Design of high fatigue strength ferrite-martensite steel based on microstructural control and strengthening mechanisms

基于显微组织控制和强化机制的高疲劳强度铁素体-马氏体钢设计

基本信息

批准号：
22KJ1400
负责人：
段野下宙志
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に引き続いて、極低炭素マルテンサイト鋼を用いて、金属材料中の結晶欠陥の一種である転位の存在によって材料強度が増す「強化機構」に関する検討を続けてきた。昨年度までの研究により、転位強化を議論する上では、単純引張変形中に発達する転位組織の持つ特徴、たとえば転位の密度のみならず配列や性格などの因子も重要であることが強調された。この解析には、変形中のその場解析を可能とする中性子回折を用いた。今年度は、この結果を踏まえて明らかとなった「転位の単位長さあたりの強度向上への寄与度」の変形中の変化に関するモデルを立案した。また、繰り返し変形に伴う転位組織の発達挙動についても調査した。まず、転位による強化機構を説明する上でよく用いられるTaylorの式における係数αが、変形中に変化すること、ならびに、その変化挙動は変形前のマルテンサイトが焼戻しされているか否かによって異なることを明らかにした。係数αが転位組織に依存して変化することはこれまでも定性的に理解されてきたが、本研究で定量的に明らかにしてきた転位組織を表現するパラメータを用いることで、αの変化挙動を説明することに成功した。その変化挙動は、焼入れ材あるいは300°C焼戻し材と500°C焼戻し材とで大きく異なり、そこで重要なのは転位セルの体積分率、転位配列のランダム性、そして転位のらせんおよび刃状成分の分率であった。さらに、金属材料の疲労挙動を議論する上で、特に転位組織の発達過程で重要とされる初期の数千サイクルにおける繰り返し変形に伴う転位組織発達について調査を進めた。サイクル数の増加に伴う転位組織の発達挙動を、転位組織パラメータの変化により明らかにした。また疲労変形中に測定できたひずみ変化より、単純引張変形時との差について調査した。

继去年以来，我们使用超低碳马氏体钢，继续研究通过金属材料中的晶体缺陷之一位错的存在来提高材料强度的“强化机制”。去年的研究强调，在讨论位错强化时，简单拉伸变形过程中产生的位错结构的特征（例如位错密度以及排列和特性等因素）很重要。该分析使用中子衍射，可以在变形过程中进行原位分析。今年，基于这些结果，我们开发了一个模型，用于了解变形过程中“位错对单位长度强度提高的贡献”的变化，这一点已经变得清晰。我们还研究了由于重复变形而导致的位错结构的发展行为。首先，泰勒方程中的系数α，常用于解释由于位错、变形过程中的变化而产生的强化机制，其变化行为根据变形前的马氏体是否显露而不同。已经定性地理解了系数α根据位错结构而变化，但是通过使用本研究中已经定量地阐明的表达位错结构的参数，可以阐明成功解释的α的变化行为。淬火或300℃回火材料与500℃回火材料的变化行为有很大差异，重要因素是位错单元的体积分数、位错排列的随机性以及位错的螺旋和边缘成分的比例。率是此外，在讨论金属材料的疲劳行为时，我们研究了在最初的几千个循环中由于重复变形而导致的位错结构的发展，这在位错结构的发展过程中尤为重要。通过位错结构参数的变化阐明了位错结构随循环次数增加的发展行为。此外，我们还研究了疲劳变形和简单拉伸变形期间测量的应变变化之间的差异。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

中性子回折を用いた焼入れ焼戻しマルテンサイト鋼の変形中の転位組織解析

利用中子衍射分析调质马氏体钢变形过程中的位错结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
段野下宙志;ハルヨステファヌス
通讯作者：
ハルヨステファヌス

ラスマルテンサイト鋼における引張変形中の転位強化係数αの変化

板条马氏体钢拉伸变形过程中位错强化系数α的变化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
段野下宙志;長谷川寛;樋口翔;松田広志;川崎卓郎;ハルヨステファヌス;梅澤修
通讯作者：
梅澤修

引張変形による18Ni焼戻しマルテンサイトの転位組織変化

拉伸变形导致 18Ni 回火马氏体位错结构变化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
段野下宙志;長谷川寛;樋口翔;松田広志;川崎卓郎;Stefanus Harjo;梅澤修
通讯作者：
梅澤修

Evolution of dislocation structure determined by neutron diffraction line profile analysis during tensile deformation in quenched and tempered martensitic steels

通过中子衍射线轮廓分析确定调质马氏体钢拉伸变形过程中位错结构的演变

DOI：
10.1016/j.msea.2022.143795
发表时间：
2022
期刊：
Materials Science and Engineering: A
影响因子：
0
作者：
Dannoshita Hiroyuki;Hasegawa Hiroshi;Higuchi Sho;Matsuda Hiroshi;Gong Wu;Kawasaki Takuro;Harjo Stefanus;Umezawa Osamu
通讯作者：
Umezawa Osamu

islocation structure analysis by neutron diffraction during tensile deformation in 18Ni martensitic steel

18Ni马氏体钢拉伸变形过程中的中子衍射异位结构分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroyuki Dannoshita;Hiroshi Hasegawa;Sho Higuchi;Hiroshi Matsuda;Takuro Kawasaki;Stefanus Harjo;and Osamu Umezawa
通讯作者：
and Osamu Umezawa