焼もどしマルテンサイト鋼の水素昇温脱離プロファイルの二種類のトラップサイトを仮定した数値シミュレーション

Numerical simulation of hydrogen thermal desorption profile under assumption of two kinds of trap sites for tempered martensitic steel

土田 豊*; 海老原 健一   

Tsuchida, Yutaka*; Ebihara, Kenichi

低温昇温脱離解析によって得られた焼戻しマルテンサイト鋼の非常に薄い平板試料の水素熱脱離曲線に見られる単一ピークを2つのガウス分布の重ねあわせにより適切に再現した。さらに、ChooとLeeの方法を用い、それぞれのガウス分布から同定したピーク温度から、それぞれのピークに対応する水素トラップサイトのデトラップ速度定数に関するパラメータを算出した。水素拡散を無視した熱解離律則条件に基づくKissingerモデルに算出されたパラメータを組み入れ、水素熱脱離を計算したところ、それぞれのガウス分布のピーク形状を再現できることが分かった。また、同様に、算出されたパラメータを熱脱離解析に関する反応拡散方程式に組み入れ、またトラップサイト濃度を適切に設定して計算したところ、実験熱脱離曲線を再現することができた。これらの結果から、ガウス分布の当てはめで得たパラメータが妥当であることが確認され、また、2つのガウス分布に対応するトラップサイトが転位と粒界であると推定できる。

A single peak in thermal desorption profiles of hydrogen, which are measured in low-temperature thermal desorption spectrometry (L-TDS) for a very thin plate specimen of tempered martensitic steel, was reproduced successfully by the superposition of two Gaussian distributions. Then, the parameters concerning the detrapping rate constants for both peaks, which are trap energy and pre-exponential factor, were calculated using the Choo-Lee plot. We confirmed that Kissinger model incorporating the obtained parameters could simulate the two peaks. In addition, we reproduced the single peak well using the reaction-diffusion equation incorporating the obtained parameters and the appropriate trap site concentration. From the results, we interpreted that the one peak corresponds to dislocation and the other to grain-boundary.