Reconsideration of numerical model for hydrogen thermal desorption spectra of iron with hydrogen-enhanced strain-induced vacancies

水素助長ひずみ誘起空孔を含む純鉄の水素昇温脱離スペクトルの数値モデルの再考

海老原 健一   ; 山口 正剛   ; 板倉 充洋  

Ebihara, Kenichi; Yamaguchi, Masatake; Itakura, Mitsuhiro

水素脆化は鉄鋼にとって重要な問題である。以前の数値モデルを改良することで、水素助長ひずみ誘起空孔を含む鉄試料からの水素の熱脱離スペクトルの実験結果を再現することに成功した。改良モデルでは、捕捉されたH原子の数で区別される空孔および空孔クラスターの濃度変数を採用した。この改良により、以前のモデルで必要だった空孔および空孔クラスターの移動に関する仮定が削除された。改良モデルを用いたシミュレーション結果から、元のモデルで計算されたスペクトル中の空孔および空孔クラスターに起因するピーク上のスパイク状の脱離は、仮定によって引き起こされたアーティファクトであることが明らかになった。さらに、水素チャージを伴う変形後の試料には、空孔だけでなく空孔クラスターも存在する可能性があることが示唆された。改良されたモデルは、水素影響下にある空孔および空孔クラスターを研究するための有用な枠組みであると考えられる。

Hydrogen (H) embrittlement is an important issue for steel. The experimental thermal desorption spectra of H from an iron sample containing H-enhanced strain-induced vacancies (Vs) were successfully reproduced by revising a previous numerical model. In the revised model, we adopted concentration variables for Vs and V clusters, which are distinguished by the number of trapped H atoms. This revision eliminated the assumption of V and V cluster migration, required in the original model. Simulation results of the revised model revealed that the spike-like desorption on the peak attributed to Vs and V clusters in the spectra simulated by the original model was an artifact caused by the assumption. In addition, it was suggested that V clusters can exist other than Vs in the specimens after deformation with H charging. It is considered that the revised model is a useful framework for studying Vs and V clusters under H-affected conditions.