Fe-Cr系におけるスピノーダル分解による硬化のモデリング

Modeling of hardening caused by spinodal decomposition in Fe-Cr systems

鈴土 知明   ; 永井 康介*

Suzudo, Tomoaki; Nagai, Yasuyoshi*

原子炉圧力容器のオーバーレイクラッド(内張り)に使用されている鋳造ステンレス鋼のフェライト相部分において、Fe-Cr系の相分離による硬化現象が報告されており、スピノーダル分解による相分離の初期段階において既に硬化が始まっていることが実験から示唆されている。本研究では、この硬化現象の発現を分子動力学(MD)を用いて再現し、実験では困難な詳細で統計的な解析を行った。その結果、Cr-rich相が転位運動の弱い障害物になっていることが確認された。また実験観察と同様にCr濃度分布関数の二項分布からのずれ(V値)と硬さ(最大せん断応力)の間に線形に近い関係が得られた。

In the ferrite phase of stainless steel weld-overlay cladding of reactor pressure vessels, the hardening caused by a phase separation of Fe-Cr systems is reported, and the experiments suggests that the hardening takes place even in the early stage of phase separation. In the current study, we reproduced and thoroughly analyzed this hardening phenomena by exploiting molecular dynamics. We observed that the Cr-rich phase caused by the phase separation is a week obstacle for dislocation motions. In addition, the deviation of Cr-concentration distribution function from the binomial distribution (i.e. V-parameter) and hardness roughly had a linear relationship as observed in experiments.