結晶粒微細化研究の新展開：ホールペッチ係数制御のメタラジー

点击翻译按钮获取中文摘要

初年度は、CおよびNを単独で、またはCとNを複合で添加したフェライト鋼を研究対象とした。各種鋼材を溶製し、熱間圧延、冷間圧延、再結晶焼鈍によって結晶粒径が種々異なる試料を作製した。それらに対して室温で引張試験を行って降伏応力を測定し、ホールペッチの関係に整理した。得られたホールペッチ係数をC、N、C+N濃度で整理を行った。一方、これらの試料の化学組成の鋼に対して、Hillertの粒界相モデルとOhtaniの液相モデルを併用した「Hillert-Ohtaniモデル」を適用し、理論上の平衡偏析量を算出した。いくつかの試料については3次元アトムプローブ（3DAP）を用いた偏析C、N量の実測を行い、理論値とほぼ一致することを確認している。実験で求めたホールペッチ係数をCやNの濃度で整理したところ、C/N単独添加鋼、C+N複合添加鋼いずれの場合においても、「ホールペッチ係数」と「理論C偏析量と理論N偏析量の和」が直線関係にあることを確認した。その際、粒界偏析傾向はNよりCの方が圧倒的に大きいため、C+N複合添加鋼のホールペッチ係数はC量に支配されることも判明した。そして以上の結果をまとめて、ホールペッチ係数を偏析C+N量の関数として予測式を構築した。上記の知見を元に、固溶化熱処理温度を変化させることで粒界偏析量を意図的に変化させ、ホールペッチ係数の制御の可否について調査を行った。具体的には、種々温度が異なる熱処理を施したFe-50 mass ppm C合金のホールペッチ係数を引張試験によって求め、理論から導かれるC偏析量とホールペッチ係数との関係について検証を行った。それによって、上記の予測式の妥当性が示され、鋼のC 含有量と熱処理温度からFe-C 合金のホールペッチ係数を理論的に見積もることが可能であることを示した。