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ステンレス鋼応力腐食割れ亀裂の陽電子マイクロビームによる評価

Positron microbeam evaluation of a stress corrosion crack tip in stainless steels

薮内 敦; 前川 雅樹; 河裾 厚男

Yabuuchi, Atsushi; Maekawa, Masaki; Kawasuso, Atsuo

近年、原子空孔が応力勾配を駆動力に亀裂先端部に集積することにより、SCC亀裂が進展するという仮説が提唱されている。しかしそのような原子空孔の生成起源に関しては不明である。そこで本研究ではSCC亀裂進展に伴う格子欠陥導入について検証するため、沸騰MgCl$$_2$$水溶液による加速腐食処理によりSUS304箔試料にSCC亀裂を生じさせ、亀裂周辺の格子欠陥分布状況について陽電子マイクロビームを用いて評価を行った。その結果、SCC亀裂から200-400$$mu$$mまでの領域で、格子欠陥の生成を示唆する消滅$$gamma$$線エネルギー分布のピーク中心強度の増大が見られた。SCC亀裂周辺から得た陽電子消滅スペクトルの、亀裂から離れた部位から得た陽電子消滅スペクトルに対する相対変化は、引張試験片の引張前後での陽電子消滅スペクトルの相対変化と良い一致を示し、また第一原理計算より導出した単原子空孔での陽電子消滅スペクトルの、完全結晶での陽電子消滅スペクトルとの相対変化ともよく合うことから、SCC亀裂周辺で見られたピーク中心強度の増大は亀裂進展に伴い導入された塑性変形誘起空孔がもたらしたものであると考えられる。

Recently, the SCC propagation model that the vacancy-type defects that accumulate in the crack tip play a role as crack nucleus was proposed. However, there is no information available on the generation or accumulation mechanism of such vacancies around the SCC crack tips. In this study, lattice defect spatial distributions around the SCC crack tip in an austenitic stainless steel have been evaluated probed by positron microbeam. As a result, the increase of S-parameter was observed around the SCC crack. To investigate what type of defect has caused the increase of this S parameter, the $$gamma$$-ray energy distribution spectrum obtained from the surrounding of the SCC crack was compared with the spectrum obtained from the tensile test specimen. From the comparison of these two spectra, it can be concluded that the increase of S-parameter near the SCC crack was caused by plastic deformation induced vacancies.

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