2021 Fiscal Year Annual Research Report
Design of high fatigue strength ferrite-martensite steel based on microstructural control and strengthening mechanisms
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21J22690
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
段野下 宙志 横浜国立大学, 理工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 鉄鋼材料 / 変形 / 疲労 / 加工硬化 / 組織制御 / マルテンサイト / 中性子回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フェライト－マルテンサイト鋼の構成組織の一つである硬質組織マルテンサイトの変形挙動に対する強化機構の役割を明らかにすることを本年度の目的とした。本研究における主要な研究アプローチとして、X線や中性子線の回折ラインプロファイルを解析することで金属材料の変形や熱処理によって変化する格子欠陥の情報を定量的に測定する方法に着目した。透過能が高い中性子線を用いることで、試料全体の平均情報を得つつその場測定をすることを重要視した。
マルテンサイトの変形における回折プロファイルの変化については未だ統一的な理解が得られておらず、マルテンサイトの変形時の特異性については議論の余地がある。特に炭素などの他の添加元素の影響を排除した鋼種を用いて焼入れならびに焼戻しマルテンサイトにおける変形に伴う転位組織の変化挙動を、量子線回折プロファイル解析によって明らかにする必要がある。この課題を本研究の目的に付随する学術的な研究課題として以下の研究に取り組んだ。
転位強化と疲労強度の関係を明確にする目的で、焼戻し温度の異なる焼入れならびに焼戻し極低炭素18Niマルテンサイト鋼を作製し、引張変形および繰返し変形中その場中性子回折試験を行った。本年度は、繰返し変形を議論する上で基礎的な知見を得るために、単純引張変形時の転位組織の変化挙動ならびにマルテンサイト組織における転位強化の役割を調査した。変形中の回折ピーク形状の変化を解析し、焼入れおよび焼戻しマルテンサイトにおいて転位密度や転位配列状態の変化挙動が異なることを示し、その差異が加工効果挙動に強く寄与していた。なお、中性子回折プロファイル解析によって得られる転位組織に関する定量情報は、電子チャネリングコントラスト像で観察される転位下部組織が示す情報と大きな乖離はないことを確認した。
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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
当初計画していた実験設備の整備がほとんど完了したことに加え、中性子回折を用いる実験を順当に完了したことから、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
繰返し変形時におけるその場中性子回折測定の結果を解析し、マルテンサイト鋼の疲労強度と転位強化の関係を明確化する。
固溶強化量の異なる試料を作製し、疲労試験に供し、疲労変形過程におけるマルテンサイト中の転位組織変化に及ぼす固溶炭素の影響を調査する。
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