Characterization of the interaction mechanism between carbon cluster and dislocation in steel

钢中碳簇与位错相互作用机制的表征

• 批准号: 22KJ2381
• 负责人: 河原 康仁
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2381/
• 关键词: 鉄鋼材料; 透過型電子顕微鏡; 炭素クラスター; 炭化物; 強化機構

低炭素鋼はフェライトの高温域から焼き入れし、50 ℃といった低温で時効処理を行うと、炭素クラスターが発現するなどして、200 MPaも強度上昇する。2021年度に実施したその場引張TEM観察において、転位が炭素クラスターに対して大きく張り出す様子を直接観察することに成功し、炭素クラスターが高強度化に直接寄与することを実証するに至った。また、ピーク強度以降において、炭素クラスターの中心部にε炭化物が析出する様子が観察され、炭素クラスターが鉄鋼材料の強度上昇に寄与するだけでなく、ε炭化物の分散状態を左右することが判明した。この結果を受けて、2022年度では、200 ℃で時効処理を行った低炭素鋼中の生成相の微細構造を、原子分解能STEM法によって解析することに取り組んだ。200 ℃は、マルテンサイト鋼の靭性改善の際に行われる低温焼き戻し処理の温度であり、遷移炭化物であるε炭化物の析出によって特徴づけられる。原子分解能STEM観察を行うことにより、200 ℃時効材においても、炭素クラスターとε炭化物が共存することが判明した。炭素クラスターが体心正方晶構造を有することが明らかとなり、炭素のZener-orderingが進行することで、炭素クラスターが生じることが判明した。また、安定相であるθ炭化物とε炭化物の相関についても、その場加熱TEM法および原子分解能STEM法を用いることで解析を行い、ε炭化物がθ炭化物の前駆体として寄与することが明らかとなった。本結果の詳細については、Acta Materialia誌、252巻 118919号に公開している。

当低碳钢从铁素体的高温范围淬火，然后在50摄氏度的低温时效时，出现碳簇，强度增加200MPa。在2021年进行的原位拉伸TEM观察中，我们成功地直接观察到位错如何从碳团簇中显着突出，并且我们能够证明碳团簇直接有助于高强度。此外，在达到峰值强度后，观察到ε碳化物在碳簇的中心析出，并且发现碳簇不仅有助于提高钢材的强度，而且还影响ε碳化物的分散状态。基于这些结果，我们在 2022 财年利用原子分辨率 STEM 分析了 200 °C 时效低碳钢中形成相的微观结构。 200℃是为了提高马氏体钢的韧性而进行的低温回火处理的温度，其特征是析出作为过渡碳化物的ε碳化物。原子分辨率 STEM 观察表明，即使在 200 °C 老化材料中，碳簇和 ε 碳化物也共存。研究表明，碳团簇具有体心四方结构，并且碳团簇是由碳的齐纳有序形成的。我们还使用原位加热TEM和原子分辨率STEM分析了稳定相θ碳化物和ε碳化物之间的关系，发现ε碳化物是θ碳化物的前驱体。该结果的详细信息发表在 Acta Materialia，第 252 卷，第 118919 号中。

项目成果

Influence of nitrogen addition on the temperature dependences of hardening mechanisms in austenitic stainless steels

添加氮对奥氏体不锈钢硬化机制温度依赖性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Yasuhito Kawahara;Shunya Kobatake;Chikako Takushima;Jun-ichi Hamada;Kenji Kaneko
• 通讯作者: Kenji Kaneko

その場引張TEM法によるAl-Mg-Si-Cu合金における析出強化の解析

原位拉伸 TEM 法分析 Al-Mg-Si-Cu 合金中的沉淀强化

• 发表时间: 2021
• 作者: 河原康仁;佐藤幸生;寺西亮;金子賢治;宍戸久郎
• 通讯作者: 宍戸久郎

Al-Mg-Si合金の析出過程に及ぼす Cu添加の影響

Cu添加量对Al-Mg-Si合金析出过程的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 河原康仁;吉川有太;金子賢治
• 通讯作者: 金子賢治

Characterization of age hardening mechanism of low-temperature aged low-carbon steel by transmission electron microscopy

透射电镜表征低温时效低碳钢时效硬化机理

• DOI: 10.1016/j.matchar.2021.111579
• 发表时间: 2022
• 期刊: Materials Characterization
• 影响因子: 4.7
• 作者: Yasuhito Kawahara;Takuya Maeda;Keisuke Kinoshita;Jun Takahashi;Hideaki Sawada;Ryo Teranishi;Kenji Kaneko
• 通讯作者: Kenji Kaneko

鉄鋼材料における炭素クラスターを介した炭化物の析出機構の直接観察

通过钢材中的碳簇直接观察碳化物析出机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 河原康仁;高橋淳;澤田英明;金子賢治
• 通讯作者: 金子賢治