温間圧延による超微細粒鋼板の試作

　これまでに我々のグループでは、小型試料を用いた基礎実験により、結晶粒微細化の基本原理を解明するとともに、多方向から加工して材料中に大きな歪を広範囲に導入することにより結晶粒超微細化が可能であることを明らかにしてきた。それらの知見をもとに、実用寸法の材料において結晶粒の超微細化を実現するためのコンセプトとして「温間多方向加工《という新しい製造プロセスを提案し、昨年には民間の実生産設備を用いて18mm角の棒材の製造に成功し、本ニュース(No.32)でも紹介した。
　我々は更に広い用途･分野への応用を視野に入れ、これまで難しいとされてきた板厚10mm以上の鋼板での結晶粒超微細化を本プロジェクト第１期の目標として掲げてきた。そして今回、既存の研究圧延機を用いて２方向から温間多パス圧延することによって、ほぼ均一の超微細結晶粒組織からなる板厚18mmの鋼板を試作することに初めて成功した。

試作鋼板の特性

　試作鋼板の外観を図１に示す。寸法は厚18×幅75×長1800(mm)である。図２に板厚中央部のSEM組織(C断面)を示す。直径約0.6μmの超微細フェライト粒と分散した第２相セメンタイト粒子からなる微細複相組織であり、鋼板表面近くから中心部までほぼ一定の組織が得られた。
　図３の引張試験結果に示すとおり、結晶粒微細化によって降伏強さは従来鋼の２倊以上の780MPa、引張強さは790MPaを達成し、5%以上の均一伸びを確保することもできた。これまでの研究により、均一伸び向上にはセメンタイトの微細分散が重要な役割を果たしていることがわかっている。

今後の課題

　今回の結果は、超微細結晶粒からなる鉄鋼材料を工業的に実現するための大きな一歩となる成果であると同時に、今後取り組むべき課題をあらためて明確にした。低降伏比をどう実現するか、温間加工により発達する集合組織をどう制御するか、より効果的に材料内部に歪を導入して超微細粒化を達成するにはどうしたらよいか、などである。そのために、新しい加工プロセスの開発も含めた取り組みを継続し、実用化につながる総合技術の提案を目指す。

　4．秋期学会開催報告

入江　宏定

　ＳＴＸ２１プロジェクト１期は最終年度を迎え、材料創製＊構造体化＊評価のスパイラル型基礎研究も、一段と内容の充実した成果を結実しつつある。ここでは平成１３年度国内諸学会の秋季講演大会での印象と成果に対する反響について集約して報告する。

【８０キロ鋼】

　鉄鋼協会では、超細粒鋼国際会議(ISUGS)と連続した結果、世界各国の代表的研究者が参集し、超細粒鋼の活発な議論が行われた。変態および再結晶による微細組織形成過程の基礎研究が一段と進み、同時に超細粒鋼板の作製とその機械的性質についてNIMSの他、韓国からも発表があった。また、STX21研究の特徴である多方向加工研究および凝固からの組織制御研究に関心が高まりつつある。今後、ISGUSとICASS（’01 11月号参照）が交互に隔年毎に開催が予定され、超鉄鋼研究の国際的リンクが確実に期待される。溶接学会では、レーザ関連発表が多くホットな状況の中でのパルス変調型レーザ溶接法の提案は効果的であった。継手評価関連では残留応力関連セッションに活気が戻りつつある。アーク溶接関連でも材料や構造物を念頭において高効率小入熱・安定溶接への気運が企業でも高まっており、１期成果を展開した次期プロジェクトへの期待が大きいことを実感した。

【１５０キロ鋼】

　鉄鋼協会；遅れ破壊関連発表では、継続して報告してきたワイブル応力による遅れ破壊特性評価法が一般に認められる方向になってきた。新たに報告した、熱処理のみによる遅れ破壊特性に優れたマルテンサイト組織には多くの質問があり、これまで以上に遅れ破壊研究グループへの期待の高さが伺われた。疲労関連では、２０kHzの超音波と１kHzの高速油圧サーボ試験機によるギガサイクル疲労特性を初めて報告し、加速試験の可能性が注目を集めた。金属学会；TEM、AFM、超微小硬さ試験機によるナノ解析の成果を報告した。１５０キロを特徴付けるナノ解析は益々注目されるようになってきた。鉄鋼用に開発してきたTEMによるナノスケール分析の要求が強かった。超微小硬さの会場では、終了後に若い研究者が自分の成果を基に活発な情報交換をしていた。腐食防食協会；水素の可視化と高強度鋼の水素吸蔵特性の報告を行った。

【耐熱鋼】

　鉄鋼協会において、フェライト鋼に関して大学関係者による発表が多かったことが印象的である。しかも、大学からの発表のほとんど全てが650℃級の発電プラント用フェライト鋼を対象としており、超鉄鋼テーマを基にした大学＊機構連携が今後大いに期待できる。超鉄鋼からは、クリープ変形挙動解析を中心に今回も多くの発表を行った。中でも、従来のフェライト鋼は0.1%程度の炭素を含有しており、粒界やラス境界に析出するM23C6炭化物は粗大化速度が大きく組織の上均一化を招き易いという観点から、炭素無添加とした材料のクリープ強度特性を数件発表した。微細窒化物や金属間化合物の析出物のみの方が組織を長時間まで安定に維持できることやクリープ強度が飛躍的に向上することを示した点が高く評価された。

【耐食鋼】

　腐食防食協会、鉄鋼協会、金属学会、電気化学会、溶射協会で発表を行った。対海浜環境耐候性鋼では、鉄鋼各社からNi添加の提案が続いたが、NIMSではAl、Si添加などリサイクル性を重視した発表を行った。耐候性鋼のさびのキャラクタリゼーションが注目され、安定化した耐候性さびでは一定の見解が得られてきたが、Ni添加による対海塩防食機構とさびの安定化過程の解明が上十分である。N添加ステンレス鋼では、新たに13%Cr、18 Cr-15Mn 鋼を基本とし、常圧の窒素ガス雰囲気処理のマルテンサイトあるいはオーステナイトNiフリーステンレス鋼の創製の報告を行い、耐食性改善の成果を発表した。企業からも類似鋼の製造の報告があり、省資源元素としてのNへの関心が高まっている。さらに、固溶窒素の防食機構の報告も行った。

5．センター便り

受 賞 報 告

　材料創製研究グループ鈴木　健太は、「改良9Cr-1Mo鋼のクリープ強度に及ぼすZ相析出の影響《により、平成13年9月23日、日本鉄鋼協会から学生ポスターセッション優秀賞を戴きました。
　材料創製研究グループ遠山　英明は、｢析出強化型15Crフェライト鋼の強度特性に及ぼすC及びNの影響｣により、平成13年9月23日、日本鉄鋼協会から学生ポスターセッション優秀賞を戴きました。
　耐食材料研究グループ長澤　慎は、「腐食環境シミュレーションシステムの開発＊海浜大気環境における鋼の腐食におよぼす環境因子の影響＊《により、平成13年9月23日、日本鉄鋼協会から学生ポスターセッション優秀賞を戴きました。