高Mn形状記憶合金およびTWIP鋼における新合金設計指針確立のための基礎研究

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優れた機械的性質、特には均一伸びを得るためには、高い加工硬化能および、延性的な破壊を材料が有する必要がある。前年度は加工硬化に着目し、研究を遂行した。対して本年度は破壊挙動に焦点をあてた。延性的な破壊挙動が得られない場合、すなわち、脆化が引き起こされる条件について明らかとし、各条件における機構を解明した。本研究対象の合金であるFe-Mn-Cオーステナイト鋼ではεマルテンサイトに関する脆化および水素脆化現象が重要となる。両脆化現象の機構を本年度は解明した。前者はεマルテンサイトと焼鈍双晶界面の交差部に発生する応力集中に起因して起こる。後者の水素脆化は、ひずみ時効および変形双晶の挙動に特に影響を受けることを明らかとした。これら解明された脆化機構に基づき、脆化抑制のための合金設計指針を提案した。εマルテンサイトに関わる脆化は、εマルテンサイトおよび焼鈍双晶界面の密度を減らすことで抑制可能である。両密度を提言する方法の一例は温間加工による結晶粒微細化である。温間加工による結晶粒の微細化はεマルテンサイトおよび焼鈍双晶界面の密度を著しく低減し、その結果、脆化現象が抑制された。水素脆化の抑制にはAlの添加が有効であることが知られているが、その理由は不明であった。本研究により、Alはひずみ時効および変形双晶を抑制し、その結果、水素脆化が抑制されることが明らかとなった。本研究の目的は加工硬化および脆化現象の挙動および機構を明らかとし、Fe-Mn-Cオーステナイト鋼の設計指針を確立することである。前年度研究成果および上記結果により、本合金系の加工硬化および脆化現象の大部分が明らかとなり、得られた知見から、良好な機械的性質の鋼の開発にも成功した。