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Atomistic modeling of hardening in thermally-aged Fe-Cr binary alloys

鉄クロム二元合金の熱時効硬化に関する原子論的モデリング

鈴土 知明; 永井 康介*; 外山 健*; 高見澤 悠; 西山 裕孝; Caro, A.*

Suzudo, Tomoaki; Nagai, Yasuyoshi*; Toyama, Takeshi*; Takamizawa, Hisashi; Nishiyama, Yutaka; Caro, A.*

Fe-Ce二元合金の相分離により硬化はいわゆる475$$^{circ}$$C脆性の直接の原因と考えられている。本研究では、スピノーダル分解による硬化現象のモデルを作るため一連の原子論的シミュレーションと参照実験を行った。その結果、シミュレーションによって予測された硬さは短距離秩序パラメータと線形関係にあることが分かった。また、その線形関係は熱時効温度に依存しないことが分かった。ちなみに、これまで硬さと関係が議論されてきたVパラメータと硬さの関係は熱時効温度依存であることも分かった。その結果、短距離秩序パラメータはこの硬化現象を監視するために有効なパラメータであり、それによって材料の寿命予測にも応用できると考えられる。

The hardening in phase-separated Fe-Cr binary alloys is a direct cause of so-called 475$$^{circ}$$C embrittlement. We here conduct a series of atomistic simulations with reference experiments to establish a model of the hardening phenomenon caused by spinodal decomposition. The result indicated that the hardness predicted by the simulations linearly scales with the short-range order (SRO) parameter and have a good agreement with those by the experiments. We also found that the linear relation is aging-temperature independent while the relation of the hardening to the well-known variation parameter varies with the annealing temperature. This finding has a practical merit, that is, the SRO parameter can be a good index to monitor ongoing hardening of steels and to estimate their lifetime.

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