摩擦攪拌接合部における加工誘起相変態の統一的理解と積極的活用

3~10 mass%のマンガン含む中Mn鋼は、準安定なFCC構造のオーステナイト(γ)が変形中に硬質なBCCもしくはBCT構造のマルテンサイト(α’)へと加工誘起変態することで優れた強度と延性の両立を実現できる。そのため、次世代高強度鋼として期待されており、盛んに研究されている。中Mn鋼の優れた機械的特性の発現にはγの加工誘起変態挙動が重要であり、その最適化には変形に対するγの安定性を適切に制御することが要求される。しかし、実際に構造部材として使用する上では接合が要求されるが、既存の溶融溶接法ではγを微視組織中に残存させることやその安定性を制御することは困難であり、接合部の特性は劣化してしまう。摩擦攪拌接合(FSW)は摩擦や加工発熱による入熱と攪拌による塑性流動を用いて固相状態で接合させる技術である。FSWでは接合中の入熱量を接合条件(接合ツールの回転数や接合速度)により制御できることから、その接合条件を最適化することでγの安定性を制御した接合部を有する中Mn鋼継手を実現できると考えられる。本研究では、同一組成で二相域焼鈍の温度を変えることでγの安定性を変化させた中Mn鋼を対象とし、任意の接合条件でFSWを施す。そして、その接合部に形成された微視組織および機械的特性を評価することで、変態誘起塑性(TRIP)効果を積極的に活用した接合部の実現に対する基礎的な知見を得ることを目的としている。2022年度では、2021年度で得られた接合条件に関する知見を基にFSWを実施し、母材およびFSW継手攪拌部から引張試験片を採取した。得られた試験片を引張変形中その場中性子回折試験に供することで、変形に対するγの安定性や応力分配挙動、各構成相の変形中の役割について明確化することを目指した。

3~10 mass%のマンガン含む中Mn鋼は、準安定なFCC構造のオーステナイト(γ)が変形中に硬質なBCCもしくはBCT構造のマルテンサイト(α’)へと加工誘起変態することで優れた強度と延性の両立を実現できる。そのため、次世代高強度鋼として期待されており、盛んに研究されている。中Mn鋼の優れた機械的特性の発現にはγの加工誘起変態挙動が重要であり、その最適化には変形に対するγの安定性を適切に制御することが要求される。しかし、実際に構造部材として使用する上では接合が要求されるが、既存の溶融溶接法ではγを微視組織中に残存させることやその安定性を制御することは困難であり、接合部の特性は劣化してしまう。摩擦攪拌接合(FSW)は摩擦や加工発熱による入熱と攪拌による塑性流動を用いて固相状態で接合させる技術である。FSWでは接合中の入熱量を接合条件(接合ツールの回転数や接合速度)により制御できることから、その接合条件を最適化することでγの安定性を制御した接合部を有する中Mn鋼継手を実現できると考えられる。本研究では、同一組成で二相域焼鈍の温度を変えることでγの安定性を変化させた中Mn鋼を対象とし、任意の接合条件でFSWを施す。そして、その接合部に形成された微視組織および機械的特性を評価することで、変態誘起塑性(TRIP)効果を積極的に活用した接合部の実現に対する基礎的な知見を得ることを目的としている。2022年度では、2021年度で得られた接合条件に関する知見を基にFSWを実施し、母材およびFSW継手攪拌部から引張試験片を採取した。得られた試験片を引張変形中その場中性子回折試験に供することで、変形に対するγの安定性や応力分配挙動、各構成相の変形中の役割について明確化することを目指した。