放射光X線回折を用いた鋼の相変態・熱時効その場測定

諸岡 聡; 川田 裕之*

no journal, , 

軽くて強い鉄鋼材料の開発は、自動車の衝突安全性の向上や環境負荷の軽減のための燃費向上に不可欠である。Q&P (Quench and Partitioning)プロセスは、高温領域からマルテンサイト変態開始温度と終了温度の中間温度域に焼入れし、その後、低温焼もどしを施すことで、高い衝撃吸収性を維持したまま、高強度化できるプロセスである。一方で、このプロセスにおいては、これまで金属組織学的な知見では理解し難い現象が報告されている。そこで本研究では、放射光X線回折法による相変態・熱時効中のその場測定を用いて、Q&Pプロセスにおけるミクロ組織変化の観測を目的とした。放射光X線回折実験では、SPring-8の産業利用IビームラインBL19B2において、多軸回折計にドーム型加熱ステージを設置して、逆変態および熱時効その場観測を実施した。マルテンサイトと未変態オーステナイトを有するQ&P鋼の逆変態挙動において、マルテンサイトは、300C近傍で線膨張曲線から逸脱して、格子定数の増加量が低下する。一方で、未変態オーステナイトは、マルテンサイトの挙動とは逆に、格子定数の増加量が急激に上昇する。これらの振る舞いは、炭素拡散に由来していると考えられる。さらに、未変態オーステナイトは、380Cで格子定数の最大値を取り、その後、急激な低下に転じる。これは、炭素拡散を駆動力として生じる未変態オーステナイトの体積膨張に伴う応力負担の低下に起因して、格子定数が低下したためと考えられる。このような現象は、これまで単相温度領域で観測された例はなく、新たな知見の一つである。