オーステナイト母相の超微細化による新しい変態組織形成の可能性

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本年度は,低合金鋼における超微細粒オーステナイトからの変態組織の特徴を明らかにするため,以下の研究を行った.(1)超微細オーステナイト粒からのマルテンサイト変態組織Fe-1.5%Mn-0.2%C合金とそのV, N添加材で,オーステナイト単相域溶体化後の焼入れ焼もどしによりセメンタイトやV(C, N)を微細析出させた後,オーステナイト(+V(C, N))温度域で逆変態させ,粒径約2μmまでの微細オーステナイト粒を得た.これらオーステナイトを再度焼入れることで,ブロック径約1μmの超微細ラスマルテンサイト組織が得られた.また,オーステナイト粒の超微細化に伴い,焼入れままマルテンサイトの強度がブロック径に対してHall-Petch則に従って上昇すること,特定のパケットが優先的に発達する傾向が強くなることを見出した.(2)超微細オーステナイト粒からのパーライト変態組織共析炭素鋼とそのV添加材を用い、焼もどしマルテンサイトやパーライトの冷間強加工→逆変態により粒径約2μmまでの超微細オーステナイト粒を得た後、A_1点以下で等温保持によりパーライト変態させた.その結果,オーステナイト粒径が微細化に伴いパーライトのブロック/コロニーサイズは小さくなるが,フェライト変態と同様に粒径変換比が1に近づく傾向が見られた。(3)超微細オーステナイト粒からの拡散変態の理論的解析Fe-1.5%Mn-0.2%C合金のγ→α連続冷却変態時における粒径変換比(オーステナイト粒径/フェライト粒径)および共析鋼のパーライト変態における粒径変換比(オーステナイト粒径/コロニーおよびパケット径)についてCahnの粒界核生成理論を拡張して理論的検討を行った結果,オーステナイト粒径が微細になるほど粒径変換比が1に近づき,変態による効果的な微細化には,加速冷却により大きな変態の過冷度を得ることが必要であることが示唆された.