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櫻井 惇也*; 鳥形 啓輔*; 松永 学*; 高梨 直人*; 日比野 真也*; 木津 健一*; 森田 聡*; 井元 雅弘*; 下畠 伸朗*; 豊田 晃大; et al.
鉄と鋼, 111(5), p.246 - 262, 2025/04
Creep testing is time-consuming and costly, leading institutions to limit the number of tests conducted to the minimum necessary for their specific objectives. By pooling data from each institution, it is anticipated that predictive models can be developed for a wide range of materials, including welded joints and degraded materials exposed to service conditions. However, the data obtained by each institution is often highly confidential, making it challenging to share with others. Federated learning, a type of privacy-preserving computation technology, allows for learning while keeping data confidential. Utilizing this approach, it is possible to develop creep life prediction models by leveraging data from various institutions. In this paper, we constructed global deep neural network models for predicting creep rupture life of heat-resistant ferritic steels in collaboration with eight institutions using the federated learning system we developed for this purpose. Each institution built a local model using only its own data for comparison. While these local models demonstrated good predictive accuracy for their respective datasets, their predictive performance declined when applied to data from other institutions. In contrast, the global model constructed using federated learning showed reasonably good predictive performance across all institutions. The distance between each institution's data was defined in the space of explanatory variables, with the NIMS data, which had the largest dataset, serving as the reference point. The global model maintained high predictive accuracy regardless of the distance from the NIMS data, whereas the predictive accuracy of the NIMS local model significantly decreased as the distance increased.
菅原 優*; 五十嵐 誉廣
鉄と鋼, 110(15), p.1179 - 1186, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)橋梁などの鋼構造物にとって、大気腐食による劣化は重要な問題である。鋼構造物を長期間安全に維持するためには、低コストで簡便に腐食劣化を評価する方法が求められている。本研究では、大気腐食環境下における腐食形態に着目した。大気暴露後の炭素鋼試験片の表面外観と腐食深さ分布の関係を調査し、鋼試験片の表面観察による錆層下の腐食形態予測の可能性について検討した。その結果、大気暴露後の試験片表面の暗褐色領域内に深く腐食した部分が存在することがわかった。また、暴露時間が長くなるにつれて、錆びた試験片の暗褐色部分と深く腐食した部分との対応関係が明確になった。暴露期間が長くなるにつれて腐食はより局所的に進行するため、錆びた試料の表面には深く腐食した部分の痕跡が残っていると考えられる。
五十嵐 誉廣; 菅原 優*; 大谷 恭平; 青山 高士
鉄と鋼, 110(15), p.1244 - 1250, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)機械学習を用いず高速処理が可能な画像処理技術である輪郭抽出処理と特徴点抽出処理を用いて、鋼材の腐食表面画像からさび層下の腐食が進行している領域の抽出を試みた。その結果、HSL変換およびヒストグラム平坦化処理を施した腐食表面写真に対し特徴点抽出処理を行い得られた特徴点強度と、錆除去後の腐食深さとの間には比較的良好な相関があることがわかった。
小山 元道*; 山下 享介*; 諸岡 聡; Yang, Z.*; Varanasi, R. S.*; 北條 智彦*; 川崎 卓郎; Harjo, S.
鉄と鋼, 110(3), p.205 - 216, 2024/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)
deformation experiments with cold-rolled and intercritically annealed Fe-5Mn-0.1C steel were carried out at ambient temperature to characterize the deformation heterogeneity during L
ders band propagation. Deformation band formation, which is a precursor phenomenon of Lders band propagation, occurred even in the macroscopically elastic deformation stage. The deformation bands in the Lders front grew from both the side edges to the center of the specimen. After macroscopic yielding, the thin deformation bands grew via band branching, thickening, multiple band initiation, and their coalescence, the behavior of which was heterogeneous. Thick deformation bands formed irregularly in front of the region where the thin deformation bands were densified. The thin deformation bands were not further densified when the spacing of the bands was below 
10 
m. Instead, the regions between the deformation bands showed a homogeneous plasticity evolution. The growth of the thin deformation bands was discontinuous, which may be due to the presence of ferrite groups in the propagation path of the deformation bands. Based on these observations, a model for discontinuous Lders band propagation has been proposed.
小山 元道*; 山下 享介*; 諸岡 聡; 澤口 孝宏*; Yang, Z.*; 北條 智彦*; 川崎 卓郎; Harjo, S.
鉄と鋼, 110(3), p.197 - 204, 2024/02
被引用回数：1 パーセンタイル：41.92(Metallurgy & Metallurgical Engineering)The local plasticity and associated microstructure evolution in Fe-5Mn-0.1C medium-Mn steel (wt.%) were investigated in this study. Specifically, the micro-deformation mechanism during Lders banding was characterized based on multi-scale electron backscatter diffraction measurements and electron channeling contrast imaging. Similar to other medium-Mn steels, the Fe-5Mn-0.1C steel showed discontinuous macroscopic deformation, preferential plastic deformation in austenite, and deformation-induced martensitic transformation during Lders deformation. Hexagonal close-packed martensite was also observed as an intermediate phase. Furthermore, an in-situ neutron diffraction experiment revealed that the pre-existing body- centered cubic phase, which was mainly ferrite, was a minor deformation path, although ferrite was the major constituent phase.
neutron diffraction measurement during tensile deformation山下 享介*; 諸岡 聡; Gong, W.; 川崎 卓郎; Harjo, S.; 北條 智彦*; 興津 貴隆*; 藤井 英俊*
鉄と鋼, 110(3), p.241 - 251, 2024/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)A Fe-0.15C-5Mn-0.5Si-0.05Nb medium Mn steel annealed at 660
C and 685C both exhibited inhomogeneous deformation with Luders deformation and extremely high work hardening rates, but with different Luders strain and work hardening behavior. 
neutron diffraction measurements during tensile test were performed to investigate changes in the phase stresses and in the contributed stresses to the strength of the constituent phases, and crystal orientation of austenite. The role of each constituent phase in the deformation and the effect of crystallographic orientation on austenite stability were discussed. Deformation induced martensite showed excellent phase stress and contributed to the strength approximately 1000 MPa, which is close to macroscopic tensile strength.
興津 貴隆*; 北條 智彦*; 諸岡 聡; 宮本 吾郎*
鉄と鋼, 110(3), p.260 - 267, 2024/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)We have investigated the dynamic tensile properties of 4, 5, 6-mass%-Mn-containing low carbon steels with multi-phase microstructures containing retained austenite. The five materials used were classified into two groups. The first group of materials, with around 10% of retained austenite, showed normal strain rete dependence of yield strength (YS) and tensile strength (TS) as in conventional high strength steels. The second group of materials, containing 25-36% of retained austenite, exhibited Lders elongation showed also normal strain rate dependence in YS and flow stress at Lders deformation, but TS varied in a complex manner. Among the second group, in the 4 Mn steel, TS was nearly constant at strain rates below 1 s
but increased slightly at higher strain rates. In the 5 and 6 Mn steels, TS once decreased up to the strain rate of 1 or 10 s, and then began to increase at higher strain rates. These behaviors were discussed in terms of temperature rise during plastic deformation causing suppression of martensitic transformation, and thermal stability of retained austenite. In the 4 Mn steel with relatively unstable retained austenite, almost all the austenite transforms regardless of strain rate. In the 5 and 6 Mn steels, where the retained austenite is moderately stable, strain induced transformation of austenite continues up to high plastic strain, providing a good balance of strength and ductility. At high strain rate, TS decreases slightly due to temperature rise, but at higher strain rates than 1 s, the strain rate sensitivity of flow stress in ferrite become prominent and the flow stress increases.
光原 昌寿*; 栗野 晃一*; 矢野 康英; 大塚 智史; 外山 健*; 大沼 正人*; 中島 英治*
鉄と鋼, 109(3), p.189 - 200, 2023/03
被引用回数：1 パーセンタイル：12.80(Metallurgy & Metallurgical Engineering)本研究では、高速炉通常運転時におけるODS鋼被覆管の使用環境に近い700または750Cのクリープ試験と、事故時を模擬した900から1350Cでの時効処理または高温引張試験での酸化物の成長挙動を確認した。9Cr-ODS鋼のクリープ試験後の組織では、初期状態と比較し、酸化物の成長や数密度の低下が無く、酸化物の分散強化がクリープ変形中に有効に機能していることが分かった。12Cr-ODS鋼のクリープ試験後の組織においては、亜粒界のような転位下部構造の発達はほとんど観察されず、粒内に可動転位が均一に観察された。転位密度は応力の増加とともに増える傾向であった。9Cr-ODS鋼の引張延性は、900から1100Cまで温度上昇とともに低下したが、1200Cで上昇し、1250Cで劇的に低下し、1300Cで再び増加する傾向を示した。12Cr-ODS鋼では、温度の上昇とともに減少する傾向を示した。9Cr-ODS鋼の1200から1300Cにおける複雑な引張特性の変化にはデルタフェライト相の形成が影響していると推察される。なお、本研究は、文部科学省原子力システム研究開発事業JPMXD0219214482の助成を受けたものである。
五十嵐 誉廣; 小松 篤史; 加藤 千明; 坂入 正敏*
鉄と鋼, 107(12), p.998 - 1003, 2021/12
被引用回数：1 パーセンタイル：4.99(Metallurgy & Metallurgical Engineering)鋼の大気腐食に対する環境要因の影響を明らかにするために、相対湿度と降雨量を考慮した新たな大気腐食減量予測モデルを開発した。開発モデルを用いて、宮古島市,銚子市およびつくば市の年間大気腐食減量の計算シミュレーションを行った。計算シミュレーションによる腐食減量は各地点における実測値と良い一致を示した。各地点での腐食重量減量は、飛来海塩量,相対湿度、および降雨の影響を大きく受けることが分かった。
Harjo, S.; 川崎 卓郎; 土田 紀之*; 諸岡 聡; Gong, W.
鉄と鋼, 107(10), p.887 - 896, 2021/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)In situ neutron diffraction measurements of two low-alloy TRIP steels and a 304-type stainless steel during tensile and creep tests were performed at room temperature. Changes in the diffraction pattern, the peak integrated intensities of austenite (
) and the peak positions of were analyzed and discussed to understand a relationship between intergranular stress in and the occurrence of martensitic transformation during deformation. From tensile loading, it was found that the susceptibility of martensitic transformation depended on -(
) grains, in which -(111) grains underwent martensitic transformation at the latest. The -() dependence in the susceptibility of martensitic transformation was found to be controlled by the shear stress levels in -() grains, which were affected by the intergranular stress partitioning during deformation.
西村 隼杜*; 北條 智彦*; 味戸 沙耶*; 柴山 由樹*; 小山 元道*; 齋藤 寛之*; 城 鮎美*; 安田 良*; 菖蒲 敬久; 秋山 英二*
鉄と鋼, 107(9), p.760 - 768, 2021/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)本研究では、球頭パンチを用いて張出し加工を施した引張強さ1000MPa級の一般的な焼戻しマルテンサイト鋼をプレス成形部品のモデルサンプルとして採用し、その水素脆化特性を評価した。残留応力分布は、SPring-8のBL14B1の白色X線を用いたエネルギー分散XRDによって求めた。さらにFEMを用いて張出し加工後の試験片の残留応力、および塑性ひずみ分布を解析した。その結果、水素チャージにより張出し試験片の張出し側のFoot部で、面対称に2つのき裂が発生し、半径方向に伝播すること、XRDとFEMにより得られた残留応力分布によると、円周方向の引張応力はFoot部で最大値を示し、この円周方向の最大引張応力が作用した位置はき裂発生位置とよく一致し、応力がき裂発生の要因となっていることなどが示唆された。
友田 陽*; Wang, Y.*; 大村 孝仁*; 関戸 信彰*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Gong, W.*; 谷山 明*
鉄と鋼, 106(5), p.262 - 271, 2020/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)The phase transformation behavior from austenite upon cooling in a 1.5Mn-1.5Si-0.2C steel was 
monitored using dilatometry, X-ray and neutron diffractions. The starting temperature of ferrite transformation was in good agreement between dilatometry and neutron diffraction, whereas much higher in X-ray diffraction. Such a discrepancy in transformation temperature is attributed to the change in chemical composition near the surface of a specimen heated to elevated temperatures in a helium gas atmosphere for X-ray diffraction. neutron diffraction enables us to investigate the changes in lattice constants of ferrite and austenite, which are affected by not only thermal contraction but also transformation strains, thermal misfit strains and carbon enrichment in austenite. Pearlite transformation started after carbon enrichment in austenite reached approximately 0.7 mass% and contributed to diffraction line broadening.
細谷 佳弘*; 松村 雄太*; 友田 陽*; 小貫 祐介*; Harjo, S.
鉄と鋼, 106(3), p.154 - 164, 2020/03
被引用回数：3 パーセンタイル：13.98(Metallurgy & Metallurgical Engineering)By using a steel with standardized chemical composition and conventional manufacturing processes for flat-rolled steel strip, a 1,500 MPa class stainless steel sheet, whose product of yield strength (YS) and total elongation (El) exceeds 30,000 MPa%, was developed and its mass production was established. Besides the excellent YS-El balance, the developed steel sheet has excellent performance for not only an anti-secondary work embrittlement but also high cycle fatigue endurance. The microstructure formation during the R&P process and the deformation mechanism that would bring about the excellent strength-ductility balance are discussed based on the results obtained from the in situ neutron diffraction measurement. The results have revealed that the typical Luders-like stress-strain curve of R&P steel is caused by competitive plastic flow between austenite and martensite, and an effective transformation induced plasticity phenomenon.
C年代と製造年代永田 和宏*; 古主 泰子*; 松原 章浩*; 國分 陽子; 中村 俊夫*
鉄と鋼, 105(4), p.488 - 491, 2019/04
被引用回数：1 パーセンタイル：4.98(Metallurgy & Metallurgical Engineering)和釘は、6世紀後半から江戸時代まで、たたら製鉄というわが国古来の製鉄法で作られた。和釘の質は、たたら製鉄によって作られた鋼鉄に依存し、製鉄の時期による。本研究では、神社仏閣の修理の際廃棄される3本の和釘について加速器質量分析法によるC年代測定を行い、製造年代を推定した。得られたC年代を暦年較正し、その結果と神社仏閣の歴史や修理記録と照合することにより、製造年代を決定した。東大寺大仏殿,京都曼珠院庫裏,吉野金峯山寺蔵王堂の和釘の製造年代は、それぞれ、1692年より前、12世紀初めおよび1592年以前の修理あるいは再建時であることがわかった。
雨宮 雄太郎*; 中田 伸生*; 諸岡 聡; 小坂 誠*; 加藤 雅治*
鉄と鋼, 105(2), p.314 - 323, 2019/02
被引用回数：5 パーセンタイル：23.74(Metallurgy & Metallurgical Engineering)パーライト変態中の応力緩和機構をより深く理解するために、電子線後方散乱回折法(EBSD)を用いて、セメンタイトの格子定数比を局所分析した。その結果、ラメラ状態のセメンタイトの格子定数比は球状態のセメンタイト粒子と大きく異なることを発見した。これは、パーライト組織がラメラ構造を維持する限り、ある程度の内部応力を保持することを実証した結果である。さらに、パーライト組織中の内部応力は、923Kの等温保持により、鉄原子の界面原子拡散が生じ、徐々に減少することを発見した。しかしながら、マイクロメカニクスを用いたPitsch-Petchの方位関係を満足させたフェライトとセメンタイトを仮定した内部応力の理論計算では、ミスフィット転位や構造レッジの導入により、パーライト変態中に多くの内部応力が緩和するという結果が得られている。つまり、パーライト組織の持つ内部応力は2つの異なるプロセスによって、動的緩和が進行すると考えられる。すなわち、それは、ナノ組織の形成による緩和と、時間に依存した焼鈍による緩和である。また、EBSD分析と中性子回折により測定したセメンタイトの格子定数は、異なる値を示した。これは、パーライトの階層組織に起因した局所情報とバルク平均情報の差異であると考えられる。
戸田 裕之*; 山口 正剛; 松田 健二*; 清水 一行*; 平山 恭介*; Su, H.*; 藤原 比呂*; 海老原 健一; 板倉 充洋; 都留 智仁; et al.
鉄と鋼, 105(2), p.240 - 253, 2019/02
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Metallurgy & Metallurgical Engineering)本レビューでは、高強度アルミニウム合金の水素脆化に関する研究活動、特に様々なトラップサイトでの水素トラップとそれによる水素脆化への影響に焦点を当てて報告する。高亜鉛濃度Al-Zn-Mg合金において、高分解能TEM法による析出物のナノ構造及び界面構造の分析や、高分解能X線マイクロトモグラフィー技術による詳細な破壊マイクロメカニズムとマイクロ構造-破壊特性関係の調査がなされ、さらに、ごく最近実現された超高分解能X線顕微鏡により特徴的な局部的変形、亀裂の発生・成長が観察されている。また、第一原理シミュレーションによる数々の水素トラップサイトのトラップエネルギー導出を元に、変形・破壊中の水素再分配が解析された。水素の再分配と3つの異なるミクロ機構による水素脆化との間の関係を論じ、水素脆化が起こるための現実的な条件を説明する。
山下 拓哉; 山下 勇人; 永江 勇二
鉄と鋼, 105(1), p.96 - 104, 2019/01
被引用回数：2 パーセンタイル：9.58(Metallurgy & Metallurgical Engineering)火力・原子力発電プラントの使用温度条件である550度では、フェライト鋼と溶接材の界面で破断が生じる研究結果が報告されている。本研究では、フェライト鋼への溶接時の入熱量が異なる2種類の異材継手を製作した。溶接には高入熱であるプラズマ溶接および低入熱であるティグ溶接をそれぞれ使用した。改良9Cr-1Mo鋼に形成された熱影響部の組織はプラズマ溶接とティグ溶接とで異なっていた。改良9Cr-1Mo鋼/Alloy 600部を用いて試験片を製作し、550度のクリープ試験を実施した。試験より、ティグ溶接を使用した試験片は界面破断し、プラズマ溶接を使用した試験片は界面破断しない結果が得られた。そのため、熱影響部のひずみ分布計測および有限要素解析を実施し、フェライト鋼に形成される熱影響部の変形挙動に着目し界面破断メカニズムを力学的観点で分析した。各溶接法により製作した異材接手のフェライト鋼の界面近傍に形成する熱影響部の特性の違いにより、界面近傍でのひずみ分布に違いが生じることが分かった。界面破断を回避するためには、フェライト鋼界面近傍にクリープひずみ速度が遅い熱影響部を形成させる必要がある。
池田 義雅*; 高村 正人*; 箱山 智之*; 大竹 淑恵*; 熊谷 正芳*; 鈴木 裕士
鉄と鋼, 104(3), p.138 - 144, 2018/03
被引用回数：5 パーセンタイル：23.65(Metallurgy & Metallurgical Engineering)得られる情報が材料表面に限られるX線回折法や電子線後方散乱回折法に比べて、中性子工学回折法は、鉄鋼材料のバルク平均の微視組織の評価が可能な優れた測定技術である。しかしながら、中性子回折法による測定は、原子炉や放射光といった大型実験施設で実施可能なものであり、これまでに小型中性子源が利用されることはなかった。われわれは、陽子線加速器駆動理研小型中性子源RANSを開発するとともに、それを利用することで鉄鋼材料の集合組織変化の実測に成功した。本研究では、RANSを用いて残留オーステナイトの体積率の測定に挑戦した。低フラックスの中性子によりできる限り多くの回折ピークを得るために、バックグランドノイズをできるだけ低減した。体積率はリートベルト解析によって求めた。J-PARCのMLFに設置された工学材料回折装置TAKUMIによって得られた結果と比較すると、RANSにて30分から300分の測定で得られた体積率は、1-2%の誤差で一致した。このように、RANSによる中性子回折を用いることにより、結晶相の体積率の定量解析に成功するなど、工場などにおける小型中性子源の実用化に可能性を示した。
佐藤 成男*; 黒田 あす美*; 佐藤 こずえ*; 熊谷 正芳*; Harjo, S.; 友田 陽*; 齋藤 洋一*; 轟 秀和*; 小貫 祐介*; 鈴木 茂*
鉄と鋼, 104(4), p.201 - 207, 2018/00
被引用回数：10 パーセンタイル：41.84(Metallurgy & Metallurgical Engineering)To investigate the characteristics of dislocation evolution in ferritic and austenitic stainless steels under tensile deformation, neutron diffraction line-profile analysis was carried out. The austenitic steel exhibited higher work hardening than the ferritic steel. The difference in the work hardening ability between the two steels was explained with the dislocation density estimated by the line-profile analysis. The higher dislocation density of the austenitic steel would originate from its lower stacking fault energy. Dislocation arrangement parameters indicated that the strength of interaction between dislocations in the austenitic steel was stronger than that in the ferritic steel.
土田 豊*; 海老原 健一
鉄と鋼, 103(11), p.653 - 659, 2017/11
被引用回数：2 パーセンタイル：9.89(Metallurgy & Metallurgical Engineering)低温昇温脱離解析によって得られた焼戻しマルテンサイト鋼の非常に薄い平板試料の水素熱脱離曲線に見られる単一ピークを2つのガウス分布の重ねあわせにより適切に再現した。さらに、ChooとLeeの方法を用い、それぞれのガウス分布から同定したピーク温度から、それぞれのピークに対応する水素トラップサイトのデトラップ速度定数に関するパラメータを算出した。水素拡散を無視した熱解離律則条件に基づくKissingerモデルに算出されたパラメータを組み入れ、水素熱脱離を計算したところ、それぞれのガウス分布のピーク形状を再現できることが分かった。また、同様に、算出されたパラメータを熱脱離解析に関する反応拡散方程式に組み入れ、またトラップサイト濃度を適切に設定して計算したところ、実験熱脱離曲線を再現することができた。これらの結果から、ガウス分布の当てはめで得たパラメータが妥当であることが確認され、また、2つのガウス分布に対応するトラップサイトが転位と粒界であると推定できる。
