鉄鋼材料における炭化物析出とオースフォームを融合した新たな加工熱処理法の確立

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14J05474
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 知場 三周 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Keywords: マルテンサイト・ベイナイト変態 / 鉄鋼材料 / 組織微細化 / 不均一核生成

Outline of Annual Research Achievements

粒界に析出した炭化物からの核生成によるバリアント選択についての調査および粒界における合金元素の偏析がベイナイト変態に及ぼす影響について調査を行った。用いた合金はFe-2Mn-0.2C合金をベース材とし、析出物をそれぞれ付与したMnS材、VC材およびMnS+VC材の4つを用いて実験を行った。組織観察は光顕、SEMを用いた。
粒界に析出した炭化物から核生成する場合、2通りのバリアント選択が働くことが示唆された。これにより粒界上の炭化物から核生成する場合、成長しない側の旧オーステナイト粒に対してK-S関係をもつベイナイトと持たないベイナイトが生成することがわかった。また、炭化物のない旧オーステナイト粒界から核生成する場合、単一方位のベイナイトが生成することで粗大な組織となる一方で、粒界上に炭化物を析出させた合金では微細なベイナイト組織となることも確認した。
旧オーステナイト粒界付近における合金元素の偏析を3DAPにより調査した。その結果、どの合金においても熱処理によりCおよび微量含有していたBが偏析していることを確認した。またVが添加された合金ではVの偏析に加え、C及びBの偏析量が無添加合金に比べて増加していることを明らかにした。この合金元素の偏析による粒界エネルギーの低下により粒界核生成におけるバリアント選択が変化した可能性もあることが分かった。
最後にオースフォームと組み合わせた加工熱処理を行うため、BaseおよびVC合金を富士電波工機社製Thermec mastor Zにおいて水冷焼き入れ実験を試みたが、冷却速度が足りず、粒界からフェライトが変態する結果となり、目的のマルテンサイト及びベイナイト組織を得ることができなかった。今後さらに研究を進めるためには、より高合金鋼における実験が必要となると考える。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。