超強靱ナノ結晶粒バルク鉄鋼材料の創製

创造超坚韧纳米晶大块钢材

基本信息

批准号：
03J04009
负责人：
上路林太郎
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

マルテンサイト組織を加工・熱処理プロセスの出発組織に用いることを特徴とする新しいプロセスについて研究した。種々の炭素鋼(0.04-0.20wt%C鋼)に対して、マルテンサイトプロセスの適用を検討した。プロセス中の組織変化を調べた結果、冷間圧延時に新たに導入された大角粒界による初期結晶粒の分断(grain subdivision)が生じ、圧延方向に長く伸びたナノサイズの間隔を有するラメラ状組織が形成され、温間域焼鈍時の回復により等軸化した超徴細粒組織が形成されることが明らかとなった。従来の研究によれば、超微細粒組織の形成には大きな塑性ひずみ(相当ひずみ4以上)を導入する必要があるとされていたが、本研究により、マルテンサイトを出発組織とすることにより小さなひずみ(相当ひずみ0.8程度)でもナノメートルスケールのgrain subdivisionが生じることを示した。何故、マルテンサイト組織を出発組織とすると小さなひずみで結晶粒超微細化が達成されるのかを明らかにするために、マルテンサイト組織の特徴を詳細に検討した結果、マルテンサイト組織の特徴のひとつである過飽和固溶炭素の存在がgrain subdivisionを促進に必須であることが判明した。得られた複相超微細粒組織を有する鋼は、優れた強度-延性バランスを示し、さらに低温靭性も優れていた。超微細粒材の強化機構について明らかにしたほか、優れた強度-延性バランスの原因は、主として結晶粒超微細化による高強度化と、均一に分散した炭化物の存在による塑性不安定現象の発現抑制により説明された。

研究了一种以马氏体组织为起始组织进行加工和热处理工艺的新工艺。我们研究了马氏体工艺在各种碳钢（0.04-0.20wt%C 钢）中的应用。通过检查加工过程中的结构变化，发现由于冷轧过程中新引入的大角度晶界，导致初始晶粒发生晶粒细分，从而形成纳米级间隔延伸较长的层状结构。形成了轧制方向，并且表明通过温区退火期间的回复形成了等轴超细晶组织。根据先前的研究，需要引入较大的塑性应变（等效应变为4或更大）才能形成超细晶粒结构，结果表明即使在应变（等效应变约为0.8）下也会发生纳米级晶粒细分。为了阐明为什么以马氏体组织为起始组织时可以实现小应变的超细化晶粒，我们对马氏体组织的特征进行了详细的研究，发现马氏体的特征之一是研究发现，一些过饱和固溶体碳的存在对于促进晶粒细分至关重要。所得的具有多相超细晶粒组织的钢显示出优异的强度和延展性平衡，并且还具有优异的低温韧性。除了阐明超细晶材料的强化机制外，其优异的强度-延展性平衡的原因主要是由于超细晶粒尺寸导致的高强度和由于均匀分散的碳化物的存在而抑制塑性不稳定性。