Challenging Ultra Grain Refinement of High Temperature Phase (Austenite) in Carbon Steels

碳钢中高温相（奥氏体）的挑战性超晶粒细化

基本信息

批准号：
22K18888
负责人：
辻伸泰
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、高温相であるため結晶粒超微細化が困難であった炭素鋼のオーステナイト相の結晶粒超微細化に挑戦し、平均粒径1μm以下のオーステナイト組織を作製する事である。中Mn低炭素鋼に対して、巨大ひずみ加工した低温相の急速加熱・急速冷却、またはA3温度直上での強加工による結晶粒超微細化を試みる。原子拡散が活発となる高温では、転位の消滅(回復)や再結晶・粒成長が短時間で進行するため、高温相の結晶粒超微細化は困難である。金属・合金の高温相の結晶粒超微細化を達成したという報告はなく、本研究は挑戦的研究として大きな意義を有している。オーステナイトは鋼の熱処理の基本となる組織であり、結晶粒超微細化を達成できれば、超微細粒オーステナイトからの相変態という新しい研究分野が開拓される。また、卓越した力学特性を有する最終組織が実現できる可能性が高い。第１年度である2022年度は、3-6wt%のMnを含む中Mn低炭素鋼を用い、高温相オーステナイトの結晶粒超微細化に挑戦した。Mnはオーステナイト安定化元素であり、その添加によりオーステナイト単相領域の下限温度であるA3点(純鉄では 911°C)が低下する。これにより回復・再結晶・粒成長を抑制し、結晶粒超微細化が実現できる。オーステナイトの結晶粒超微細化のために以下の加工熱処理法を用いた。低温組織に対して巨大ひずみ加工を施し、ソルトバスを用いたA3点直上温度への急速加熱・短時間熱処理を行なって、超微細粒オーステナイト組織を実現する。この結果、中Mn鋼において高温相オーステナイトの結晶粒径を１μm程度まで微細化することが可能であることを明らかにした。この成果を純コバルトに対して応用し、コバルトの高温FCC相を室温で安定化することに成功した。また、高温強加工による結晶粒微細化の実験において、高温変形中の動的相変態の発現理由に関する重要な成果も得た。

本研究的目的是通过尝试将碳钢的奥氏体相超细化，形成平均晶粒尺寸为1μm以下的奥氏体组织，因为碳钢的奥氏体相是高温相，因此难以超细化。 .对于中锰、低碳钢，我们尝试通过对低温相进行大应变加工的快速加热和快速冷却，或者在A3温度以上的强烈加工，使晶粒超细化。在原子扩散活跃的高温下，位错消失（回复）、再结晶、晶粒生长会在短时间内进行，因此高温相中的晶粒超微细化变得困难。目前尚未见金属及合金高温相实现晶粒超细化的报道，本研究作为一项具有挑战性的研究具有重要意义。奥氏体是钢热处理的基本组织，如果能够实现超细晶粒细化，将开辟一个新的研究领域：超细晶奥氏体的相变。此外，很有可能获得具有优异机械性能的最终结构。第一年，即2022年，我们尝试使用含3-6wt%Mn的中锰低碳钢来实现高温奥氏体晶粒超细化。 Mn是奥氏体稳定元素，其添加降低了奥氏体单相区下限温度A3点（纯铁为911℃）。这抑制了回复、再结晶和晶粒生长，从而可以实现超细晶粒。采用以下热处理方法来超细化奥氏体晶粒。通过对低温组织进行大应变处理，然后使用盐浴快速加热和短时间热处理至略高于A3点的温度，获得超细晶粒奥氏体组织。结果表明，中锰钢中高温奥氏体相的晶粒尺寸可以细化至1μm左右。通过将此结果应用于纯钴，我们成功地在室温下稳定了钴的高温 FCC 相。此外，在高温强烈变形晶粒细化实验中，对于高温变形过程中动态相变的原因也取得了重要成果。

项目成果

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Study on the abrupt loss of uniform elongation in ultrafine grained pure aluminum

超细晶纯铝均匀伸长率突变的研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
S Gao; S Hakamata; R Gholizadeh; Y Bai; M H Park; S Yoshida;N Tsuji
通讯作者：
N Tsuji

Possibility of fully recrystallized ultrafine grained steels managing both high strength and large ductility

完全再结晶超细晶粒钢同时具有高强度和高延展性的可能性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nobuhiro Tsuji
通讯作者：
Nobuhiro Tsuji

複相組織を有する中Mn鋼の残留オーステナイト分率と変形挙動の関係

多相组织中锰钢残余奥氏体分数与变形行为的关系

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
中瀬仁太;朴明験;辻伸泰
通讯作者：
辻伸泰

McGill University(カナダ)

麦吉尔大学（加拿大）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Rediscovery of Hall-Petch strengthening in bulk ultrafine grained pure Mg at cryogenic temperature: A combined in-situ neutron diffraction and electron microscopy study

低温下大块超细晶纯镁的霍尔-佩奇强化的重新发现：原位中子衍射和电子显微镜相结合的研究

DOI：
10.1016/j.actamat.2022.118243
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
9.4
作者：
Zheng Ruixiao;Gong Wu;Du Jun;Gao Si;Liu Maowen;Li Guodong;Kawasaki Takuro;Harjo Stefanus;Ma Chaoli;Ogata Shigenobu;Tsuji Nobuhiro
通讯作者：
Tsuji Nobuhiro