高強度オーステナイト耐熱鋼の析出組織制御による長寿命化

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高強度オーステナイト耐熱鋼のクリープ変形挙動に及ぼす初期析出組織の影響に着目し、長寿命化に有効と考えられた粒界M23C6相を予時効により初期組織に析出させた25Cr-20Ni-Nb-N鋼のクリープ試験を行った。その結果、粒界被覆率の増加に伴い破断時間が増加することが分かった。特に、粒界被覆率を90%程度まで高めた場合には、破断時間だけでなく延性も著しく増加することを見出した。このとき、クリープ破断材の平行部全体に粒界に沿ったき裂が多数分布していることが確認された。次に、クリープ破断材の組織解析から粒界M23C6相がクリープ変形・破壊挙動に及ぼす影響を調査した。粒界のM23C6相は、粒界に属する片側の結晶粒に対して整合に析出しており、その反対側の結晶粒とは非整合であることを確認した。このとき、クリープ中に発生するボイド・き裂は、非整合な母相と粒界M23C6相の界面、あるいは析出物で被覆されていない粒界でのみ観察され、母相と粒界M23C6相の整合界面では観察されなかった。このことから、母相と粒界M23C6相の整合界面は、非常に高いき裂進展抵抗を有していることが示唆され、整合界面の面積率の増加によってクリープ特性が向上したと考えられた。加えて、予時効と短時間クリープ試験を組み合わせた革新的な寿命予測手法を構築するため、長時間側で析出し、強度低下を引き起こすことが示唆されているσ相を予時効により析出させた18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N鋼のクリープデータの取得を進めた。