Challenging Ultra Grain Refinement of High Temperature Phase (Austenite) in Carbon Steels

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18888
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Tsuji Nobuhiro 京都大学, 工学研究科, 教授 (30263213)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: バルクナノメタル / 鉄鋼材料 / オーステナイト / 構造用金属材料 / 高温相 / 加工熱処理 / 力学特性 / 動的相変態

Outline of Final Research Achievements

We have challenged the ultra-grain refinement of the austenite phase, which is the high-temperature phase of steels. We attempted repeated rapid heating and quenching of the martensite phase, rapid heating and rapid cooling of the specimens with low temperature microstructures after severe plastic deformation, and heavy working just above the A3 temperature, and in all cases succeeded in producing ultra fine grained austenite with average grain sizes less than 1 μm. We also applied the results to titanium alloys and pure cobalt, and succeeded in grain refinement of the high-temperature phases. We have also found that the high-temperature phases can be stabilized even at room temperatures by grain refinement in some alloys, which could improve their mechanical properties significantly.

Free Research Field

金属材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

炭素鋼の高温相であるオーステナイトの結晶粒超微細化は、学術的にも、また将来の実用を考えた上でも意義は大きい。鋼は最も大量に用いられている重要な構造用金属材料である。鋼が重用される理由は、安価であることに加え、多様なミクロ組織に対応して幅広い強度その他の力学特性が実現できる点にある。幅広いミクロ組織は、フェライト変態、パーライト変態、マルテンサイト変態などの多様な相変態により形成されるが、これらの母相はいずれもオーステナイト相である。母相オーステナイトが結晶粒超微細化されれば、そこから生じる変態生成物の組織はさらに微細になる可能性がある。