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Modeling of hydrogen thermal desorption profile of pure iron and eutectoid steel

純鉄及び共析鋼の水素熱放出プロファイルのモデリング

海老原 健一   ; 鈴土 知明   ; 蕪木 英雄; 高井 健一*; 竹林 重人*

Ebihara, Kenichi; Suzudo, Tomoaki; Kaburaki, Hideo; Takai, Kenichi*; Takebayashi, Shigeto*

昇温脱離解析(TDA)では、水素を含む試料をある一定の割合で加熱することによって、温度と水素放出量の関係を表す水素放出プロファイルが得られる。このプロファイルから、試料内の水素のトラッピングサイト、例えば、転位や空孔,相界面の量を見積ることができる。われわれは、TDAによって得られた純鉄と共析鋼に対する水素放出プロファイルを再現する数値モデルを開発した。このモデルは、水素拡散項を除いたMcNabbとFosterの式(レイト方程式の一種)と、水素のトラップ状態を記述するOrianiの局所平衡理論を用いて作られている。開発した数値モデルは、純鉄と共析鋼の水素放出プロファイルをうまく再現した。さらに、水素のトラッピングサイトの密度及び水素拡散の影響を考察することによってモデルの検証を行った。

In thermal desorption analysis(TDA), a hydrogen desorption profile, which represents the relation between the amount of desorbed hydrogen and specimen temperature, can be obtained by heating the specimen including hydrogen with a certain rate. We can estimate the amount of sites trapping hydrogen in the specimen, such as vacancies, dislocations and interfaces of phases from the profile. We have developed a numerical model to simulate the hydrogen desorption profiles for pure iron and eutectoid steel. Our model incorporates the equation of McNabb and Foster, which is a kind of rate equation, without the hydrogen diffusion term combined with the Oriani's local equilibrium theory, which describes the hydrogen trapping state. It is found that the present numerical model successfully simulates the profile both for pure iron and for eutectoid steel. We further verify the model by discussing the trapping site concentration and the effect of hydrogen diffusion.

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分野:Metallurgy & Metallurgical Engineering

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