金属組織学に基づく高信頼性ステンレス鋼溶接部の創成と寿命予測式の精緻化

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H05564
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 阿部 博志 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30540695)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: オーステナイト系ステンレス鋼 / 溶接部 / δーフェライト / 応力腐食割れ / 熱時効脆化 / スピノーダル分解

Outline of Annual Research Achievements

１．粒界島状δ相分布組織を有するSCC耐性に優れたステンレス鋼の創成
研究代表者が考案したδ相分布形態操作マップに基づいて、粒界上におけるδーフェライト相晶出傾向が高いと考えられる高Cr当量／Ni当量比の316Lステンレス鋼溶接金属を供試材として選定した。この試料を対象として、高周波誘導加熱により融点近傍まで昇温した後に急冷する（溶融境界近傍と同様の溶接模擬熱履歴を与える）ことで、粒界のみが優先的に溶融・凝固して島状δ相が分布した組織を作製した。熱処理条件（最高到達温度、保持時間、冷却速度）を変数として、δーフェライトの分布形態を調査した結果、最高到達温度を融点直下まで上昇させることで粒界に島状δーフェライトが広く分布した組織が作製可能であることが明らかになった。
２．ステンレス鋼溶接金属を対象とした低温時効挙動評価
316Lステンレス鋼溶接試験体を対象として、310～475℃の温度範囲で熱時効処理を開始した。時効処理が終了した試験編については、時効に伴うδ相の硬化挙動を微小硬さ試験機を用いて選択的に評価し、硬化速度の温度依存性から活性化エネルギーを求め、BWR炉水温度域における時効硬化速度を算出した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究開始前から既に狙いを絞って予備的検討を実施していたため、当初計画通りに研究を遂行できた。

Strategy for Future Research Activity

今年度作製に成功した、「粒界上に島状δーフェライトが広く分布した試料」を用いて、高温水中応力腐食割れ感受性を評価する。試験方法としては、すきま付き定ひずみ曲げ試験（CBB試験）を採用する予定である。
熱時効処理については今後も引き続き実施するが、新たに２相ステンレス鋳鋼試料を入手して熱時効処理を施し、ステンレス鋼溶接金属の低温時効挙動との差異について考察する予定である。