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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

晶粒细化研究新进展：Hall-Petch系数控制冶金

基本信息

批准号：
22K18905
负责人：
土山聡宏
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

In the beginning of the year, C and N were added to each other. Various steels are melted, hot pressed, cold pressed, recrystallized and sintered to produce samples with different crystal sizes. The relationship between the temperature and the voltage drop was determined. C, N, C+N concentration The chemical composition of the sample was determined by the method of "Hillert-Ohtani" and "Hillert-Ohtani". In the test of the sample, the three-dimensional segregation (3DAP) is used to measure the C and N quantities, and the theoretical values are consistent with each other. In the case of C/N concentration adjustment, C/N single addition steel, C+N composite addition steel,"C/N coefficient" and "sum of theoretical C segregation and theoretical N segregation", the linear relationship is confirmed. C+N composite additive steel has a tendency to segregate N + N and C+N composite additive steel. The above results show that the C+N segregation coefficient and the prediction formula are constructed. Note that the change of temperature of solution heat treatment, the change of grain segregation amount, the control of particle segregation coefficient and the possibility of investigation shall be carried out. The specific heat treatment temperature is different from that of Fe-50 mass ppm C alloy. The coefficient of C segregation is calculated by test and theory. The validity of the above prediction formula is shown by the theoretical product of C content in steel and heat treatment temperature of Fe-C alloy.