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[NRIMNews1971-06.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/c2ff7f12-9fb8-437a-a32a-0012250f37c3/download)

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林 弘

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[金材技研ニュース 1971 No.6](https://mdr.nims.go.jp/datasets/81efc4ca-7207-4665-9929-25c92ad15b32)

## Fulltext

金材技研ニュース　1971　No.6七〇一．ゼEoo一一0E蜆E0－oo］100．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←　　　　　　　　　　高　融　点　金　属　高融点金属はFeと同様体心立方格子を有し，低温になるほどそ性変形に要する力が増大する特徴がある。低温ぜい性はいわぱこの現象の副産物である。一方CuやA1等の面心立方金属は一般にじん性に富み，変形応力の温度依存性もほとんどない。体心立方と面心立方のこのようた対照的性質の相異はこれまで結品格子に特有なものカ㍉それとも不純物等の付随的な効果かが一つの間題点となっている。ところで同じ体心立方の高融点金属の中でも，Mo，WそれにFeは，Nb，Taとじん性その他の変形の挙動がかなり異なり，後老は面心立方金属に近い高いじん性を持っている。金属物理第4研究室ではNbを中心にTa，Moおよびそれらの合金を，超高真空中での加熱により不純物をコソトロールして，超高圧電子顕微鏡内で引張変形し，転位の動的挙助を連続観察している。金属材料技術研究所　∴∴’写真1嚢の　転位　挙動　すでに観察されているA1，Fe，Fe合金，Cu．等のデータと比較して，これまでに得られた予備的結果では，Nbは常温では面心立方的な転位挙動を示した。写真1は電顕内で引張変形したNbの連続写真の中の各一枚で，らせん転位が試料面に平行な場合（a）に比べて，そうでない場合（b）’には転位はジョグを引きずっているにもかかわらず，微小転位ループの形成ひん度が極めて少ない。写真2は比較のため（b）と同様の条件で観察したFe－3％Siの場合を示す。これらの写真から，Nbは他の体心立方金属に比べて転位が直線的ならせん転位になろうとする傾向が弱いこと，それにもかかわらず，交又すべりは容易であること，またキソクやジョグの保存運動が重要な過程であることを示している。このような観察をおし進め，金属の変形機構やぜい性，じん性の転位論的解卿こ資することを企図している。　価．＝μ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　o．2■電顕内で変形中のNbの転位一　1一’寛　　　　　　バ　　　　　　　　　　　。一ム　　　　　　　　　　出写真2　変形中のFe－3％Siの転位時効性CuおよびNi合金の研究　繍1留ヨは原予や分子が燭舳杓な一朋蜘灼な一配灘をしている。今不特定の原子でなく，溶質原子のミ農度や，　クラスター，　また｝よオ折1ゴ1脾勿が棚コ螂‘1勺言c酉己肚しておれぱ，禽金の姓1三質はどのようになるか。さらに逃んでは，このような剛鰍杓分布を利禰して，禽金の性質を改善する方途が与えられないだろうか。このような、歳が非鉄金属材料研究都第1研究窒でおこなっている研究の主魑である。　さて上述のように数原予から数百原子におよびぶ！つの単位が剛塊的に分布している可能性をもつ現象としては，古くはCu－Ni－Fe合金の粉末法阿折写真にあらわれるサイド・バソドがあり，新しくは最近理論的にとりあつかえるようになったスピノーダル分解がある。研究の闘始にあたってはこれらの現象を重ず適禰1に把握することから始めた。実験方法としては，時効の間に起る組織変化をできるだげ腹接的な手段で検矢nするため，小角赦舌L法やギニエ・カメラを周いたX線固折および透過電予顕徴鏡による随接鰯察を中心とした。　実験材料としてはCu－4％TiおよびNi一ヱO％Ti含金を周い，高淑の単桐棚鰯から焼入れた後，2相範鰯で時効した。図は得た結果の説醐図である。Cu－4％Ti合金を例えぽ200℃で時効すると図（a）のように120A程度の波長をもつ浪度のゆらぎを生じ，その振禰は時捌涛閥まとともに増加する。時劾踏間が12分を越えると，図（b）のように波長の増加が始まり，15分に達すると浪度の分布は図（C）のように角型即ち，界而の跳確なクラスターとなる。岡1二時期から析出速度は急減する。図（a），（b）のような組織変化では溶質原予の拡敬は浪度の高い方に肉っている（uphi王1diffu－SiOn）が，これはスピノータ“ル分解である。臓効評，1乱艇を止げるに従い，短時間で劇（C）の状態に逮するようになり，350℃以上の槻度では時効初期から界繭の醜確なクラスターが生成する。図（C），（d）の場含の鉱敵はdown・hm　d雌usionである。丁度図（d）の組織をもつ時期から粉末法X線写真は主同折線の傍に異常圃折線，即ちサィド・バソドを伴なっており，これはクラスターの分布が銚則白勺であるこ1との証拠である。この場禽分布の澗期性は締，泓絡子gように正確なものでなく，ある一定他Qをllト1心に一定の分布をもっている。クラスターの大きさbおよびその分布閥隔Qは1o磐まに比例して瑚加する。450．C，30分崎効した試料ではbは約50A，Qは約ヱ80Aである。　以上述ぺたような組繊の変化は電気的性質に大きい膨繊を与える。たとえぱ電気抵抗は濃度のゆらぎの振楓の禽剰こ一比例して鰯下する。変形により試料に存在する濃度分布の燭期性を破壊すると抵抗は増カ鶉する。童た機械的性質は改善され，延佳の砥下を引き趨さずに強度を璃加する。現在これらの一点に関してもっと詳しい伽見を得るため研究を遮めている。C。一C。lo〕し←b→C、．1　　　　　　　＼軋㈹C。1唄i　Cu－4％Ti今企σ）l1与効．とr；｛う組搬変｛ヒ。　Cは溶質原乎淡度，欠1…1』i，t溶賞豚予ρ）流れを　添すoなくあ＜丘ヨくf｛〈丘5一2一疲　れ　き　桃造舳オの疲れ破壊では一且き裂が発生してもそれが徐刈こ伝撚してかなりな噺削後破壊することも多い。鋭い切欠底に生じたき裂ではその伝揃州’j柵することも多くみられる。近11寺機械・椛造物に対する使ハ］」二の要求がきびしくなるに従い，その疲れに対する設計は一定11寺間の使用に耐えれぱよいという考え方で，疲れ限度でたく蜘。脳渡を基準にして許容応力を定めるようになった。そのため長時間佼用すれぱ疲れき裂が発生伝揃する可能性のある部材も多くなってきた。また非破壊検査の発達により，ごく小さなき裂も発見できるようになったが，彼り寿命の判定上そのき裂が急速に伝楴するものかどうかを知る必妥も起こってきた。材料強度研究部では」二記の伽旬に鰍み，また先に行なった腐食疲れ・熱疲れの研究で寿命の大都分がき裂医綴期間であったことから疲れき裂伝楓に注層し，粗粒と系燃立の燦素鋼を用いて停留き裂の研究およびび主としてSUS29を用いて塑性疲れのき裂伝揃の研究を行たっている。　停留き裂に関してはき裂底から材料に二より定まる一定の深さの点の応力振1腐が降伏一点を越したときき裂．が雌展する，という仮説を立てることにより突鹸結果を説明できることを示した。腐食疲れや熱疲れ，高温疲れでは多数のき裂が発生伝播し，そのき裂のいくつかがつながり破繭となる。この多数き裂の分布状態を統計的に表わすためにき裂密度という概念を導入した。商楓塑性疲れを＊鯉顯噌融30loO．5ム£，■’’o，90％　　・二　　　　♂o　　　・♂．翻　　　o”　　　．o〆、評　　　　松。’拶．．ぐ3△舌：ll工o・19％　o’　　　　o一集二ん掴；」重による　　　　o一き剰掘ぱ鵡艘よ竈の　伝　播行たった試淡片表欄を予匠解研燃で肖1燃し，内脇方向へのき裂密度の変化を湖腱して，き裂の挙鋤の概点から塑性疲れ過椴を研究した縞果，塑性歪娠榊が同じならぼき’裂は同じ過桝をたどって発遊し，概度が商くなるとその過私1をたどる速度が早くなることが分り，疲れ寿命を解析する有力な手掛りとなった。　切欠謝験片の疲れでは蝋一のき裂が発生伝播しき裂の状態はき製の深さで代表される。き裂底の弾性的な応力状態は称呼応力とき製深さとから求められる応プ〕拡大係数K憾で代表されるが，商繰返し疲れではき裂伝撚遮度はこのK倣の閑数となるとされている。塑性疲れではき裂底の塑1生域が比鮫的大きく，弾性的なK倣で伝縦速度をあらわせるかは疑閉である。そこで片仰胸欠き版状試験片で引張圧繍定歪疲れ試験を行ない，き裂深さとともに二き裂をはさむ100μの標線闘の変位でき裂先端の湘き鍛を棚定した。図1のようにき裂深さとそのときのき裂伝嬬速度の関係は歪娠1隔により災なるが，図2のようにき裂先端闘き最との関係では歪娠縞に関係なく一つの颪線となる。このような緒果から塑性疲れではき裂底の歪がき裂伝播速度に闘係深いと考えられる。図3は応力拡大係数の応力振慨の項を歪娠禰で置換えて伝撚速度との関係を示した一例である。検軸にK彼をとると試験条砕1二ごとに別々の舳線僻になるが図の場含は一つの；H1線であらわし碍る。♂　玉o＊姻顯　1蝸熊o．1　　O．3　　　　　　呈．0　　　　　　　　　　5．0　8．O　　　　き勲澱き　　　匁二鴉日1沼1　．き烈櫟さとき淡㈱．ビ舳隻、と　　の…理｛系（SUS29）□」｛＝，i一・・O，90％　O．44　0．19　　　“　O，08　　　・　　▲●7　　　｛　　＾　、　＾▲　一ム　　～　も■　ψム　　1　　　　5　10　　　　50　　　き製先端の禰き銚　　　註1μ1’く12　き烈㈱’播j1仁雌．ヒき多1吹蝋洲、ぎ　　’l1土との映H系（SUS2竃）lo’！o　’細頓噂謙ユo吋＾£1刊、6％、W虻2佃咀　』o．4　　　’一　　　＾O，2　　　刊o．1　　・1　　』O，2　　12　　o　　　　　ム　　　　紅　　　　θム・　　　試　　　一．o　　－o　　■、。　　　㌔ユo　H　　　£1峠1判3　、ε峠とのl／縣（舳）一3一クリープテータシート作成の現況　園産高温用実用材料のクリープデータシートを作成するために，1榊1141年度よりクリープ試験に潜手し，現在まで，表1に示すように，侮年数種類ずつの材料をとりあげてきた。これら35種類の材料より採取する供試材の数は，約280溶解材となる。’表中＊印のものは，すでに現在，王0万時間同標の試験が進行111・のものである。　　材　　　名板　材　SB49　SB56M灘1　ASTM　A387C　ASTM　A387D　SUS27HP　SUS32HP憎＝材　STB42　STBA12　ASTM　　A213＿T2　STBA22　STBA23　STBA2達　STBA25　STBA26　SUS27HTB　SUS29HTB　SUS32HTB　SUS43HTB蜘1三材　ASTM　A470F　SUS5GB　ASTM　C－422　SUS32B鋳造欄1　ASTM　A56？　　HK40　ASTMl　A356＿9耐熱倫金　A286　ASTM　B407　（Incoloy80C）　ASTM　B嬉09　（IncoIOy800）　S590　N155　Incone－　700　王ncoηd7ユ3C　U500　×45　　　　　　　　　　　　　　荻！　データ　　　　　…ヒ　’災　成　分0．3％》C．1．3％Mn，C．5％Mo／（・・キ回級搬刎欄）L25％Ci1，0．5％Mo，Si2．25％Cr，i％Mo18％Cr，10％Ni18ラ6Cr，12％Ni，2％Mo0．32％；≧CO．5％M00．5％Cr，O．596NI01％Cr，0．5％Mo1．25％Cr，O．5％Mo．Si2．25％Cr，1％M05％Cr，0．5％Mog％Cr．ユ％Mo18％Cr，8％N三1896Cr，　10％Ni，Tiユ6％Cr，13％Ni，3％Mlo18％Cr．10％Ni，Nb196Cr，／％Mo，0．25％V玉3％Cr、低C，低Si玉2％Cr，1％Mo，1％W，0．3％V16％Cr，13％Ni，3％Mo0．4％C，25％Cr，20％Ni1％Cr，1％Mo，0．25V15％Cr，26％N1，1．2596Mo，2％Ti，0．2％Al，0．3％V，彼Fe21％Cr－32％Ni，Ti，Ai，残Fe21％Cr，32％M，Ti，A1，彼Fe20－5％Cr，20％Ni，20ヌ6Co，4％Mo，脇W，4％Nb，彼Fe21％Cr，20％M，20％Co，Mo，W，Nb，N，彼Feユ5％Cr，29ヌ6Co，3％Mo，2．2％Ti，3．2％A】，0．8％Fe，残Niユ2．5％Cr．4，2％Mo．2％Nb．O．8％Ti’6．1％A1，0－012％B，0．10％Zr，残N118％Cr，1？％Co，4％Mo，Ti，Al，Fe，B，彼Ni25％Cr，10％M，7．5％W，2％Fe，1％Mn，狐Coシー　f’l1成材料表一．紘磁欄1　州迫OO，450450．500400，　450，400，450，500，550，500，550，5CO，550，500，　550，700，750，400，450珪50．500450，500，500，550，500，550，500，55C，500，55C，550，600，600，650，600，650，600，650，600，650，500，550，450，　500，500，550，700，75C，80C，900，450，500，5005006006006006008001000550550，600．650800，900．1000800，900，1000650、？00．750550，650，？50700，750．800850，900．950700，800．900800，850，900途　　と　　形　　考，kボイラ・五r＝力宇；暑量州j：暢｛反t≧80ポイラ・1l…カ容雛」脇板t≧80止1三カ容渕」醐撒t》25正1…カ容総棚欄反t≧25正1二力容糊司鋼1反t≧301’肋稗維禰鏑・概t≧60原子例■苛造材卜25嫌予埋｛1111姜造材反応容盤棚鍋板ボイラ・ボイラ・ポイラ・ボイラ・一ボイラ・ボイラ・ボイラ・ボイラ・ボイラ・ボイラ・ボイラ・ボイラ・熱交｛奥署睾棚鋼符熱交換糊1ヨ鰍穿熱交熱交熱交熱交熱交熱交熱交熱交熱交熟交奥搬棚｛1蝉奥撚用錦1奥搬用…：1；焚鋤二燃鰯箒脳謁奥滞澱翻竣雛，≡ヨ鏑奥糊榊一焚畿」＝ヨ錦奥糊二脇薙λタービソ州ロータ燃気ターピソ州ブレード熊気タービソj同ブレード1商綴舳欄繍50～60φ改質塔」洞遼心鋳遭1穿タービ’ンケーシソグ力’スターピソj羽デイスクイヒ宅ξ二〔難」羽｛穿化学〕二樂州狡ガスク］ピソ月］フ’レード”スタービソ州プレードカ’スクーピ’ソハ】ブレードカ’スターピン刈ブレードカ’スタ阯ビソj＝目プレードガスクービソ」ilブレード50．8φx8．0t60．3φx9，0t50．8φy8．0t50．8φx8．眺50．8φx8．0t50．8φx8．Ot60．3考x9，0t60．3孕x9．0t50．8φx8．Ot50．8φx8．θt50．8φx8．Ot50．8φx8．Otl」l1雌》80046口46口祈・乎‘1三捜＝4141申45454442唾5卓241｝嵯2ホ4441峠41｝4ヱ由42虫4341＃41非41ホ46（予ラ遂）41‡4241＃42424543生44443｛6（予定）434346（予徒）43綱災兼鑓行人1…P　　　　鰯1」；醜推’　釘王！50・弓・林　　　　　　　　　　弘奥村印刷株式会杜束京郷千代11日区砥孝1111工11－1－4発　行　所 科挙技術庁金属材料技術研究所　　東嵐都圓黒区中冒艦2丁冒3番12号　　聯雷束筑（03）71ト2271（代表）　　郵　便　珊　号　（153）一　4