焼き戻しマルテンサイト鋼の水素昇温脱離曲線の実験データに基づく数値的再現

Numerical reproduction of hydrogen thermal desorption spectra of tempered martensitic steel based on experimental data

海老原 健一   ; 齋藤 圭*; 高井 健一*

Ebihara, Kenichi; Saito, Kei*; Takai, Kenichi*

応力腐食割れの1つの形態と考えられる水素脆化の機構の理解には、鋼材内の水素偏析状態の適切な把握が必要である。昇温脱離解析は、水素を含む試料を一定割合で加熱し脱離した水素を測定し、試料の水素偏析状態を反映する昇温脱離曲線を得る実験的方法である。しかし、昇温脱離曲線は実験条件や水素拡散の影響を受けるため、水素偏析状態の情報の抽出には曲線の数値シミュレーションが必要となる。本発表では、昇温脱離曲線の数値シミュレーションにおいて、従来過去の文献値や実験曲線へのフィッティングで決められていた計算パラメータであるデトラップ活性化エネルギーEとデトラップ速度定数の前指数因子pを、拡散の影響が無視可能な小さなサイズの試料の実験昇温脱離曲線から決定し、それらを用いた曲線の再現可能性について考察した。その結果、純鉄の場合、実験曲線から得られた両パラメータを用いることで脱離ピーク温度に関して従来よりよく実験値を再現できた。一方、焼き戻しマルテンサイト鋼については、得られたpを調節して得られたEと共に用いることで、同様にピーク温度を適切に再現できることが分かった。

The thermal desorption spectra which reflect the H segregation state can be obtained by heating a specimen including H at a constant rate. However, the simulation of spectra needs to extract information of the H segregation state because spectra is affected by experimental conditions and H diffusion. The detrapping activation energy E and the pre-exponential factor of detraping rate constant which are simulation parameters are fixed from the data previously reported or by fitting experimental spectra. Instead, we evaluated both of them from the experimental spectra of the specimen in which the H diffusion effect can be ignored, and simulated the spectra using them. As a result, in the case of iron, we could simulate spectra better than by the previous parameters. In the case of tempered martensitic steel, we could simulate spectra by the value obtained by adjusting the evaluated p along with the evaluated E.