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中性子回折法を用いた鋼の相変態・熱時効その場測定

In-situ neutron diffraction study on phase transformation and thermal aging behaviors of steels

諸岡 聡; 川崎 卓郎; Harjo, S.; 中田 伸生*; 塚田 祐貴*

Morooka, Satoshi; Kawasaki, Takuro; Harjo, S.; Nakada, Nobuo*; Tsukada, Yuki*

パーライト鋼は、加工・熱処理等でラメラ間隔を変化させることで、強度-延性バランスを制御することができる。そのため、鉄道レール, 橋梁用鋼線などの構造金属材料として幅広く利用されている。一方で、中田らは、パーライト鋼の強度特性が共析変態で生じた内部応力(室温)と相関があることを発見し、加工・熱処理による新たなミクロ組織制御の可能性を示唆している。しかしながら、共析変態中に生じる内部応力は、共析変態温度で計測する必要があり、これまで実測され、定量化された例はない。本研究は中性子回折法による熱処理制御中その場測定を用いて、共析変態中に生じる内部応力の実測とその定量化を目的とする。得られた結果としては、873Kにおけるパーライト組織中のセメンタイトのユニットセル体積変化と熱時効時間の関係から、熱時効の進行に伴い、セメンタイトのユニットセル体積が増加することが分かった。すなわち、これは共析変態に起因した内部応力の影響で圧縮応力状態となったユニットセル体積が熱時効の進行に伴い、緩和している様相を現していると考えられる。また、本結果の妥当性は、予め180ks間、熱時効したセメンタイト単相のユニットセル体積変化から検証している。したがって、この現象の観測は、これまで報告されていない新たな成果の一つであり、本結果を用いることで、共析変態に起因した内部応力を実験的に推定することが可能となる。本発表では共析変態に起因した内部応力を実験的に推定した結果について報告する。

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