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

建立高锰形状记忆合金和TWIP钢新合金设计指南的基础研究

• 批准号: 11J01790
• 负责人: 小山 元道
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: National Institute for Materials Science (2012)University of Tsukuba (2011)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J01790/
• 关键词: 高Mnオーステナイト鋼; マルテンサイト変態; 双晶変形; 動的ひずみ時効; 水素脆化; 加工硬化; 早期破断; 細粒化; オーステナイト鋼; 積層欠陥; 形状記憶効果; TWIP効果

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。

为了获得出色的机械性能，尤其是均匀的伸长率，该材料必须具有较高的工作硬化能力和延性断裂。上一年，我们专注于工作硬化和进行研究。相反，今年我们专注于断裂行为。当未获得延性裂缝行为时，即揭示了互惠的条件，并阐明了每种情况下的机制。与ε马氏体相关的植膜和氢含料现象在Fe-mn-c austenitic钢中很重要，该钢是要研究的合金。今年，我们阐明了两种封闭现象的机制。前者发生的是由于在ε马氏体和退火双界面的交点上产生的应力浓度。发现后一种氢的含量特别受应变老化和变形双胞胎行为的影响。基于这些阐明的互惠机制，我们提出了一个合金设计指南，以抑制互惠。可以通过降低ε马氏体和退火双界面的密度来抑制与ε马氏体相关的互惠。暗示两种密度的方法的一个示例是通过温暖的工作来细化谷物。通过温暖的工作对晶体的细化显着降低了ε马氏体的密度和退火双胞胎界面，从而抑制了脆皮现象。众所周知，添加Al可以有效抑制氢的含量，但原因是未知的。这项研究表明，AL抑制了应变衰老和变形双胞胎，从而抑制了氢的含量。这项研究的目的是阐明工作硬化和封闭现象的行为和机制，并为FE-MN-C奥斯特尼西钢制定设计准则。上一年的研究结果和上述结果揭示了该合金系统的大部分工作硬化和封闭现象，从获得的发现，它在开发具有良好机械性能的钢也成功。

项目成果

Hydrogen Embrittlement in Al-added Twinning-induced Plasticity Steels Evaluated by Tensile Tests during Hydrogen Charging

• DOI: 10.2355/isijinternational.52.2283
• 发表时间: 2012-12
• 期刊: Isij International
• 影响因子: 1.8
• 作者: M. Koyama;E. Akiyama;K. Tsuzaki

Nanoindentation/atomic force microscopy analyses of ε-martensitic transformation and shape memory effect in Fe-28Mn-6Si-5Cr alloy

• DOI: 10.1016/j.scriptamat.2011.08.010
• 发表时间: 2011-12-01
• 期刊: SCRIPTA MATERIALIA
• 影响因子: 6
• 作者: Sekido, K.;Ohmura, T.;Tsuzaki, K.
• 通讯作者: Tsuzaki, K.

Premature Fracture Mechanism in an Fe-Mn-C Austenitic Steel

• DOI: 10.1007/s11661-012-1220-7
• 发表时间: 2012-05
• 期刊: Metallurgical and Materials Transactions A
• 作者: M. Koyama;T. Sawaguchi;K. Tsuzaki

高マンガン鋼国際会議(HMnS2011)プロシーディングレビュー

高锰钢国际会议（HMnS2011）会议论文集回顾

• 发表时间: 2011
• 作者: 川西敬仁;高見沢圭佑;藤井孝史;浜田弘一;有田正志;高橋庸夫;小山元道
• 通讯作者: 小山元道

Grain refinement effect on cryogenic tensile ductility in a Fe-Mn-C twinning-induced plasticity steel

• DOI: 10.1016/j.matdes.2013.01.061
• 发表时间: 2013-08-01
• 期刊: MATERIALS & DESIGN
• 影响因子: 8.4
• 作者: Koyama, Motomichi;Lee, Taekyung;Tsuzaki, Kaneaki
• 通讯作者: Tsuzaki, Kaneaki