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[NRIMNews1971-05.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/4679a9b9-707d-4fc5-a66d-f843a9378776/download)

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林 弘

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[金材技研ニュース 1971 No.5](https://mdr.nims.go.jp/datasets/5f52eb29-aff7-4523-8764-e85c0aa9e15c)

## Fulltext

金材技研ニュース　1971　No.5七〇一．ヒE①o一一〇＝蜆⊂o．oo］’ooo．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo一垣oo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←金属材料技術研究所　　　　　　　　　　　　　　水　　　中　海洋開発ならびに沿岸工｛｛1などを計1距iし，推進する上で，海1・l11構造物の水1・いでの構築および既設構造物の補修に必要な生産性の高い材料力■rr1法の開発は必然的に逢着する間題の」つとなろう。これに関連して，水中溶接法にも，その特質から，多くの要求が予想されるが，技’術水準はいまだ初畑の段階にあるといえる。　水14・溶接法は，現在，乾式と湿式とに分けられる。前者は溶接箇所を水中に沈めたチャソバー中の気1－1－1に露呈して接接を行たうもので，すでに海底の石油バイプラインの分11皮管溶接に実用して成功している。後者は直接に水1i・で溶接を行なうもので，従来，被覆アーク溶接棒による手溶接が行なわれているが，溶接榔に融合不足や割れを生じる簡向があり，また，溶接能率が低いので水中作薬の時間的制限から施工が高価につくなどの問触をもっている。しかし，将来，構造物の形状，大きさおよび構造などの関係から湿式水中溶接によ水中におけるフラスマソェット（㌃（アκ．＿．．．．．．．．．．．　．．＿．．．．．一一一．．．．．．　　　　　　　　　　．．．！　溶　　　接らねぱならないという．’お1態が多く発生することがチ想される。　木研究所における研究によれば，（1けラズマジェットを併用するプラズマアークは，水中においてもその発牛と維持が容易で，しかもアーク長の変動に対して鈍感である，12〕プラズマアークによる材料への投入エネルギー密度が高くて材料の溶融効率が大である，13〕プラズマアークの指向性が大である，など湿式水中溶接用熱源としても適当な特色をもっていることが明らかにされた。これを基にして，厚さ6mmのSM41鋼板を供試材とする水中溶接実験を行なったところ，100％以上の継手効率と十分な切欠き靱性を有する良好な溶接が得られ，実用化の見通しがついた。そこで，水中におけるブラズマアークの熱源的特性および溶接構造用鋼の溶接現象などについての実験を基盤にして，水中プラズマ溶接装置の開発と溶接条件，施工法などの検討を進めると共に従来の各種溶接法の水中溶接への適用性についても比較実験を行ない，水中溶接技術の発展を図っている。図2　水1†1ブラズマ溶接による1隅肉継手の外観と断面　　（厚さ6mm　SM41鋼板のワンパス溶接）強　力　鋼　の　近年，強力鋼または超強力鋼と呼ぼれる各種の強力材料が研究開発されているが，これらは実用上，航空機脚，ロケットモータケrスその他類似の構造物において脆性破壊事故を経験し，その原≡閃究明と防．止のために不安定破壊に関する研究がさかんに行なわれてきた。一方，圧力容器の水圧試験，摩擦接合用高カポルトの破損事1故などから，静的負荷状態において瑛境に依存する（時問的）遅れ破壊の閉魑が提起された。この現象は一般的に鋼の強度レベルが高くると著しく感受性を増す傾向があり，強力鋼の適用に対する不安の一因となっている。　鉄鋼材料研究椰特殊鋼第2研究室では，各種の強力鋼の遅れ破壊感受性を評価し，遅れ破壊現象を支配する主因子を追求して，耐遅れ破壊性のよい強カ鋼を開発する研究を行なっている。　強力鋼の靱性は，先在きれつを前提とし，きれつ先端付近の応力場を線型破壊力学的に取扱った破壊靱性値という概念で評伽されるが，遅れ破壊きれつ先端の応力場を同様に破壊力学的に表現することにより，試験片の形状寸法に依存しない材料常数としての下隈界値K．soc値を求めることができる。試験方法として予きれつ付き片持ち曲げ荷重方式を採用している。きれつ先端湖の塑性域の影響をできるだけ少なくするため水素による遅れ破壌現象を利用して予きれつを導入する。図はSNCM8鋼の水中遅れ破壊線図である。破壊靱性傭Klo以下の応力強度因子K■に保持した場合，予きれつのゆっくりした成長が始まり，きれ（a）4137－Co改良鋼　　　　（b）18Niマルエージ鋼　写真　強力鋼の水中遅れ破壊面の走査電顕写真遅　れ　破　壊つ先端部の応力強度因子がしだいに増加し，Kエoに達した点で急速に破断する。予きれつの成長が牛じない下限界値K1s㏄は75〉㎡h・kg／mm2と評価される。モーメソトレパーのたわみ測定から得られたきれつ伝ぱ挙動は，鋼種，熱処理などによって異なり，破壊の微視的過程もそれに対応した特徴を示す。写真aは4137－Co改良鋼の水中遅れ破壊破面で，前オーステナイト粒界割れ，写真bは18Niマルエージ鋼の水中遅れ破壌破面で粒内のへき開割れ・を示し，機械的に破壊した破而とは異なった様相を呈している。　上述のように実験室的に求められた平面ひずみ状態におけるK1。㏄値から鋼構造物に許容される限界表面きず深さを計算することができる。たとえぱ前述のSNCM8鋼においてグロス応力が125kg畑m2とすれぼ，深さ約0－1mm，長さ1mmの浅い表面きれつから湿潤環境下において遅れ破壊が生ずる可能性がある。航空機脚の事1故例において，現実にこの程度の微細欠陥榔から遅れきれつが成長し最終的に脆性破壊を起こしている。遅れきれつの成長期は平面ひずみ状態にあり，KI。㏄値を求める意義もここにある。現実の破壊事故の多くは何らかの環境の影響を受けていると考えられる。最終的脆性破壌の先行過程をよく調べることが原因を深求するうえで大切なことがらである。300　　　　　　　　　　σ目＝1叫3k貝一ノm㎡、　　　　　　　　　σソ＝155－2k沽｛里　　　　　　　　　　　1日　　　　　　　　　　　　　　　1遇　　　　　　　　　　　　｛　　　　　　　　　　　　　　　j　　　　　　　　■’…’’1’…■■’■I■一“’11■■■1』’’’　　　駐’　K咀。o＝フ5胴・k昌．∫m㎡　ユo士　　　　10里　　　　10－　　　　1o＾　　　　10宙　　　　破断時聞（分）図SNCM8鋼の水中遅れ破壊線図金属表面皮膜の偏光解析法による測定　金鰯の表賦阪応は表繭に形成する極めて薄い皮膜に支配されることが多く，この種の膜の厚さを伽ることは腐食反応や表而処理を研究する上で重嬰である。極薄膜の厚さを測定するにはいくつかの方法があるが，その多くは計測装殿に要求されるような雰脳気に試料を装頓するため，実際とは拠なった雰囲気での表n三蘂状態を観察してしまうこ．とカミ多いo　近年，表1向岐膜の厚さを測定するのに一偏光解析法（エリプソメトリー）が泳1司されるようになった。この方法は1衝1体表而で反射するW視光の入射反射前後の偏光状態の変化から表削穣の状態を推汲11するものであるから，特別に．設討されたセルを用いれぼ，試料を溶液あるいは任意の気体雰囲気に二擬いままの状態で非破壊的に測定できる。　図1に傭光解析装置（エリプソメーター）の概鵬図を示す。水銀燈により得た蝋色光（通常546工Aを使」消）は傭光予および〃波長板により征意の方位角と檎円率をもつ構1］ヨ偏光にすることができる。プゴ位角と糊ユヨ率を適当に選べぼ，試料表繭で．反射した後の光を直線偏光とすることができる。このようにして得た腹線偏光に対して検光予を腹交させれぼ消光状態が得られる。逝常の操作では，X波長板のプゴ位角を±45。に固定し，偏光子および検光予を阿転させて光電測定により消光位灘を求める。なお偏光子および検光子としてグラソ・トムソソ・ブリズムを用い角度の読取りの精．度は0．0ズまで行なう。　水銀燈！　　　フイルター　　　　　／偏光子　　　　　　　　　　〃波長板　　　　　　　　　／　　　光学窓／直線偏光／楕円偏光検光子　＼　消光状態における偏光子および検光子の方位角は試料金属の素地の複素鰯折率および表獅皮膜の棚折率および厚さの関数として，波動光学理論から導くことができる。この関係式は非常に複雑であるが，腐食防食研究部表面処理研究室では，実測億である偏光子および検光子の方位角から皮膜の棚折率および厚さを同時に算出することができる電予書十算機用プログラムを新しく開発した。これによりデータ解析が非常に容易になった。　実測データの一例として，A1の無孔質陽極酸化皮膜に関する繍果を示す。99．99％A1板を過塩素酸・無水酢酸溶液で電解研摩したものを，5％酒石酸アソモニウム水溶液（PH5．5）1手1でPtを対極として浴電圧一定の条件で陽極酸化した。電解セルには2個のガラス製の光学窓が取りつけてあり，このガラス蘭が光軸に対して簸直になるように装灘に組み込んだ。このようにして試料を溶液から取り船すことなく測定を行なった。突測値に前述の計算処理を行ない求めた，陽極酸化時闘5分におげるAlの酸化皮膜の厚さと屈折率を浴電圧の関数として表わしたのが図2である。Aiの酸化皮膜の屈折率（5461A）は1．64であり，溶電圧1Vにつきユ4Aの割含で皮膜が成長することが確認された。引き続いて鉄鋼の水漆液吟1で生成する不動態皮膜に及ぼす環境側の因予の影響に関する研究を行なっている。光電璃倍管＼直線偏光　　　　　　試料　　セル畷1　｛橘光解析装鰹の光学系概絡脚、消光　　　　』’」’1’皿’皿’’’’』’」’r’’T■T■■■n｛　　　　屈折率1日ヨ〕　　　　　　　…・昔　　　　　　　　　　　ム　1－7d｛貝〕　　　一ト血」■卜＾一バし　　亘一62000　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．5　　　　　　　　　／　　　斑簸の躍さld〕　／　　　　　　　ノolooo　　　　　　　　　　　o　　　　　　／　　　　　o／／　レしユ＿」　⊥　」、上。　○　　妻δ’4δ’■’■■壱o’■’’■■宮o’’」」互oo　u’’’篶o鰯2　酒石酸アソモニウム溶液　　　巾で陽極酸化したA…の　　　皮膜の偏光解析法により　　　求めた腫振楽および厚さ　　　の浴電圧依存栓試験研究成果の昭和46年春季学。協会発表（口頭）糊名は1略称で，○印は発炎老をホす。　　発　　火　　魑　　1ヨ　　　　奴当老　≡郁　　　　発　　炎　　趣　　N　　　　軽金属学会　　　　　　　　　　　　　　　　◇アルミニウムをドープしたルチ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ル（TiO里）のESR◇Mg一・La2元禽金の時効佳につ　し・て◇帖1婁麟膿繍o繍喬嚢111≡1◇榊試料の鍬変テ杉◆6Al－4V－Ti合金の熱処理栓　10木村　勝均　・　1　　　　応用物理学会　と機械向勺枠質　　　　　　　　小森進」1”　◇CdSiP里およびZnGeP、の光学　　　　　　　　　　　　　　　　鞭久魏：ll1。臓およびZ、晦言胤，父◆㌫｛㍗級およぽす10鱗建溌醐雛1r　　　　　　　　　　　　　　　　　　　義葛腐食1」　　　　日本鉱業会◆アルミニウムの水腐食について　　後藤建次郎！腐食　（㌶垂搬）　一流水申での芸L食におよぽす2隷鳩㌫事土び遊10朴．峨◇鮒の燃験　　　　　　　　　　　　　　　　カ■1藤　　　　・　引◇銅製鋏の鮒吹についての．二，一一｛◆Al－Cu含金鋳塊の共．旨、濃度以　　金ニア　純一1非　鉄「　剛絹趣　上のカl1熱による熱間狐1了1栓の変　　蛎罧内　　　　・　1化薦食防飼論会　　111岬烹筑腋・㌫、1㌶管徽掌蛛舳柵腐食11㌶ポ榊構造とそ　　　　　　　　　　　　　　　　鵬≡”1l・燃三榊榊および雰　　　　垣本イヒ掌会峨紗編∵∵1㍗ツ紗イドーン　　　　濱本材料学会　　　　　　　　　　　　　　　　　　粉体および粉末冶金協会・疲れ強さのぼらつきに附る・⊥　敏r材試、1・・舳こよる鉄繍榊・鮒◆糾た舳三武舳脇こつ≡。笑高木縫1伺11試11◇祭系焼榊鮒舳三援王に　　　　日本物理学会　　　　　　　　　　　　≡　　≡◆粉釆此延法によるクラ・ソド仮の・・峨晩／系　1・滞・進〆製造について　橘r］ヨ婦≡ア附　高嬬　　聰1物瑚10静　　　・」l1崎雛1物理10鰍川ポ1　鬼谷　　樽1製欽101．l1内　　　　　・10繍陛ザ1lα…舳雑：l1舵原　鰍夫1物王渠　榊・　能勢10辻本　斎藤　ll1村’α1舳　111村○ll1附　rl1村○宮木功　・4物理1；ζ彦噺に峨：1随1”◇短　　信◇　　　　　　　　　海外出張　二1二業化研究1郁工業化箪1研究室長吉松史郎技宵はP研11146年雀月91ヨから5月互日までr金属二1二業におげる冶金討測技術屡際会議に1＝1＝脇および欧州1各醐こおける製鉄新技確の調査ならびに連続製鏑技榊こ二関する研究調奔」のためH二1張した。　　　　　　　　　汽弓　　　　　尚　　　　　　　　　更　　　員　日本鉄鋼協会西山記念賞　材料試験部クリーブ第三試験室長横井　信技官は1￥書和46年4月61三1「鉄鏑材料の長階間クリーブ’特性に関する試験研究」にて」二記の賞を得た。　　　　　　　　　人事異動○遺職　辛繭［I］孝蓬4ミ　（戸肝千j’）　　46．　2．16　余」」編集兼発行人印　　　　轟1j5蕊巻　　釘享王49号林　　　　　　　　　　泓、奥村印刷株式会杜東京都千チ畑区酬糾日ガレ4発行所科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　　　東京都貿黒区11111属黒2了冒3番12号　　　　　　　　　　菓京（03）7／9－227！（代表）　　　　　　　郵僕番号（ユ53）