2022 Fiscal Year Final Research Report

Mechanism study of hydrogen embrittlement by martensite transition visualization system and X-ray tomography

Research Project

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Project/Area Number	19KK0095
Research Category	Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	Uchimoto Tetsuya 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (70313038)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	武田翔東北大学, 流体科学研究所, 助教 (10826225) 榎浩利国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (90160374) 飯島高志国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 招聘研究員 (90356402) 鯉渕弘資茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 研究員 (00178196) Kim Hyunjeong 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (00614645)
Project Period (FY)	2019-10-07 – 2023-03-31
Keywords	非破壊評価 / 破壊力学 / 水素脆性 / オーステナイト系ステンレス鋼
Outline of Final Research Achievements	To understand the mechanism of hydrogen embrittlement of austenitic stainless steels from the viewpoint of phase transformation, we developed a novel system for quantitative in-situ observation of martensitic transformation during material testing of hydrogen-charged materials and evaluated phase transformation in tensile and fatigue specimens of hydrogen-charged materials. In the tensile test, it was confirmed that hydrogen enhanced the work-induced martensitic transformation. For discussion, in-situ phase analysis during tensile tests was performed at the synchrotron radiation facility, and it was confirmed that the hydrogen charge promoted the formation of the epsilon phase and the martensitic phase. Fatigue tests confirmed that hydrogen suppressed martensitic transformation around the cracks and that the crack surfaces were in contact.
Free Research Field	材料評価
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	水素化社会に向けて、水素用材料の水素脆性メカニズムの解明が求められている。オーステナイト系ステンレス鋼の水素脆性メカニズムの理解のためには、特に相変態の観点からの検討が重要である。本研究で開発した高分解能マルテンサイト可視化システムは水素チャージ材の材料試験時のマルテンサイト変態の定量的その場観察が可能であり、メカニズム解明のツールとなりうる。また本研究では、疲労試験では水素チャージがマルテンサイト変態を抑制し、引張り試験では逆に促進するという新たな知見を得ており、メカニズムの理解に向けて新たな展開が期待される。