超強靱ナノ結晶粒バルク鉄鋼材料の創製

マルテンサイト組織を加工・熱処理プロセスの出発組織に用いることを特徴とする新しいプロセスについて研究した。種々の炭素鋼(0.04-0.20wt%C鋼)に対して、マルテンサイトプロセスの適用を検討した。プロセス中の組織変化を調べた結果、冷間圧延時に新たに導入された大角粒界による初期結晶粒の分断(grain subdivision)が生じ、圧延方向に長く伸びたナノサイズの間隔を有するラメラ状組織が形成され、温間域焼鈍時の回復により等軸化した超徴細粒組織が形成されることが明らかとなった。従来の研究によれば、超微細粒組織の形成には大きな塑性ひずみ(相当ひずみ4以上)を導入する必要があるとされていたが、本研究により、マルテンサイトを出発組織とすることにより小さなひずみ(相当ひずみ0.8程度)でもナノメートルスケールのgrain subdivisionが生じることを示した。何故、マルテンサイト組織を出発組織とすると小さなひずみで結晶粒超微細化が達成されるのかを明らかにするために、マルテンサイト組織の特徴を詳細に検討した結果、マルテンサイト組織の特徴のひとつである過飽和固溶炭素の存在がgrain subdivisionを促進に必須であることが判明した。得られた複相超微細粒組織を有する鋼は、優れた強度-延性バランスを示し、さらに低温靭性も優れていた。超微細粒材の強化機構について明らかにしたほか、優れた強度-延性バランスの原因は、主として結晶粒超微細化による高強度化と、均一に分散した炭化物の存在による塑性不安定現象の発現抑制により説明された。

マルテンサイト組織を加工・熱処理プロセスの出発組織に用いることを特徴とする新しいプロセスについて研究した。種々の炭素鋼(0.04-0.20wt%C鋼)に対して、マルテンサイトプロセスの適用を検討した。プロセス中の組織変化を調べた結果、冷間圧延時に新たに導入された大角粒界による初期結晶粒の分断(grain subdivision)が生じ、圧延方向に長く伸びたナノサイズの間隔を有するラメラ状組織が形成され、温間域焼鈍時の回復により等軸化した超徴細粒組織が形成されることが明らかとなった。従来の研究によれば、超微細粒組織の形成には大きな塑性ひずみ(相当ひずみ4以上)を導入する必要があるとされていたが、本研究により、マルテンサイトを出発組織とすることにより小さなひずみ(相当ひずみ0.8程度)でもナノメートルスケールのgrain subdivisionが生じることを示した。何故、マルテンサイト組織を出発組織とすると小さなひずみで結晶粒超微細化が達成されるのかを明らかにするために、マルテンサイト組織の特徴を詳細に検討した結果、マルテンサイト組織の特徴のひとつである過飽和固溶炭素の存在がgrain subdivisionを促進に必須であることが判明した。得られた複相超微細粒組織を有する鋼は、優れた強度-延性バランスを示し、さらに低温靭性も優れていた。超微細粒材の強化機構について明らかにしたほか、優れた強度-延性バランスの原因は、主として結晶粒超微細化による高強度化と、均一に分散した炭化物の存在による塑性不安定現象の発現抑制により説明された。