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[NRIMNews1982-02.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/3c521984-d7b0-4691-b104-30367fc53b6e/download)

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荒木 慎介

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[金材技研ニュース 1982 No.2](https://mdr.nims.go.jp/datasets/53bf7698-c404-4db8-b878-78569aa9eb94)

## Fulltext

金属技研ニュース　1982　No.2i〇一．ゼEoo一一〇［ω［o．ρ○コーooo－o“あoωoo一］o－Eo－ooO］一〇〇’0E0f000眈o〇一一〇〇一〇一眈○眈ωEo．但≧聖三…ω…Z－ooω］0f←■■二F破壊事故の原因を追求する金属材料の法医学　　　　　　　　国立研究所のもう一つの役割　技術の高厘な発達にもかかわらず　　　　　　　　発生する破填ウ故　数百人の乗客を乗せて離着陸を繰り返すジャンボジェット機，高温で高速回転する発動機，数千m3の石油を貯える石油タンク，核分裂が進行する原子炉等々の装置や構造物は，万一それが破損した場合，それ自身の損害が莫大であるばかつでなく，人的被害をもたらす危険性も極めて大きい。このため，重要な装置や構造物は，設定した使用期問中，安全確実に機能することが特に大切であつ、設計，製作に際しては，実際の使用条件下で各部材がどのような強度や信頼性を持つかが，詳細に検討されている。しかし，それでも現実に部材の損傷に基づく事故は発生している。　享故根絶に求められる材料の　　　　　健康診断・治療・予防のシステム化　都材の予期しない損傷のために生じた破壊事故の中には，既に同種の事故を別の分野で経験済で原因や対策が解明されていながら，その周知徹底が不十分であったために発生したもの，また，装置や構造物の犬型化，高性能化，使用条件の苛酷化、新技術の採用などのため，従来技術では予測し得ずに発生したものなどが含まれている。このため，重要破壊事故の発生を防ぐためには，各事故について必らず綿密な原因調査を行い，その結果をできる限り公開し，周知させることが大切である。　破壊事故原因の解析は，さまざまな事故の解決に際して活躍する法医学のようなものであり，それ自身，広汎な知識と高度な技能を必要とする技術分野である。このため，より優れた解析手法の確立とともに，解析のシステム化，事故例ならびに対策例の収集解析，これらを基にした事故防止システムの確立などが，強く求められている。　技術と学問の橋わたしを通じて　　　　　　　　■故根絶への貢献　当研究所は，国立研究所としての中立的性格から，国民の安全と福祉に影響の大きい重要事故の原因について，公的機関からの要請により，これまでにも数多くの鑑定・調査に寄与してきた。たとえば，小型航空機のプロペラ折損による不時着事故，大型旅客機の昇降舵破損による離陸失敗事故，ヘリコプタの回転翼軸破断による墜落事故，走行中の鉄道車輪の割損事故，ビルのガス爆発事故，石油タンクの破壊事故等について，疲れ試験部をはじめとする関連分野の専門家が協力し，掘り下げた検討を行って事故原因究明に貢献した例は多い。　金属材料についての多方面にわたる知識と実用材料に関する最も信頼できる特性データを兼ね備えた当研究所として，この分野で応分の寄与をすることは当然の責務であるが，一方，これらの調査を通じて技術的，学術的に新しい着想が得られることも多く，研究面からの取つ組みも重要な課題であり，その成果は事故解析に反映されている。一1一破壊事故解析とフラクトグラフィ定量破面解析の重要性　一般に材料が破壊するときには，その材質や負荷条件などによつ定まる優先的な破壊メカニズムがあり，結果として破面にはそれぞれ特徴的なパターンが残されるのがふつうである。たとえば荷重の繰返しにつれて小さなき裂が進展し，遂には全体の破壊に至るメカニズムは疲れ破壊としてよく知られている。この場合，破面上にはき裂の漸進的な成長の跡として，細かい縞もよう（ストライエーション）が残される。　そこで装置や機械が何か原因不明の破壊を生じたとき，材料の破面上からそのような特徴的パターンを読みとり，破壊原因に関する情報を得ることが出来る。実のところ，これはフラクトグラフィと呼ばれ，古くから事故解析に，また最近では破壊現象の解析全般に広く用いられている手法である。　金属材料の破面には数十倍程度の低倍率で十分識別できるものから，数万倍まで拡大しなければ判らないような細かいものまで，多くの特徴的パターンが現れる。この中にはストライエーションのように，縞もようの問隔がき裂の進行速度に対応することから，その寸法を測定して破壊時の負荷の大きさ等に関する定量的解析に役立てうるものもあるが，現状では裏付けデータ不足のため破壊の解析としては’定性的にしか利用できないものも多い。　たとえば図は飛行申のヘリコプタが後部回転翼ブレード／’μ　　　　　　　　破断箇所＼わ　・図へりコプタの後部圓転翼破損の修1」取付部のハブが折れたため操縦不能となり墜落した場合である。このハブは中空管状のマルエージ鋼製で，破断箇所には構造上，曲げ荷重の繰返しのみが作用すると考えられた。詳細調査の結果，ハブの破壊は表面の腐食ピットを起点とした疲れ破壊であって，破面には写真に示すように起点からの距離により異なったフラクトグラフィ的特徴が見出された。　ところで，この種類の材料ではストライエーションによる疲れ破壊は，き裂先端の作用応力の程度を表す応力拡大係数という値が約21MPa・m’”以上にならないと起らず，それ以下ではマルテンサイトなどの微視組織界面に沿った破壊となる。本例の場合も点線の半だ円状の部分を境界として特徴の変化が認められ，これからこの場合の作用応力は約390MPaであったと推定でき，ストライエーションの間隔などその他の情報と合わせて解析の参考とすることができるのである。　フラクトグラフィは破壊事故の原因遺求にも，また破壊そのものの研究手段としても広く用いられているが，これを定量的に行い得るとき極めて効果的な手法になる。このような定量破壊解析のためには破面情報の定量化と各種材料，破壊条件における系統的データの充実が基本的に重要となるため，疲れ試験部ではこの立場からの努力も継続していく方針である。写真ハブの疲れ破面スボットニュース　　　γ鉄とα鉄の再結晶の相異　金属材料が製品になるまでに加工や熱処理を経ると，再結晶と呼ばれる現象によって縞晶粒が微細化したり，結晶の方向をそろえて好ましい性質を持たせることができる。再結晶のメカニズムの常識は変形帯と呼ばれる不均一に変形を受けた部分に再結晶が生じるため，移動しやすい大傾角粒界ができるとするもので，α鉄ではこの立場で新しい再結晶粒の方洋ilを説明することができる。当研究部の最近の研究緒果では，このような常識はγ鉄では成り立たない。その理由は再結晶の結晶粒界が移動するにつれ，双晶ができて全く新しい大傾角粒界を生み出す。これが再結晶を支配するからである。含金元素，加工度，溜し度を変えると双縞のできやすさが変化するので，双轟による再結晶の制御も可能となる㌔　　　　（強力材料研究部）　高性能Nb．Sn超電導線材の新製法　強磁界趨電導磁石用線材として開発が進められている複合加工M茗Sn線材は12丁以上の磁界での臨界電流の低下が著しいのでその特僅改善が望まれている。今回，Cu－SnマトリックスにO．2～O．5％のT1を添加するとTiがNb芯の閥囲に生成されるNb・Sn層中に急速に拡敵し凝集することを見い出した。その緒果，2垂丁の高い1臨界磁界が得られ，また，15丁以上での臨界電流が1桁高められた。従来言式みたNb芯への含金添加による特性改善では，芯への加工性が低下し，また，Nb含金芯を電予ビーム等により溶製する手闘を必要とした。今回の製法はこのような間題点をすべて解決し，極めて簡単にNb．Sn趨電導線材の強磁特性を改善しうる方法として実用化が容易であり，核融含マグネット等の多くの応用に著しく貢献すると期待される。（極低温機籍材料研究グループ）　難加工材のための新押出し加工法　センダストやアルニコ5合金などは，通常の方法では塑佳加工ができないかあるいは非常に困難である。しかしこれらの材料も，圧縮応力（瀞水圧応力）下では高温で加工が可能となる。そこでビレットに側方圧力を加えかつ，温度の低下を防いで抑出し加コニする方法（特許第I034498）を考案した。この方法は，コンテナーとビレットの間に圧力媒体と溢度保持の働きをする固体の中間材を挿入し，この中間材に圧力を付加しながらビレットを押出すものである。これによってセンダスト，アルニコ5合金等につき，1200℃で抑出し比5～25の郭咄しを行ったところ，丸棒，四角棒及びL字彩，コの字形の断面を持つ異形材の健全な押出し材を得ることができた。　（金属加工研究都）鉄鋼中の極微量硫黄の定量　最近，低硫鋼の製造技術の闘発が盛んに行われるにつれて，その微最硫黄の絶対値を保証しうる正確な定最法の確立が強く要請されている。　当研究部では硫酸バリウム重量法を利用した同位体希釈・スパークイオン源質量分析法による定最法を検討した。試料溶解に使用する酸の硫黄定量への影饗，スパイク溶液の調製法，その添加量等について詳細に検討し，IO　gの試料でO．2ppmまで定最できる方法を確立した。硫黄含有量0．0005（％）以」二の試料にたいしては精度は5（％）以内，それ以下の硫黄含有量の試料にたいしては8（％）以内で定量できる。　　　　（金属化学研究部）本邦初の連続製鋼プラントの試験始まる　白動車スクラップの再生を無公害に経済的におこなう方法として当研究所が開発した「禽動箪スクラップ等を原料とする連続製鋼技術」が，新技術闘発事業団の委託開発課題として三菱重工業㈱に委託されていたが，その実験プラントがこのほど連続楳業に入った。このプラントはキュポラ，製鋼炉，鋳造機からなる一貨連続システムであ＾），月産10000屯の規模を有する。本技術により製品品質の向上と大1鰯なコスト減が期待されており，操薬実験の結果が持たれている。本技術は無電力製鋼法としても注目され，さらに将来の製鉄所の一貨連統化への引金になることも予想される。　　　　　　　　　　　　　　（工業化研究部）咄願公開発明の紹介】精錬原料の連続的予熱また　特公開昭55－2740は選元方法　　　　　　　　昭和55年1月10日　本発明は，高温の耕ガスまたは還元ガスを使用して精錬原料例えば製欽原料（欽鉱石または焼成ペレット）を連統的に予熱または遼元する際に，30～6ぴの角度に傾斜した回転キルンを用い上方から原料を傑給し下方から高温の排ガスまたは還元ガスを吹込みそれぞれ1右］流的に流通させることを特徴とする方法である。本発明によれば利用ガスは低圧で済み装置の容積効率、ガス利用効率共に優れているため，特に他の溶解炉，精錬炉の高瀞排ガスを利用して原料の予熱または遺元に使用する場合に有用であり，従来法のシャフト炉，ロータり一キルンの有する欠一点を解決して効卒的な予熱または還元方法を提供するものである。電子ビーム溶接法　　　　　特公開昭55一正6770　　　　　　　　　　　　　昭和55年2月5日　本発11帽は、電子ビーム溶接中に高滞になった溶融部から放出される電子を，空問に配置した電極で捕集し、この電子量の幟戚から電子ビーム溶接状態を探知するとともに，探失［帽号をフィードバックして電子ビーム電流量を自動制御することによ一），電子ビー一ム溶接部先端に発生するコールドシャットやポロシティを伴うスパイクを抑制し，健全な溶接継手をうる溶接方法である。本発明によれば，無接触で溶接状態を制御できるうえ，電子ビーム溶接の最大の特微である精密性を有効に利用でき，適用範囲の拡大が期待される。鉱津中の金属・合金粒回収装置を備えた達続禽温冶金　特公開昭55－3u52反応器　　　　　　　　　昭和55年3月5日　連続製鋼法，連統溶銑予備処理法あるいは連続製銅法などの連続高温冶金反応器内は，反応促進のため溶湯と鉱津を激し＜混合している。この結果多くの金属・合金粒が鉱漆申にまきこまれたまま排出され、歩留りの低下を来たすこととなる。　本発明は，反応器の鉱津排出都の底獅の反応器側を下げ傾斜をつけるとともに，その傾斜面に添って未処理の溶湯を流入させることにより鉱津中の金属・合金粒を流入溶湯中に回収し，歩留りの向上を図ることを冒的としたものである。高淑冶金反応器の連統化が進められているが，本発明はそれらの反応器が経済的に存立する上で，重要な役割をはたすと考えられる。鉄一チタンーニオブ系水素　特公開昭55－100201貯蔵材　　　　　　　　　　昭和55年7月31日　金属閲化合物FeTiは他の水素貯蔵材と比較して安価なことから実用化に適しているが，初固の水素化が困難で，水素に対して活性にするためには例えば100メッシュ以下に粉砕後，数一ト気圧の水素中で200～40ポCに加熱するというような前処理が必要である。また，室温における水素吸収平衡圧力が数十気圧とかなり高い。本発明による材料は，FeTi中の鉄の玉～15at一％をニオブで置換した材料で，加熱するような前処理なしに室滞で容易に水素化し，しかもその際の水素吸収平衡圧力が10気圧以下という優れた特性を有してお■），大型貯蔵容器あるいは大型蓄熱器に使用する水素貯蔵材として適している。令短信令⑳人事異動昭和56年I2月31日付退職牧口利貞（筑波支所長）　　　　　　昭和57年1月玉日付昇　　任　筑波支所長　鈴木正敏（腐食防食研究　　　　　部長）併任解除　クリープ試験部長　鈴木正敏（腐食防　　　　　食研究部長）昇　　任　腐食防食研究郁長　新居和嘉（腐食防　　　　　食研究部第1研究室長）　〃　　クリーブ試験部長　横井　信（クり一　　　　　プ言式験部第1試験室長）　　　　　　　通巻　第278号編集兼発行人　　荒木慎介印　帰11株式会社三興印刷　　　　　　東京都新宿区信濃園丁12　　　　　　電話東京（03）359－38i三（代表）発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　東京郡目黒区中目黒2丁目3番i2号　　　　　　電話　東京（03）719－2271（代表）　　　　　　郵便番号　153