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海老原 健一; 蕪木 英雄
水素脆化研究の基盤構築中間報告会予稿集, p.27 - 34, 2012/09
鉄鋼材料の水素脆化機構の解明に不可欠な水素の存在状態の知見を得る有効な実験的方法として水素熱脱離解析(TDA)がある。TDAでは加熱した鉄鋼試料から放出される水素量と試料温度の関係である水素熱脱離曲線が得られ、その曲線から水素存在状態を推定するのに重要な水素と欠陥の結合エネルギーを算出することができる。熱脱離曲線は鉄鋼中の水素の存在状態を反映しているが、試料サイズや昇温前の水素の初期状態にも影響されるため、それらの熱脱離曲線への影響を理解する必要がある。今回は、マルテンサイト鋼の実験熱脱離曲線を再現できる計算パラメータを組み入れた一次元反応拡散方程式を用いたシミュレーションによって、試料サイズと初期状態の熱脱離曲線への影響を考察した。その結果、試料サイズについては、大きくなるほど熱脱離曲線のピークが広がり、計算される結合エネルギーが小さくなることが確認された。初期状態については、水素分布が平衡となる前の過渡状態を初期状態としたサイズの大きい試料では、欠陥の水素放出と水素拡散に関する2つのピークが見られることがわかった。
笠原 清司; 佐藤 博之; 稲垣 嘉之; 小川 益郎
材料とプロセス(CD-ROM), 25(2), p.647 - 650, 2012/09
製鉄におけるCO
排出量の削減、並びに還元材である炭素資源の供給安全保障を目的として、製鉄プロセスへの炭素循環エネルギーシステム(ACRES)の適用が検討されている。ACRESは炭素資源利用後に発生するCOを非炭素系一次エネルギーによって炭素資源(CO)に再生し、再利用するものである。この適用性を評価するためには、非炭素系一次エネルギーやCO再生技術の選定が重要な課題となる。CO再生には電気・水素・高温熱等の利用が考えられることから、これらの供給が可能な高温ガス炉がその候補として挙げられる。ここでは、炭素循環製鉄システムのエネルギー源としての高温ガス炉について、熱・物質収支等の検討を行った。また、再生可能エネルギーである太陽光・熱もACRESの非炭素系一次エネルギーとして有望と考えられる。そこで、高温ガス炉と太陽光・熱による電気・熱供給の併用を想定して、高温ガス炉における負荷変動追従の成立性についても検討し、高温ガス炉と太陽光・熱の併用が可能であることを示した。
永江 勇二; 江沼 康弘; 伊達 新吾*; 相澤 大器*; 柳沢 祐介*
no journal, ,
次期高速炉の構造材料として改良9Cr-1Mo鋼を冷却系全般に採用する計画であり、蒸気発生器管板部材としては肉厚約800mmの鍛鋼品が必要となる。これまで肉厚約800mmの改良9Cr-1Mo鋼を製作した実績はなく、蒸気発生器管板部材への鍛鋼品の採用見通しを得るためには、製作性を確認するとともに、材料強度特性を確認する必要がある。引張特性に及ぼす採取位置や鍛錬方向の影響については既に報告している。ここでは、肉厚約800mmの鍛鋼品素材の軸芯部・t/4(t:肉厚)位置から採取した試験片を用いた、破断時間が数千時間までのクリープ試験結果について報告する。
山口 正剛; 亀田 純*
no journal, ,
本発表では、第一原理計算により溶質元素の粒界偏析による鉄の粒界脆化について調べた結果を報告する。鉄の結晶粒界に、リン,スズ,アンチモンなどの脆化元素が偏析すると粒界の凝集エネルギーが低下するが、実際、第一原理計算から、粒界偏析量が増えるとともに粒界凝集エネルギーが減少していくことがわかった。この結果は、中強度Ni-Cr鋼において見られているミクロな破壊靭性の低下をよく説明し、これらの脆化は、き裂進展の前後では動かない元素、すなわちインモバイル元素による粒界脆化であることがわかる。その一方、水素の場合には、破壊が生じる室温においても、き裂進展中に動くことによる脆化効果の促進があると考えられる。このモバイル効果については、粒界と破壊面における水素のケミカルポテンシャルが一定という条件からその効果を見積り、鉄粒界においては、水素のモバイル効果が大きくなり、実験的に見られる激しい粒界水素脆性をよく説明できる結果を得た。
Harjo, S.; Gong, W.; 阿部 淳; 相澤 一也; 土田 紀之*
no journal, ,
鉄鋼材料の強化機構の中で、高強度,高延性、優れた高速変形挙動が期待されるものにTRIP効果がある。TRIP効果は鉄鋼材料に発現する特徴的な強化機構であり、オーステナイト組織(
)の一部が強度の高いマルテンサイト組織(
')に変態する(加工誘起変態)ことにより高強度,高延性が得られると言われている。ところが、TRIP効果にもたらす変形中の加工誘起変態挙動,,フェライト組織()及び'組織の役割に関する定量的な研究がほとんどないため、TRIP鋼の変形中のその場中性子回折実験を行った。本発表では実験結果を中心に紹介し、他の手法では得られない知見を議論する。
Harjo, S.; 岩橋 孝明; 阿部 淳; 辺見 努; 相澤 一也; 中本 建志*; Jin, X.*; 菅野 未知央*
no journal, ,
中性子はその大きな透過能力のため結晶材料内部の応力・ひずみを回折法で測定するには非常に有効で、材料のさまざまな工学的特性を調べるために最近よく用いられる。現在までに、機械や構造物の部品内の残留ひずみ分布の測定,静的微小組織測定,静的集合組織等のためにほとんど使われている。一方、材料開発においては、さまざまな環境でのその場測定を必要としている。本発表では、J-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)工学材料回折装置「匠」での実験のために開発した低温引張試験機及びSUS304を用いたテスト実験結果を報告する。
小島 真由美*; 井上 純哉*; 南部 将一*; 小関 敏彦*; 徐 平光; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 菖蒲 敬久; 城 鮎美; Zhang, S.
no journal, ,
複層鋼板では、従来鋼板を凌駕する強度-延性バランスが実現されており、その変形挙動について興味が持たれる。前報では、変形中その場中性子回折法を用いて各ひずみレベルにおける内部応力測定を行い、降伏点や加工硬化挙動の違いに起因してマルテンサイトとオーステナイト間で応力分配が生じる点を明らかにした。また、脆性的な焼入れマルテンサイトにおいても複層化によって十分な塑性変形が生じることを示した。しかしながら、中性子回折では材料全体のマクロな応力分配挙動は明らかになったものの、界面を考慮したミクロな応力分布については未だ不明である。一方で、放射光は集光性が高く数十
mの空間分解能を有する。そのため、本研究で用いる数百m程度の層内における応力分布を評価するには有効な手法と考えられる。また、白色光であるため、1つのスペクトル中に多数のhkl反射が含まれ、変形の結晶方位依存性に関する評価も可能と期待される。そこで本研究では、放射光回折を用いて、変形前の変形後における層内の残留応力,結晶回転,内部ひずみ(転位密度)分布を評価することとした。初期状態において、マルテンサイトでは圧縮の残留ひずみ、オーステナイトではマルテンサイトとバランスをとるように引張の残留ひずみが測定された。変形後は硬質なマルテンサイトでは弾性的な変形をするため引張ひずみに転じるが、層内の応力分布は比較的均一に生じることが明らかとなった。
Zhang, S.; 菖蒲 敬久; 城 鮎美
no journal, ,
二次元検出器(PILATUS)走査システムを開発した。このシステムを利用し、高精度な回折角と広い逆格子空間が測定できる。高エネルギー放射光単色X線を用いて、反射法で各回折面の回折リングを測定した。異なる回折面のX線の有効侵入深さを考慮したうえで、X線応力測定算出し、ショットピーニング試験片深さ方向の応力分布の評価を行った。