Microstructural features and ductile-brittle transition behavior in hot-rolled lean duplex stainless steels

高橋 治*; 渋井 洋平*; 徐 平光; Harjo, S.; 鈴木 徹也*; 友田 陽*

Quantum Beam Science (Internet), 4(1), p.16_1 - 16_15, 2020/03

https://doi.org/10.3390/qubs4010016

The characteristics of texture and microstructure of lean duplex stainless steels with low Ni content produced through hot rolling followed by annealing were investigated locally with electron backscatter diffraction and globally with neutron diffraction. Then, the ductile-brittle transition (DBT) behavior was studied by Charpy impact test. It is found that the DBT temperature (DBTT) is strongly affected by the direction of crack propagation, depending on crystallographic texture and microstructural morphology; the DBTT becomes extremely low in the case of fracture accompanying delamination. A high Ni duplex stainless steel examined for comparison, shows a lower DBTT compared with the lean steel in the same crack propagating direction. The obtained results were also discussed through comparing with those of cast duplex stainless steels reported previously (Takahashi et al., Tetsu-to-Hagane, 100(2014), 1150).

On the effects of fatigue precracking on the microstructure around precrack in 1TCT fracture toughness specimen of F82H-IEA

谷川 博康; 橋本 直幸*; Sokolov, M. A.*; Klueh, R. L.*; 安堂 正己

Fusion Materials Semiannual Progress Report for the Period Ending (DOE/ER-0313/35), p.58 - 60, 2004/04

本報告は、日米協力に基づき著者が米国オークリッジ国立研究所において、High Flux Isotope Reactor(HFIR)を用いて行った研究の成果である。低放射化フェライト鋼の延性脆性遷移温度評価はマスターカーブ法による評価が中心となるが、F82H鋼の評価においては、遷移温度領域において特異な低靭性データが得られることが問題となっており、本研究によって、その原因と解決法が示唆された。まず予亀裂周辺のミクロ組織は、光学顕微鏡,SEM,方位像顕微鏡(OIM),TEMによって観察された。この一連のクラック前方周辺のTEM試片はFIB加工によって作製された。さらに試験後の破面観察も行われた。光学顕微鏡観察の結果、疲労予亀裂の形成は、始め直線的であるが、そのあと旧オーステナイト粒界に沿って進み、最終端では、23の方向に分かれている傾向にある。SEMとOIMの結果より、予亀裂周辺と予亀裂前方のミクロ組織は、典型的なF82H鋼の疲労組織に見られるようなセル構造を呈していた。さらにクラック前方の領域から得られたTEM像と、逆極点図形は、この構造変化を支持するものである。予亀裂の分離や予亀裂前方のセル構造は、破壊靭性に影響することから、粗大な旧オーステナイト粒を持つ鋼の場合、疲労予亀裂の影響が遷移温度領域における特異な低靭性として現れやすい可能性があることを指摘した。

軽水炉圧力容器用ステンレス肉盛クラッドの残留応力と経年劣化評価(受託研究)

西山 裕孝; 鬼沢 邦雄; 出井 義男; 鈴木 雅秀

JAERI-Research 2000-047, 32 Pages, 2000/10

JAERI-Research-2000-047.pdf:1.69MB

軽水炉圧力容器内面のステンレス肉盛クラッドに用いられている代表的な2種類の溶接方法、すなわち、エレクトロスラグ溶接(ESW)、サブマージドアーク(SAWM)によってクラッド供試材を製作し、溶接残留応力分布を明らかにするとともに、クラッド材の熱時効及び中性子照射脆化について評価した。クラッド部には降伏応力に達する程度の引張応力、母材溶接熱影響部に圧縮応力が存在することが明らかとなった。40010000hの熱時効においては、ESW、SAWMクラッド材とも降伏応力の上昇、延性脆性遷移温度(DBTT)の高温側へのシフト及び上部棚吸収エネルギー(USE)の低下が生じた。290、1.2~1.510n/cm(E1 MeV)の中性子照射によっても同様な変化を示した。これらの変化は、ESW、SAWMともほぼ同程度であったが、初期値についてはESWの方がDBTTが低くUSEが高かった。また、クラッド材と母材の中性子照射によるDBTTシフトを比較した場合、クラッド材のシフト量は母材に比べて小さいという結果が得られた。

Small specimen test techniques for the evaluation of toughness degradation

鈴木 雅秀; 衛藤 基邦; 西山 裕孝; 深谷 清; 斉藤 雅弘*; 三沢 俊平*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1023 - 1027, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(92)90629-Y

スモールパンチ(SP)試験を照射材の機械的性質評価に応用し、照射脆化評価を行った。透過電子顕微鏡観察用試験片(3mm0.25mm)を用い、8Cr-2WV,8Cr-2WVTa及び12Cr-1MoVWの3種類のフェライト鋼の延性脆性遷移温度(DBTT)、弾塑性破壊靱性値(J)の評価を行った結果、スモールパンチ試験による推定法の有効性の確認、並びに8Cr-2WVTa鋼の優れた照射特性を明らかにすることができた。

Loading direction dependence of temper embrittlement observed in 2 1/4 Cr-1Mo steel under sustained loading

鈴木 雅秀; 深谷 清; 奥 達雄

Trans.Iron Steel Inst.Jpn., 23, p.842 - 845, 1983/00

焼もどし脆化に及ぼす付加応力の効果を、高温ガス実験炉圧力容器に使用予定の2 1/4 Cr-1Mo鋼について、実験的な検討を加えた。実験は、付加応力を210MPaとし、温度450Cで、3000時間まで行った。脆化の程度は、シャルピー衝撃試験による延性脆性遷移温度を指標として評価した。この結果、特に付加応力依有性について、次のことが判明した。1)付加応力方向に対し、垂直に採取した試験片では、応力によって、遷移温度に殆んど変化が生じないのに対し、平行に採取した試験片では、焼もどし脆化での見かけの飽和レベル以上に上昇する。2)脆化は、粒界に不純物元素のPが偏析することが大きな要因となっており、応力下では、特に付加応力方向に垂直な粒界強度が低下する。

シャルピー延性脆性遷移温度の不確かさ評価

高見澤 悠; 西山 裕孝

no journal, , 

原子炉圧力容器の健全性評価に用いられるシャルピー衝撃試験に関して、日米の様々な鋼種の未照射材と照射材の約1900件のデータセットを基にシャルピー吸収エネルギーの温度依存性をモデル化し、試験数の違い、試験温度条件の違いを考慮した上で延性脆性遷移温度の不確かさを評価可能な手法を整備した。整備した手法を用いた分析から、中性子照射によって延性脆性遷移温度の不確かさはほとんど変わらず、日米の材料間でも有意な違いがないことを明らかにした。