残留オーステナイトを含む先進高強度鋼の水素脆化特性評価

含残余奥氏体先进高强度钢氢脆特性评价

• 批准号: 13J00027
• 负责人: 小山 元道
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00027/
• 关键词: 水素脆化; 高強度鋼; オーステナイト; 電子チャネリング; 変形双晶; ケルビンブロープ; κ炭化物; 水素チャージ下引張

本研究の目的は、水素脆化機構解明の実験指針および耐水素材料の設計指針を確立することである。Scanning Kelvin Prove Force Microscope (SKPFM)で水素分布の測定、Electron Channeling Contrast Imaging (ECCI)でバルク体の金属組織観察をし、これら結果を総合して考察することで、金属組織および水素の分布を相関付けて水素脆化機構を理解することを第一段階の目標とした。対象材の一つはTwinning-Induced Plasticity (TWIP)鋼と呼ばれる高強度オーステナイト鋼を選択した。ECCIにより、水素助長亀裂は粒界だけでなく、変形双晶界面にも生成、伝播することが明らかとなった。変形双晶界面において亀裂が発生した理由は、双晶界面上における応力集中が原因である。また、変形双晶において水素の偏在がSKPFMにより観察された。すなわち、変形双晶が存在する高強度鋼では、双晶界面上の応力集中および水素偏析が水素脆化発現に重要な役割を持っており、オーステナイト鋼ベースの耐水素材料を設計する場合には、変形双晶の抑制または、変形双晶上の水素偏析を避ける必要があることが、本研究によって明らかとなった。上記、ECCIおよびSKPFM観察によって明らかにされた事実に基づき、近年、高降伏強度、商引張比強度、高均一伸びを顕微するκ炭化物強化型オーステナイト鋼の水素脆化特性および機構を調査した。本鋼では変形双晶が現れないのでTWIP鋼よりも優れた耐水素脆化抑制が期待されたが、本鋼の優れた機械的特性の原因である特定すべり面におけるひずみ集中に起因して、水素助長亀裂が観察された。この亀裂を起点に、水素が本鋼の機械的特性を著しく劣化させる。これら事実はECCI観察によって明らかにされた。つまり、耐水素高強度オーステナイト鋼を設計する場合には、変形双晶および特定すべり面上におけるひずみ集中に頼らない合金設計が求められる。本研究により、ECCIおよびSKPFM観察が水素脆化機構解明に有効であることが明らかとされた。

这项研究的目的是建立实验指南，以阐明耐氢材料的氢含氢含量机制和设计指南。通过使用扫描开尔文测量氢分布，证明了力显微镜（SKPFM），并使用电子通道对比度成像（ECCI）观察散装物体的金属结构，并考虑到这些结果，第一个阶段的目标是将金属结构和氢分布相关联，以理解氢氢的机制。目标材料之一是一种高强度的奥氏体钢，称为孪晶诱导的塑性（TIP）钢。 ECCI表明，增强氢的裂纹不仅会产生并传播到晶界，而且是为了变形的双界面。变形双界面处开裂的原因是由于双界面上的应力浓度。此外，SKPFM观察到了变形双胞胎中氢的不均匀分布。换句话说，在存在变形双胞胎的高强度钢中，双界面上的应力浓度和氢分离在发生氢拥以氢的发生中起着重要作用，这项研究表明，在设计基于奥氏体钢的耐氢材料时，必要抑制氢的双胞胎或避免氢植入型氢蛋白。基于ECCI和SKPFM观察结果所揭示的上述事实，我们研究了最近几年表现出较高的屈服强度，近年来的氢含量和机制，κ碳化物增强的奥氏体钢（均具有较高的屈服强度，定量的拉伸强度和高均匀的伸长率）。由于这种钢中未出现变形双胞胎，因此预计氢软化耐药性会比镀皮钢抑制更好，但是由于特定的滑动表面上的应变浓度，观察到增强氢的裂纹，这是该钢的出色机械性能的原因。从这种裂缝开始，氢显着降低了该钢的机械性能。这些事实是通过ECCI观察揭示的。换句话说，在设计高强度氢的奥氏体钢时，需要一种合金设计，不依赖于变形双胞胎和特定滑动表面上的应变浓度。这项研究表明，ECCI和SKPFM观测值可有效阐明氢含糖的机理。

项目成果

Factor affecting static strain aging under stress at room temperature in a Fe-Mn-C twinning-induced plasticity steel

Fe-Mn-C孪生塑性钢室温应力静态应变时效的影响因素

• 发表时间: 2013
• 期刊: ISIJ International
• 影响因子: 1.8
• 作者: M. Koyama;E. Akiyama;K. Tsuzaki
• 通讯作者: K. Tsuzaki

Hydrogen-assisted failure in a twinning-induced plasticity steel studied under in sito hydrogen charging by electron channeling contrast imaging

通过电子通道对比成像研究在原位充氢条件下孪晶诱导塑性钢的氢辅助失效

• 发表时间: 2013
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: M. Koyama;E. Akiyama;K. Tsuzaki;D. Raabe
• 通讯作者: D. Raabe

Effects of Static and Dynamic Strain Aging on Hydrogen Embrittlement in TWIP Steels Containing Al

• DOI: 10.2355/isijinternational.53.1268
• 发表时间: 2013-09
• 期刊: Isij International
• 影响因子: 1.8
• 作者: M. Koyama;E. Akiyama;K. Tsuzaki

Hydrogen-assisted quasi-cleavage fracture in a single crystalline type 316 austenitic stainless steel

• DOI: 10.1016/j.corsci.2013.06.018
• 发表时间: 2013-10-01
• 期刊: CORROSION SCIENCE
• 影响因子: 8.3
• 作者: Koyama, Motomichi;Akiyama, Eiji;Tsuzaki, Kaneaki
• 通讯作者: Tsuzaki, Kaneaki

TWIP鋼の水素脆化

TWIP钢的氢脆

• 发表时间: 2013
• 作者: 小山元道;秋山英二;津﨑兼彰
• 通讯作者: 津﨑兼彰