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

超细拉长晶粒结构失效安全钢的延迟断裂机制

基本信息

批准号：
19H02468
负责人：
木村勇次
金额：
$ 11.15万
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 Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H02468/
关键词：
構造・機能材料材料加工・処理鉄鋼材料水素脆化

项目摘要

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。

这项研究旨在澄清具有故障功能功能的钢钢（钢（FS）钢的破裂行为的延迟裂缝行为，即使组件的一部分破裂或断裂，组件本身也不会完全破裂，如果它的负载低于指定的负载。去年年底，为了拧紧使用0.4％C-2％Si-1％CR-1％MO钢的螺栓型环形标本，直到2023年2月。这些标本的延迟裂缝行为被观察到延迟的裂缝行为，并在延迟的脱水效果中进行了延迟的相关性，并进行了延迟的效果。定期收集的测试标本的螺栓形环形样品，并进行了浸入的测试样品，进行了拉伸测试以研究样品的损伤状态。将所有这些标本分为小块以研究氢进入途径，并在每个分段位点测量氢含量。结果，尽管氢入侵是破坏延迟的因素，但可以证实，当使用实验室中的氢充电方法中，氢量小于预期的氢（平均氢）时，会发生延迟破坏。也就是说，这表明从缺口的表面局部穿透到应力浓度部分的氢会导致分解延迟。此外，从2020年3月开始的日本风化测试中心宫岛检查中心开始的2000 MPA FS螺栓拧紧身体的空气曝光实验尚未被确认，因为2021年6月确认了一个螺栓的延迟破坏，并且尚未确认破裂。