664

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mechanical characterisation of microstructural evolution in 304 stainless steel subjected to high-pressure torsion with and without hydrogen pre-charging2016

    • 著者名/発表者名
      Yoji Mine, Kaoru Koga, Kazuki Takashima, Zenji Horita
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 661 ページ: 87-95

    • DOI

      10.1016/j.msea.2016.03.018

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mechanical characterisation of hydrogen-induced quasi-cleavage in a metastable austenitic steel using micro-tensile testing2016

    • 著者名/発表者名
      Yoji Mine, Kaoru Koga, Oliver Kraft, Kazuki Takashima
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 113 ページ: 176-179

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2015.11.013

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-pressure torsion of metastable austenitic stainless steel at moderate temperatures2015

    • 著者名/発表者名
      Yoji Mine, Daisuke Haraguchi, Zenji Horita, Kazuki Takashima
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine Letters

      巻: 95 ページ: 269-276

    • DOI

      10.1080/09500839.2015.1051602

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ステンレス鋼SUS304における双晶界面が関与した水素誘起き裂進展挙動2016

    • 著者名/発表者名
      植木翔平,古賀 薫,峯 洋二,高島和希
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第171回春季講演大会
    • 発表場所
      東京・東京理科大
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [学会発表] オーステナイト系ステンレス鋼SUS304超微細粒材の水素脆化2016

    • 著者名/発表者名
      峯 洋二,高島和希,堀田伸明,堀田善治
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第171回春季講演大会
    • 発表場所
      東京・東京理科大
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [学会発表] Characterization of hydrogen embrittlement related to martensitic transformation in a type 304 austenitic stainless steel2015

    • 著者名/発表者名
      Yoji Mine, Ryo Matsuoka, Kaoru Koga, Kazuki Takashima, Oliver Kraft
    • 学会等名
      2015 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2015-11-29 – 2015-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] 超微細粒SUS304水素脆化挙動に及ぼす結晶粒径の影響2015

    • 著者名/発表者名
      堀田伸明,峯 洋二,高島和希,堀田善治
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期講演大会
    • 発表場所
      福岡・九大
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] Characterization of hydrogen embrittlement of ultrafine-grained 304 austenitic stainless steel using microtension testing2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuaki Horita, Yoji Mine, Kazuki Takashima, Zenji Horita
    • 学会等名
      17th International Conference on the Strength of Materials
    • 発表場所
      Brno, Czech Republic
    • 年月日
      2015-08-09 – 2015-08-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Microtension testing of single-crystalline austenitic stainless steel with mechanical twins2015

    • 著者名/発表者名
      Yoji Mine, Kaoru Koga, Shoki Nakamichi, Kazuki Takashima, Zenji Horita
    • 学会等名
      17th International Conference on the Strength of Materials
    • 発表場所
      Brno, Czech Republic
    • 年月日
      2015-08-09 – 2015-08-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Microtension behavior of hydrogen-containing metastable austenitic stainless steel2015

    • 著者名/発表者名
      Ryo Matsuoka, Kaoru Koga, Yoji Mine, Kazuki Takashima
    • 学会等名
      12th International Conference on the Mechanical Behavior of Materials
    • 発表場所
      Karlsruhe, Germany
    • 年月日
      2015-05-10 – 2015-05-14
    • 国際学会
  • [備考] http://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~sentan/

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公開日: 2017-01-06  

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