超高強度－高延性複層鋼板実現に向けた複合ナノ／ミクロ組織の変形機構の研究

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当研究室では高強度鋼と高延性鋼を幾何設計および界面制御をして複層化することにより、脆性な高強度相の延性向上を達成できることを明らかにしてきた。それを利用して、従来解明することができなかった超高強度を示すマルテンサイト相の変形挙動を研究することが可能になり，これまでマルテンサイトの変形過程におけるすべり系選択の異方性や局所的な結晶方位回転，ひずみ分布などを明らかにしてきた。一方で，よりマクロな組織形態や組織分布が及ぼす影響については解明に至っていない。そこで本共同研究では、マルテンサイトの変形過程において、マルテンサイトを構成する階層組織であるブロックやパケット，旧オーステナイトの挙動を結晶学的に解析し、階層組織の形態や配向性がマルテンサイトの変形挙動に及ぼす影響を解明することを目的に研究を行った。まず試料として中炭素マルテンサイト鋼とTWIP鋼の鋼板を用意し，マルテンサイト／TWIP／マルテンサイトの構成になるように重ね，熱間圧延によって界面接合させることで，複層鋼板を作製した。この試料に対して，マルテンサイトの階層的な組織サイズを変化させるための熱処理を施した後に，SEM/EBSD　(electron backscatter diffraction)によって組織の結晶方位解析を行い，これら階層的な組織を評価した。さらに引張負荷によるひずみ5%, 10%, 15%, 20%の変形を与えた後，同じ観察場所に対してEBSDによる結晶方位解析を行い，変形中の組織変化をその場観察し，変形のしやすさを結晶方位回転の度合いで評価した。変形のその場観察を行い，ブロック内部の結晶回転を評価するKAM (Kernel Average Misorientation)の変化や，変形によって生じるサブバウンダリーの増分について検討した結果，マルテンサイトの階層組織であるブロックの配向性やパケット内におけるブロックの位置が変形挙動に影響を与えている因子であることを明らかにした。