通電加熱により結晶粒パターニングを施した金属材料の機械的性質・組織に関する研究

电加热晶粒图案化金属材料力学性能与组织研究

• 批准号: 18H00247
• 负责人: 堀田 将臣
• 金额: $ 0.33万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H00247/
• 关键词: 通電加熱; 金属材料; 結晶粒制御

スポット溶接機を用いて, 金属材料に通電加熱を行い, 結晶粒径を一部粗大化させることにより, 結晶粒パターニングを施した試料の作製を行った. また, その機械的性質を明らかにした.供試材には, 板厚1mmの冷間圧延鋼板(SPCC)を用いた. 供試材は, JIS Z2241, 5号試験片形状に加工した. 加工後, スポット溶接機とX-Yステージを組み合わせた通電加熱装置により, 試験片中心線上に, 15mm間隔で通電を行った. 電圧は60V, 電流は15Aに設定し, 通電時間は, 3s・5sと変化させている.通電後には, 電子顕微鏡の結晶方位解析(EBSD)を用いて, 結晶粒径の変化を明らかにした. 通電加熱前の平均結晶面積は, 570μ㎡(等軸な結晶粒への換算で平均結晶粒径は23μm)であったが, 5s通電加熱部位の直下では11,640μ㎡(107μm)と約20倍まで粗大化することがわかった. また, ナイタール腐食によるマクロ組織観察から, 通電加熱後の試料では, 通電加熱による粗大結晶粒の周囲は500μm程度の熱影響組織が確認されたが, EBSDの観察結果から, 通電加熱前後の組織はα組織のみが観察され, 結晶形態の変化は確認できなかった.組織観察後には, 引張速度5mm/minで引張試験を行った. 通電加熱による面粗さの変化があるため, 応力ではなく, 引張荷重での評価を行うと, 供試材(O材)の引張荷重は, 最大で6kNであったが, 通電加熱を3s, 5sと行った試料では, 最大が7kNとなっており, 約23%の荷重増加が確認された. しかし, 破断までの変位は, 15%程度低下している. また, 1列の通電加熱試験片以外にも2, 3列での通電加熱試験片等を作成し, 引張試験を行った. いずれの試料においても, 引張荷重の増加が認められた.以上のことから, 通電加熱による結晶粒パターニングを施すことで, 金属材料の強度向上に寄与することが示唆された.

The melting machine is used to heat metal materials, and the crystal particle size is partially coarsened. Moreover, the nature of the company's machinery has become clear. For the test material, cold steel plate (SPCC) with thickness of 1mm was used. The test material is JIS Z2241, No. 5 specimen shape processed. After processing, the welding machine X-Y is assembled and energized, and the center line of the test piece is energized at an interval of 15 mm. Voltage is 60V, current is 15A, energization time is 3s·5s. Electron beam micromirrors (EBSD) are used to analyze crystal grain size after energization. The average crystal area before electric heating is 570μ m ² (the average crystal grain size is 23μm in equiaxed crystal grain size conversion), and the vertical direction of the 5s electric heating part is 11,640μ m ² (107μm), which is about 20 times as coarse as before. The results of EBSD examination showed that the microstructure before and after electric heating was the same as that after electric heating, and the microstructure after electric heating was the same as that after electric heating. After tissue inspection, the tension speed is 5mm/min. The tensile load of the test material (O material) is 6kN at most. The tensile load of the test material (O material) is 7kN at most. The tensile load of the test material (O material) is 23% at most. 15% lower than the original. In addition to the first row of electrically heated test pieces, the second and third rows of electrically heated test pieces, etc., are prepared. In the middle of the test material, the increase of the tensile load is recognized. The strength of the metal material is increased by heating the crystal particles.