Fracture mechanism in stronger and tougher steel controlled the size of crystal grains and their shape and orientation

更强韧钢的断裂机制控制着晶粒的尺寸及其形状和方向

• 批准号: 23360312
• 负责人: INOUE TADANOBU
• 金额: $ 12.15万
• 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: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23360312/
• 关键词: 靭性; 材料強靭化; 組織制御; 結晶粒微細化; 低合金鋼; フェールセーフ設計; 材料の強靭化; 破壊制御; き裂伝播抑制; フェールセーフ機能; 材料の強靱化; 破壊; き裂伝播

Structural metallic materials are usually used for key components with the highest requirements for reliability and safety. However, strength and toughness in materials are strongly correlated, and toughness decreases with increasing strength. In the present study, a high-strength low alloy steel with ultrafine elongated grain structures was fabricated by caliber rolling at warm working temperature, and the strength-toughness balance of the developed steel was remarkably improved compared with conventionally structural materials. This enhanced toughness is attributed to fracture mechanisms of the crack-arrester type, which arrests the propagation of a main crack associated with the unique hierarchical anisotropic nanostructures induced by the caliber rolling. In conclusion, the strength-toughness balance was improved by refining crystal grains and controlling their shape and orientation. The stronger and tougher fail-safe steel was developed, and its fracture mechanism was made clear.

结构金属材料通常用于可靠性和安全性要求最高的关键部件。 然而，材料的强度和韧性密切相关，并且韧性随着强度的增加而降低。在本研究中，通过温工作温度的口径轧制制造了具有超细拉长晶粒结构的高强度低合金钢，与传统结构材料相比，所开发的钢的强度-韧性平衡得到了显着改善。这种增强的韧性归因于裂纹阻止器类型的断裂机制，该机制阻止了与口径滚动引起的独特分层各向异性纳米结构相关的主裂纹的扩展。总之，通过细化晶粒并控制其形状和取向来改善强度-韧性平衡。开发出更强韧的故障安全钢，并明确了其断裂机制。

项目成果

Delaminating Crack Paths in Ultrafine, Elongated Ferritic Steel

超细细长铁素体钢中的分层裂纹路径

• DOI: 10.2355/isijinternational.53.2272
• 发表时间: 2013
• 影响因子: 1.8
• 作者: C. Wang; Q. Hai; T. Inoue
• 通讯作者: T. Inoue

超微細フェライト―セメンタイト組織鋼のシャルピー衝撃特性

超细铁素体-渗碳体结构钢的夏比冲击性能

• 发表时间: 2012
• 作者: 井上忠信;木村勇次;落合庄治郎
• 通讯作者: 落合庄治郎

加工プロセスによる組織微細化と材料の強靱化

通过加工过程实现微观结构细化和材料增韧

• 发表时间: 2011
• 作者: 井上忠信; 木村勇次
• 通讯作者: 木村勇次

加工プロセスによる組織微細化と材料の強靭化

通过加工过程实现微观结构细化和材料增韧

• 发表时间: 2011
• 作者: 井上忠信; 木村勇次
• 通讯作者: 木村勇次

加工ひずみ制御による微細粒鋼の創出

通过控制加工应变制造细晶粒钢

• 发表时间: 2014
• 作者: 井上忠信