2016 Fiscal Year Annual Research Report
マルテンサイト鋼における水素脆性破壊メカニズムの解明
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15H04158
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
柴田 曉伸 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60451994)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 水素脆性 / マルテンサイト鋼 / 構造材料 / 材料組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素脆性は材料中に水素が進入することによって，材料が著しく脆化してしまう現象である．水素脆性に関してこれまで種々の破壊モデルが提唱されてきているが，微視組織や力学特性が異なる材料，異なる変形条件で行われた実験結果に基づいたものであり，水素脆性破壊の機構に関しては，統一的な見解が得られていないのが現状である．
本研究では，マルテンサイト鋼の水素脆性破壊における，「破壊起点」，「破壊伝播経路」，「破壊課程における水素集積挙動」と材料中の微視組織の関係を明らかにし，水素脆性破壊を統一的に説明できるメカニズム解明を目指すものである．
本年度は，引張変形中の局所水素分布を水素マイクロプリント法およびSEM / EBSD法により解析し，変形を負荷しない場合および高ひずみ速度(8.3×10-1 s-1)での引張変形を施した場合，水素は比較的ランダムに分布しているのに対し，低ひずみ速度 (8.3×10-6 s-1)での引張変形によって水素がラス境界，ブロック境界，パケット境界，旧オーステナイト粒界といったラスマルテンサイト組織中の特徴的な境界・粒界上に集積するようになること，特に旧オーステナイト粒界に沿って水素が優先的に集積することを明らかにした．
また，転位運動に伴う水素輸送効果に着目して，焼き戻し熱処理によって種々の初期転位密度を有するラスマルテンサイト組織を作製し，引張変形中の水素集積挙動と転位運動の相関を水素マイクロプリント法およびSEM / EBSD法により調べた．その結果，弾性変形域では，初期転位密度の上昇に伴って旧オーステナイト粒界への水素集積が促進されるが，塑性域まで変形して転位を増殖させると，水素集積挙動に初期転位密度の依存性が認められなくなることがわかった．この結果から，変形中の水素集積は転位の水素輸送効果によるものであることが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水素マイクロプリント法とSEM / EBSD法によって，変形中の水素集積挙動を調べ，水素は変形中に旧オーステナイト粒界に集積すること，およびその集積挙動が初期転位密度に大きく影響を受けることを明らかにすることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
陰極電解法による水素チャージ環境下での引張試験，定荷重試験，疲労試験を行うことによって，種々の条件における水素脆性破壊の破壊伝播経路と材料微視組織の関係を調べていく．また，破壊伝播経路と材料微視組織の関係を平成28年度までに明らかにした水素集積挙動の観点から考察していく．
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