モバイル水素による鉄鋼の粒界水素脆性; 第一原理計算

Intergranular cracking of steel induced by mobile hydrogen decohesion; First-principles calculations

山口 正剛   ; 海老原 健一   ; 板倉 充洋  

Yamaguchi, Masatake; Ebihara, Kenichi; Itakura, Mitsuhiro

鉄鋼材料の水素脆性(応力腐食割れ)は、鉄鋼の高強度化を妨げている重大な問題であるが、そのメカニズムは未だによく分かっていない。我々は水素による粒界破壊に着目し、粒界の原子間結合力を表す粒界凝集エネルギーを第一原理から計算した。その際、炭素やその他の不純物元素(リン等)の粒界偏析を考慮した上で、亀裂進展中に動きまわり破面形成を助長するモバイル水素による影響を取り入れた。その結果、粒界水素脆性が生じる非常に低い固溶水素濃度領域(10原子分率以下)においても、20-30%程度の顕著な凝集エネルギー低下が生じること、そして、破壊力学試験データと結合させることで、マクロな破壊靭性低下が粒界凝集エネルギー低下から生じていることを示唆する解析結果を得た。

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