Mechanism of delayed fracture in fail-safe steel with an ultrafine elongated grain structure

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本研究では、「部材の一部が破壊・破損しても所定の荷重以下であれば部材そのものは完全に破断しない」というフェールセーフ機能を有する鋼（フェールセーフ（FS）鋼）の遅れ破壊挙動の解明を目的とする。今年度は、0.4%C-2%Si-1%Cr-1%Mo鋼材を用いて量産試作した1800 MPa級FS材および調質材のボルト型環状切欠試験片の締付け体について、昨年度末からつくば市の物質・材料研究機構内の暴露場で開始した大気暴露実験を2023年2月まで継続した。これら試験体の遅れ破壊挙動を観察するとともに、定期的に試験体を回収し、遅れ破壊と水素侵入挙動の関係を調査した。また、ラボで、同ボルト型環状切欠試験片の締付け体の浸漬実験も実施した。定期的に回収した試験体と浸漬実験した試験体については、引張試験を実施して試験体の損傷状態を調査した。これらすべての試験体は水素の侵入経路の調査のために、細かく分割して、その分割部位ごとで水素量を測定した。その結果、遅れ破壊には水素侵入が要因であるものの、ラボでの水素チャージ法による水素脆化試験法で想定される許容水素量（平均水素量）よりも少ない水素量で遅れ破壊が発生することが確認された。すなわち、これは、切欠部表層部から応力集中部に局所的に侵入する水素が遅れ破壊を引き起こすことを示唆するものであった。さらに2020年3月から日本ウェザリングテストセンター宮古島試験場で開始した2000 MPa級FSボルト締付け体の大気暴露実験については、2021年6月にボルト1本の遅れ破壊が確認された後は破断が確認されておらず、継続中である。