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[NRIMNews1970-12.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/9dd41601-453a-4e1c-8fd4-c79156c861b7/download)

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佐々木 武

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[金材技研ニュース 1970 No.12](https://mdr.nims.go.jp/datasets/bc055aaa-000c-4a94-934a-95046b144afe)

## Fulltext

金材技研ニュース　1970　No.12i①一．ゼEoo一一〇旦ω⊂o．oo］一〇〇〇一〇〇＝あ○眈oo一］o－Eo－ooO］一〇〇’0E0f000眈o〇一一〇〇一〇一眈○眈ωEo．但≧里三…ω…Z－ooω］0f←N0．12金属材料技術研究所超　強　力　鋼　に　宇宙，海洋開発等の大型プロジェクトの進捗に伴ない，わが国においても人工衛星打上げ用ロケット，深海潜水艇，航空機等の軽量化を図るために超強力鋼の開発が望まれるようになった。鋼は比重が8に近いが，じん（靱）性を失なわたいで高い強さが得られるため，比強度（強さを重量で割った値）がアルミニウムやチタソ合金に劣らずその上加工性，溶凄性，経済性が良好であるので超強力鋼の用途は拡がりつつある。　しかし，鋼の強さが大きくなると延性が低下するのみたらず，内在する非金属介在物や溶接欠陥たどの応力集中部から，全面降伏前に亀裂が急速に進行して，低応力でいわゆる不安定（脆性）破壊が生ずる危険が増加する。この破壊に対する材料の抵抗力の目安を破壊じん性と呼ぶが，不安定破壊を防ぎ材料の設計応力を上げるには，内在する欠陥の大きさを小さく抑えるとともに，材料白体の破壊じん性値を向上させることが必要である。また超強力鋼は使用中に遅れ破壊を生ずる。静荷重下である期問経過したのち，突然脆性的に破壊する現象で，水素脆化か応力腐食が原因である。降伏点以下のごく低い荷重でも，大気中や水中のような穏やかな環境でも生ずることがあるので重大な間題である。超強力鋼では，これらの間題が信頼性を損たう原因となっている。　そこで，当所では45年度から47年度までの特別研究として超強力鋼をとりあげ，広汎な研究を開始した。この研究は鉄鋼材料研究部と溶接研究部関　す　る　研　究が協力して行なうもので，約200kg／mm2の引張強さを有し，しかも従来の材料と比べて上述のような破壊が起りにくい，靱性の高い超強力鋼の開発をめざすものである。このため，各種超強力鋼の組織，強化機構および遅れ破壌機構を研究し，また母材と溶接熱影響部の強度と破壊じん性におよぽす組成，微量元素，熱処理，溶接条件等の各種冶金学的因子の影響を明らかにして開発の基礎資料を得るとともに，特殊T　I　G溶接機を試作し，トーチの改良研究，アーク制御方法の検討を行なつて，特殊T　I　G白動溶接法の超強力鋼への適用性についての研究を実施する予定である。　なお図は得られつつある結果の一部であって，マルエージ鋼の破壊じん性に及ぽす炭素の悪影響を示している。一1一600Eヨoolξ逼400型蝉　ヨoo　　　200　　　　　－O〇　　　一40　　　4呂O　　　ヨ20　　　ヨ巳O　　　　　　　　日寺葦j≡且J聖　（’’C〕図　ユ8Niマルエージ鋼の破壊靭性KIcに　およぼす微量の炭素量の影響超　　塑　　性　　に　趨塑性とは適当な条件のもとで材料が数百～千％もの変形に耐える現象を指すものである。初期の研究段階では変態誘起塑性もこの1辛1に含めて論じられてぎたが，現在では結晶粒を徴細化することによって大きな変形能が得られるものを称して趨塑性と言っている。ソ連，米国などで行たわれた多くの研究の縞果，今日では　1）結晶粒が徴細（1ミクロソ（μ）あるいはそれ以下）であり　2）適度な高概と小さい歪速度のもとで変形させればどのような材料でも趨塑性を示すという考えが定説化してきており，いくつかの材料では塑性加工の分野ですでに実用の段階に入っている。超塑性利用の観、1叙からすれぼ，常綴および大きな歪速陵でも趨塑性を得るようた材料の処理法の開発，また現在では加二1二のできないような脆い材料に趨塑性を付与するといったことが今後の課魑となるであろう。　超塑性変形のメカニズムとして現在考えられているものには，1）粒界すべり，2）転位の上昇運動を伴う塑性変形，　3）Nabarro－Herringクリープ，4）粒界移動および摺二結晶を伴う変形，などが挙げられているが，釆だ解明されていない。いづれにしろ，趨塑性変形は粘性的な変形であって，変形応力は歪速度の増加に，つれて顕著に増加する。一般に変形応力σと歪速度εとの関係は実験的に　　　　　　　　　σ＝居ξ一皿という形で表わされる。州よ歪逮度依存性指数と呼ぽれ，超塑性変形では刎＝0．2～0．6程度であってこの値は通常の塑性変形の場合に較べて呈O～100倍も大きい。趨塑性現象は，この刎の値が大きいために局部的変形が抑制され，材料が一様に変形するためにおこるものとして説明され，mの値と変形能とを一義的に関連づげようとする考えが一般的である。　材料強度研究部静的強さ研究室では趨塑性材料としてもっともポピュラーたZn－A1共析合金を用いて実験を行なっているが，その結果によると表に示すように縞晶粒の大きさが異なる場合には引張試験における全仲び量と㎜の値とはほとんどつ　　い　　て無関係である。したがって趨塑性変形においても，単に巨視的た局部変形の抑制といった説明のみでなく，破壊をおさえる何らかの微視的困子を考慮しなげれぱならないことが甥らかとたった。緒品粒径の異なる各種試験片を250．Cで引張試験した場合の刎および全仰び鐙　同研究室では超塑性変形のレオロジーモデルの検討を行たっている。図にそのもっとも簡雌なモデルと，応力の歪速度依存性と応力緩和試験の結果をこのモデルにあてはめて計算した，バネ系の弾性率とを示す。モデルのバネ系の応力依存性は，応力の増加につれて歪速度に依存しない塑性変形が増加していることを示すものである。このように，変形のレオロジー的検討は変形に寄与する因子の分離を可能にし，組織観察などの微視的な手法との併周によって，超塑性変形の機構を解蛎する有力な手段とたるものと考えられる。鼎塑1弘　e　　　　　　　o　flけ〕　　　　　　o㌻1鰍艦　O　　　　　　　｝0　　　　　　　　20　　　　　　　30　　　　　　　応カ：kgmm1図　超塑性変形のレオ縢ジーモデルと，これから　　計算される弾性蔀の応力依存性（Zn－A姶金，　　常淑）一2一A1－Cu系合金の二　ある種のアルミニウム合金では最約時効処理前の熱履歴が時効後の機械的性質に影響を与えることがある。これは一般に二段時効効果と呼ぽれ，理論と実際の爾繭で興味ある間題として知られている。しかし，この現象に対する従来の報告はほとんどがAl－Zn－Mg系およびA1－Mg－Si系合金にっいてなされたものであり，緒果は必ずしも一致していない。二段時効でみられる現象は種々の要素が絡んでかたり複雑であり，これの統一的な把糧理解のためには他の合金系に・ついての現象も知る必要がある。非鉄金属材料研究部第4研究室では，時効に伴なう内部構造の変化が詳綱に調べられているA正一Cu系合金について検討することとし，これまでの結果から推測してAl－Cu－Mn合金を選んで実験をおこなった。その結果，MnO，5・／。を含むA至一4wノ。Cu含金で予備時効を100～120℃でおこなうと，その後の人工時効の際の時効硬化に顕著た影響を与えることを見出した。しかも，この影饗は最絢時効のある混度を境としてそ担以下と以上の温度範囲で異った形で現れる。　X線試験の縞果から，200℃以下の温度におげるこの含金の基本的な析肚11過程はA1－Cu2元含金における過程と岡様にG．P．I→G．P．nまたはθ”→θ’→θと考えることができる。図1に160℃段時効時効の場合のかたさ変化を示す。焼入材は曲線1のように一段で硬化するが，王20℃，王00分の予備時効を与えた試料は幽線2にみられるように二段階にわたって硬化する。X線および電顕観察によれぼ，鵡線1および舳線2の二段目の硬化はG．P』または0”至体の析出に伴なうものであり，曲線2の一段目はG．P．互の析出による硬化過程である。このように，！50～160℃時効の場含は予榊寺効を与えるとG．P．Iの析出を促進させ，G．P．nまたはθ”の柵土1過程を遅らせる。　図ηこ180℃時効の際の硬化舳線を示す。焼入材は賄線1のような硬化をし，到達最高かたさの低下がいちじるしい。一方120℃，100分の予榊寺効を与えておくと曲線2に示すように硬化は促進され，最高かたさを禰当高めることができる。170～180℃時効の場含は予備時効によりG．P．nまたはθ”の柵1巳を促進し，中間相θ1の析出を遅らせる。　A至一Cu2元合金では二股時効の効果はみられないから，上言己の結果は，添加されたMnが時効生成物の熱的安定性に関与して次に現われる別の時効生成物の形成を遅延させていることを示しているが，これが二段時効効果を示す合金系に普遍的なものであるか否かは今後の検討を必要とする。120loo8060　．．　　且等効三星塵＝＝160’C　　　　　　　　〆へ　　　　　　／γ＿ノソ篤支二、＝葦た●一●一●一■一　　　　　　　　　100分　目寺効　　　　　　　　　　　　一L　」　　1o　　　　　1ぴ　　　　　lo・i　　　　loI　　　　玉o一　　　　時効鰭闘（分）灘1　160℃における階効硬化120生oo宮o60時効温度1童80℃1氷焼き入れ・一嶋効2水焼き入れ・・120℃，　　正oo分一・時効　怜、　／　　、声　　＼’　　　　　只〆・1　　　　　　工・　　　　　　　’　　　　　　！　／　　　　　ノノ・　＿4・一・」一・』1　　　　　三〇　　　　iO！　　　　1ぴ　　　　lO」1　　　1ぴ　　　　　鰭効跨闘（分）関2　180℃における時効硬イヒ◇　　　　◇　　　　◇ ◇　　　　◇　　　　◇一3一1970年金材技研ニュース主要題目一覧　　　　内容区分および題圓　　　　金属の物理と化学体心立方金属の加工硬化理論La－Ge系の超電導塑佳変形したマルテソサイトの積層不整広幅NMRによる融解塩中の徴量水分の　検出化合縞含の変化による重複スベクトルの　分離　　　　　新材料と材質鋼の恒温変態におよぼす圧力の影響鉄鋼の靭性と金属学的困子超強力鋼に関する研究ニオプの水素鵠れ原子炉用ジルコニウム合金A王一Cu系合金の二段時効電気接点の溶着特性におよぽす接触点温　度の影響についてカルコゲソ・クロマイト強磁性半導体の　研究V－RfおよびV一賞f－Zr系新趨電導合金の　研究25Cr－20Ni鋼の高湿特性タソグステソレニウム系合金の特性純タングステソ単結混の圧延加工性粒子分散強化型合金繊維系複合材料No． 通巻135141138139134143144136137144137至40143一〃133138140内容区分および題目　◇短　　　信◇　　　　　　　海　タト　出　張　鉄鋼材料研究部斉藤鉄哉技官は，昭和45年8月27日科学技術庁長期在外研究員として，ドイツ国マックスプラソク鉄鋼研究所へ出張した。　金属物理研究部武内朋之技官は，昭和45年8月30日から昭和雀5年9月6日まで科学技術庁国際研究集会派遺研究員として，アメリカ合衆国へ国際会議出席のため出張した。　金属物理研究部深町正禾倣官は，昭和45年9月30日から昭和46年9月29日まで科学技術関係長期在外研究員（振興局併任）として米合衆国カリフォルニア大学へ出張した。　腐食防食研究部長鈴木正敏技官は，昭和45年10月4日から，昭和46年1月17Bまで，科学技術関係中期在外研究負（振輿局併任）として，米合衆国およびカナダ国へ出張した。　工業化研究部福沢　章技官は昭和45年三0月5日から，昭和46年10月4日まで，科学技術関係長期在外研究員（振輿局併任）として，米合衆国マサ高融点金属・合金の研究　　　　　栃料の強さ常温～1000℃に1おける鋼の麟耗現象につ　いて超塑性について高速増殖炉用燃料被覆管の湾圧クリーブ　破断について電磁誘導検査における欠陥パターソ識別　　　　　製　　錬　　法連統製鍋技術に関する研究　一12tチャージ操業言式験一予備還元原料を用いる新製銑技術に関す　る研究粗銅の真空脱ガス　　　　　加　　工　　法冶金学的操業に対する工程解析についてねずみ鋳鉄のクレージソグ生成過程遊星圧延機によるアルミニウムの圧延構造周鋼の大気腐食片繭溶接自動制御装置の開発とその試作薄肉ステソレス鋼管端栓溶接都の内圧破　壊栓質超高真空下の圃相接合の研究No．通巻9　　王417夏2102139・144142－1344　　136王0　　142’4　　136．1互025369133王42三34王37135至38王41チュセッツエ科大学へ出張した。　腐食防食研究部藤井哲雄技官は昭和45年三0月20日から1＝昭和46年g月19日まで科学技術関係長期在外研究員（原子力局併任）として，ベルギー禺ルーバソ大学へ細張した。鉄鋼の科学技術に関する国際会議（ICSTIS）　　　　の参加考の当所見学について　東京で開催された鉄鋼科学技術国際会議に参加したうちの1峻か副こおよぶ3雀名は，その会議終了後g月12日（土）午前g時30分来所し，所長のあいさつおよび鉄鋼材料研究部内山室長の概況説明ののち所内を見学した。　　　　　　　吊　　　　　　　　　　　掛　　　　　　　支1　　　　　　員一　　　　臼本鉄鋼協会　ヘンダーソン賞　製造冶金研究部熱処理研究室長渡辺　敏，同研究室研究員宮地榑文および東京大学工学部教授荒木透は「オースフォームによる合金鋼の強化」（鉄と鋼，55（王969），P．797～8王2）の論文により，日本鉄鋼’脇会秋季総会において，、ト1記の賞を受げた。　　　　（通巻　第1杢4号）編集兼発行人佐々木　武印　　棚奥村印刷株式会杜　　　　　　東京都千代日ヨ区西神田1一ト4発行所科学技術庁金属材料研究所　　　　　　　　東京都目黒区中目黒2丁目3番12号　　　　　　　　　電話　目黒（719）2271（代表）　　　　　　　　　郵使番号　王53一4一