Hydrogen desorption spectra from excess vacancy-type defects enhanced by hydrogen in tempered martensitic steel showing quasi-cleavage fracture

擬へき開破壊を示す焼戻しマルテンサイト鋼中水素誘起過剰空孔型欠陥の水素脱離スペクトル

齋藤 圭*; 平出 哲也  ; 高井 健一*

Saito, Kei*; Hirade, Tetsuya; Takai, Kenichi*

低温熱脱離分析法(L-TDS)と陽電子消滅法(PAS)を用い、擬へき開破壊を示す焼戻しマルテンサイト鋼中の種々のトラップサイトの中から、水素存在下塑性ひずみにより導入された格子欠陥からの脱離による水素ピークを分離し同定する試みを行った。水素の存在下において塑性ひずみを付与した鋼試験片をL-TDSにより測定することで、2つのピーク、すなわち元から存在していた脱離と新たな脱離の分離を可能にした。PASの結果からL-TDSによって新たに見出された脱離は空孔型欠陥に対応することが明らかとなった。水素存在下における塑性ひずみは、破面から1.5mm以内に形成される格子欠陥濃度を原子比で約10オーダーまで著しく増大させた。これらの結果は、水素存在下における塑性変形がナノボイド核形成と合体をもたらし、焼戻しマルテンサイト鋼の擬へき開破壊をもたらすことを示している。

An attempt was made to separate and identify hydrogen peaks desorbed from lattice defects formed by plastic-strain in the presence of hydrogen in tempered martensitic steel showing quasi-cleavage fracture using thermal desorption spectroscopy from a low temperature (L-TDS) and positron annihilation spectroscopy (PAS). The L-TDS results made it possible to separate two peaks, namely, that of the original desorption and also that of new desorption. The PAS results revealed that the new desorption obtained by L-TDS corresponded to vacancy-type defects. Hydrogen enhanced vacancy-type defect concentration, approximately 10 order in terms of atomic ratio, formed within 1.5 mm from the fracture surface, These results indicate that the accumulation of excess vacancy-type defects enhanced by hydrogen in the local region can lead to nanovoid nucleation and coalescence in plastic deformation, resulting in quasi-cleavage fracture of tempered martensitic steel.