AEによる鉄鋼材料の水素脆性破壊の前駆現象の検出

本研究では,カソード電解法で軟鋼試料に水素を導入しながらアコースティック・エミッション(AE)の検出を行うとともに,水素導入に伴うクラックの発生,成長と転位の発生を,光学顕微鏡観察,透過電子顕微鏡観察,表面粗さの測定,X線回折ピークの半価幅の測定に基づいて調べた。カソード分極直後すなわち固溶水素濃度が極めて小さな場合にはAEの発生はほとんど起こらなかった.その後,表面粗さとX線回折ピークの半価幅の変化が認められない短時間の水素導入でも,AEの発生が検出された.水素導入を続けると,一旦AEの発生があまり起こらなくなった.表面粗さとX線回折ピークの半価幅が増加し始めると,顕著なAE発生が認められた.水素導入時間が極めて長くなると,表面粗さとX線回折ピークの半価幅は一定になったが,AE発生数は増加した.このようなAE発生数の水素導入時間依存性は次のように説明される:カソード分極初期に認められたAEの原因は,試料内部への固溶水素の侵入,または結晶粒界近傍での塑性変形,転位密度の増加である.表面粗さの増加すなわちクラックの成長が起こる直前に,一旦AEの発生があまり起こらなくなるのは,クラック発生場所が有限であるためである.表面粗さとX線回折ピークの半価幅の増加,すなわちクラックの成長とクラック近傍での大規模な転位の発生が起こると,AEの発生が顕著になる.表面粗さとX線回折ピークの半価幅がほぼ一定となってもAE発生数は増加するが,その原因は試料内部へのクラックの進行と,固溶水素と析出水素の内部応力による転位の運動のためである.現在のところ,クラックの発生と成長によるAEの特性を分離できないが,表面粗さすなわち目視ではクラックの検出が極めて困難な段階でも,AEによってクラックの発生を検出できることは注目に値する.

本研究では,カソード電解法で軟鋼試料に水素を導入しながらアコースティック・エミッション(AE)の検出を行うとともに,水素導入に伴うクラックの発生,成長と転位の発生を,光学顕微鏡観察,透過電子顕微鏡観察,表面粗さの測定,X線回折ピークの半価幅の測定に基づいて調べた。カソード分極直後すなわち固溶水素濃度が極めて小さな場合にはAEの発生はほとんど起こらなかった.その後,表面粗さとX線回折ピークの半価幅の変化が認められない短時間の水素導入でも,AEの発生が検出された.水素導入を続けると,一旦AEの発生があまり起こらなくなった.表面粗さとX線回折ピークの半価幅が増加し始めると,顕著なAE発生が認められた.水素導入時間が極めて長くなると,表面粗さとX線回折ピークの半価幅は一定になったが,AE発生数は増加した.このようなAE発生数の水素導入時間依存性は次のように説明される:カソード分極初期に認められたAEの原因は,試料内部への固溶水素の侵入,または結晶粒界近傍での塑性変形,転位密度の増加である.表面粗さの増加すなわちクラックの成長が起こる直前に,一旦AEの発生があまり起こらなくなるのは,クラック発生場所が有限であるためである.表面粗さとX線回折ピークの半価幅の増加,すなわちクラックの成長とクラック近傍での大規模な転位の発生が起こると,AEの発生が顕著になる.表面粗さとX線回折ピークの半価幅がほぼ一定となってもAE発生数は増加するが,その原因は試料内部へのクラックの進行と,固溶水素と析出水素の内部応力による転位の運動のためである.現在のところ,クラックの発生と成長によるAEの特性を分離できないが,表面粗さすなわち目視ではクラックの検出が極めて困難な段階でも,AEによってクラックの発生を検出できることは注目に値する.