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[NRIMNews1990-07.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/f9e2dc74-c252-4c7a-bd9a-929f39a49878/download)

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真鍋 烈

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[金材技研ニュース 1990 No.7](https://mdr.nims.go.jp/datasets/608aa8a5-bc73-4b1d-a3d5-42dc6c33f0c6)

## Fulltext

金属技研ニュース　1990　No.7i①一．ゼE①o一一〇〔ω⊂o．垣o］一〇〇〇一〇0＝あ○蜆oo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←■11990　　「VAMAS信頼性」特集材料データペース評価法の比較／クリープき裂成長速度評価法の比較■低サイクル疲労秤価法の比較／極低温破壕靱性値秤価法の比較材料データベースの相互利用に向けて共通データによる評価結果を比較　新材料と標準に関する国際共同研究VAMAS　　1O％Niステンレス鋼のクリープ破断データの解析（次ぺ一ジ参照）の中の材料データベース技術作　　結果の一部を示した。この共通データには，5機業部会では，世界各国の材料データを自由に利用　　関が赤，緑，青で色分けした3種類の代表的な時できるようにするために，共通データをそれぞれ　　問温度パラメータ法を用いて，11本の曲線をあての方式で評価してその結果を比較する国際ラウン　　はめている。無視できない程度の違いが現れていドロビン・テストを実施した。そして，事務局を　　る大きな原因の1つは，材料強度データに特有な務めている当研究所が評価結果を取りまとめて，　　打切つデータの取扱い方（当研究所では独自に開（1）どんなデータ評価法が使われているか，　　　　　発した統計的手法によつ寿命を推定して使用して（2）各データ評価法の精度やばらつきはどの程度か，　いる）の差にある。これらの知見をもとに，国際（3）クリープや疲労などの寿命試験における打切り　　的な合意が得られる材料データ評価法のガイドラ　データ（破断に至らなかったデータ）はどのよ　　インを作成していく予定である。　うに取扱っているか，などを明らかにすることにした。　　　18Cr－0Ni鋼，　TTP三榊十」〕SDF＋門HP　　　　　　　　　　　　　　　　300　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　℃　このラウンドロビン・テスト　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　06mには日本，アメリカ，西ドイツ，　2口O　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・625　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＾650スゥェーデン，およびE　C委員　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　▲675会の15機関が参加しており，「金　？m　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　二亨呈昌　　　　　　　　　　　　　　　山材技研クリープデータシート」　乏　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　▽750　　　　　　　　　　　　　　　）m　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　▼775および「金材技研疲労データシ　只　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　◇8口o一ト」を共通データとして，各　僅50　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　◆825　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　〉850機関がそれぞれの材料データベースあるいは材料データシステムで解析評価した。　　　　　　　　　　　　　　　　　m　　l口2　　103　　104　　105　　1口6　　107　全体の結果はVAMAS報告書　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　破断時間（h）として近く公表する予定であるが，一例として図に，18％Cr一　　　　各機関におけるステンレス鋼のクリープ破断データの評価例~~~~ h_* '1*~~_~ ~~~ ~~~;l~;~. A *~ . ::~~ " ~ ~~~~~'__x_;?;~i~t~~~Q.~~  Sweden  JPN-1 - JPN-2 - CEC - FRG-1 -- Sweden -- JPN-2 - CEC -- Sweden - JPN-2 --- CEC 2DD OD 70 50 30 20 ~~ ~**~$~*+:.:'*' ':~¥.~. ~t~!:~*~; ~ ~' t~:~:, ~¥ +¥ ~~ ~ ¥ ~,~~{. .~ ~"¥~T¥.-~~~.X.¥ IF'~~~T¥~ ¥. ~*~~~ *~; ABA n = 53 ~'_¥$*"¥. ~~i ~~ 10 ID= 10' 10+ 10= 10* ID' クリープき裂成長試験の標準化板厚の違いや成長初期挙動がばらつきの原因　機器部材の申に潜在欠陥がある場合，’あるいは疲労や腐食などによって欠陥が生じた場合，機器の高溢運転中にこの欠陥からき裂が徐々に成侵し，逐には破壊に至る。このクリープき裂の成長挙動は，機器部材の寿命評価のために重要なものであるにもかかわらず，材料，荷重条件，滞度等に依存する複雑な現象であるため，その言式験法や評価法の統一された基準はまだ確立されていない。　そこで，個々に行われていた研究を統含し，試験法や評個法の標準化に向けての国際共同研究を実施するためのクリープき裂成長技術作業部会が，VAMASの申に設置された竈この技術作業部会に参加しているのは，ASTME24－04委負会，ヨーロッパ破壊グルーブ，フランス政府，イギりス原予カエネルギー公社，学振先端材料強度129委員会，および高槻試験評個技術分科会の6グループである。当研究所は，、科学技術庁が主催する高温試験評価技術分科会に所属している。　この分科金では，クリープき裂成長特性に及ぼす言式験片寸法の影響を明らかにすることを目的に，分科会に所属している3機関の間でラウンドロビン・テストを行った。供試材は，他のグループでも取上げているタービンロータ材の1Cr－Mo－V鋼で，板幅50．8㎜，板摩25．4mm，12．7㎜，および6．35m㎜の3種類の標準C　T試験片を作り，VAMASのガイドラインに従ってクり一プき裂成長試験を行った。また，ラウンドロビン・テストとは別個に，板帽254mm，板厚63．5㎜mおよびI2．7㎜mの2種類の大型C　T試験片を作り，当研究所の50トン大型クり一プき裂成長試験機を用いて試験し燃軌鴛㍍｝‡プ1ユ・サミットにおいて含意された国際協カプロジェク≡　トの中の1つ，新材料と瀞蜂に関する鰯際共同研究の＝＝llで舳・あ／技術作薬葡1金の1ち・蜥は1鮒㌃オ鴬三㍗オ㍑鶯二警1　び低サイクル疲労の7披術作薬部会に参加1している。　今固はこのうち，材料信頼性1掲係の活動を特集した。た（金材技研ニュース，1990年，蜘1参馴。この分科会の浪11定結果を，クり一プき裂先端近傍の応力場とひずみ遼度場を蕎己述するパラメータのC＃で整理し，それらの上隈と下限の範囲を図に直線で示した。なお，この技術作業部会に参加している他のグループが行ったCザMo－V鋼のラウンドロビン・テストの結果も，一緒に示してある。　これらの結果から，き裂成長速度は試験機関，試験温度，試験荷重，試験片板幅が異なっていても，C串を使って表すとばらつきが比較的小さくなるが，試験片板厚を増大させると，き裂成長逮度が速くなることなどがわかった。図のばらっきは板厚の影響のほかに，クリープ延性が異なる供試材のデータが含まれていることと，き裂成長の初期の複雑な挙動も含めて，プロッ1一の」二隈と下隈の範躍を直線で示したためである。　科学技術振輿調整費研究の第夏I期（3年剛では，高温脆性材料の互N100超含金を供試材としてクリーブき裂成長のラウンドロビン・テストを実施し，第I期研究で延性材料に対して確認されたC乖を綱いた評棚法の有効性を検討するとともに，更に精度のよい評個法を検討する予定である。　10o》5劃iO－1濁幽穫熱舳トユ0…呈へ10皿31Cr－Mo－V鋼ヨー口・ジグループi蓄三宇鎧葦式j験蓑≡1…郁i技刊；fう｝f斗会538℃1o■1　　　loo　　　　王o1　　　　王o2　　　　　C｝（kJ／〆h）クリープき裂成長の共通試験結果高温低サイクノレ疲労試験の標準化高強度材では表面状態の統一が重要　高淋低サイクル疲労試験は，発電プラントの蒸気タービンなど各種の高瀞機雑用金属材料の強度評価法の1つとして，多くの研究機関において広く実施されている。しかし，その試験法に関しては各園の学協会などから種々の提案があるものの，国際的な標準試験法は確立されていない。商温低サイクル疲労は，試験機や高淑仰ぴ計の形式，試験片の猟度分布や座鰯の有無などの試験条件に支配される可能性が非常に大きいが，試験結果に及ぽすこれらの影響も，定最的に明らかにされているとはいえない。そのため，試験片の形状や寸法，熱電対の取付け方法，破損の定義なども，各研究機関で独自の基準や方法を決めて試験しているのが現状である竈　このようなことから，昭和6I年に当研究所で開催されたVAMAS運営会議において，ヨーロッパ各團は高淑低サイクル疲労の国際ラウンドロビン・テストを提案した。その結果，ヨーロッパ6か剛6機関と日刺0機関とが参加した低サイクル疲労技術作業都会が設置された。当研究所は，この披術作業部会の日本側窓口を務めている。　ラウンドロビン・テストは，供毒式材を共適にして，言式験溢度，ひずみ波形，ひずみ幅，および試験片表面糊．さについてのみ基本的ガイドラインを設定し，その他は各機関が通常採用している方法・条件で実施された。そのため，試験片の形状や熱電対の取付け方法など，様々な条件が使われている。供試材には，繰返し加工硬化あるいは加工軟化する4種類の材料が逮ばれた。　図には，それらのうちのSUS3ヱ6オーステナイトステンレス鋼と718ニッケル基趨含金についての，臼本とヨーロッパのすべてのデータを，全ひずみ幅と破断繰返し数の関係で示した。SUS3工6鋼など高延性材料では，破断繰返し数は平均値の1／2～2倍の範囲にほとんどのデータが収まっており，各機関の姜式験条件等の棚違を考慮すれば，比鮫的まとまっていると考えられる。…方、インコネル7工8など高強度材料では，全ひずみ幅が小さい場含，破断繰返し数のばらつきが訓三常に大きくなっている。　以」二のような副祭ラウンドロビン・テストのデータから，次のことが明らかになった。SUS316鋼では、破断繰返し数のばらつきは比較的小さい。その範囲でのばらつきの要困は，繰返し応力順やヒステレシスループ上のヤング率の梱違や座屈の有無等から生じると考えられた。一方，インコネル718では，加熱方法の遼いにより，熱電対を試験片に、点溶接しているものと単に縛り付けているだけのものとがあった。、1匁溶接したものでは，試験片の表面に小さな凹みができている。この凹みのため，インコネル718のような商強度材では疲労き裂の発生が促巡されるので，試験片の表繭状態を統一する必要性が認識された。く掌ユ012ぺ和6く串loI’1SむS3互6窮岡，550℃’幣耐㌔’＝ユ012b⑭．、．．・・噌’鱈籔… ユ、」！．」1o1茗王0空　　　　　10ヨ　　　　　1〇一　　　　　10・破陶1繰遜し1数，Nl1051θ…1インコネル7王8，550℃毫＜1 ・・．鱒鞠噂’」’・一’＝壷ミiO…王 ・・o．、鍵麟鐸和o6く割王o■ヨ10坦　　　　工O呂　　　　10’　　　　工0破1断繰遜し一数．N‘｛波1断絃』屋し数，N‘低サイクル疲労の共通試験結果工oi極低温破壊靱性値試験の標準化無視できない試験片厚さ、ひずみ速度の影響　材料の破壊に対する祇抗の穫度（わばさ）を表すパラメータの破壊靱性値は，各概機器の安全設計において不可欠なものの1つで，材料一避択の璽婆な基準値と見なされている。しかし、液体ヘリウム汎度（4K）のような極低楓で使用する構造材料として検討されている鉄鋼材料は，破壊靱性値が極めて商くて脆性破壊をしないので，従来から周いられている平蘭ひずみ破壊靱惟試験法は遭用できない。このため，室漁においてすら完全には確立されていない弾塑性破壊靱性試繊法に煩らざるを得ないのが現状である竈　こうしたことから，VAMASの超電導および極低温材料技術作業部会では，困際事務局を務める当研究所を含む4か国9研究機関が参加して，極低漱破壊靱惟値試験ラウンドロビン・テストを実施した。オーステナイトステンレス鋼のSUS3工6LN鋼とYUS170鋼を供試材に選定し，葉材に起因する測定値のばらつきを雌けるために，すべて渕一ロットの材料を使用した。当研究所が採用しているASTM槻格による蕃前調査では，材料禽体が持つばらつきは前者で±5％，後者では±8％であった。参加各機関では，それぞれの朋二究機関の図剛こ従って当研究所で一括加工した言式験片を禰いて，それぞれの機関で採用している方法に基づいて極低槻で破壊靱性値を測定し，試験条件，荷重一変位図，試験結果等を，所定のフォーマットによって当研究所に提出した。　当研究所に集約された測定値を解析した結果，概究機関の閥のばらつき（最大値と最小値の範剛は，SUS316LN鋼で平均値の士20％，YUS170鋼では士25％であった。各研究機関で採用している評個法の多くは除荷コンプライアンス法／ASTM槻格）であったが，多数悩試験法やキー力一ブ法などもあった。しかし，評個法の棚違に荻づく測定誤差を議論できるだけのデータ数がないので，より一般的な試験条件と浪1淀値との関係を解析した。図はその例で，SUS316LN鋼における試験片厚さおよびひずみ速度と破壊靱性値（弾塑性破壊概惟値試験の結果から換算した値）との関係を示したものである。試験片厚さに閥しては，薄いものほど破壊靱性値が高くなるという轍告が時たま見受けられるが，今回の結果も岡様の傾1fjlを示している。ひずみ速度については，従来系統的な研究はほとんどなかったが，今固の解析では例らかの彩響があり得ることを示唆している。　ラウンドロビン・テストの以上のような結果から，億煩性の高。い極低滞破壊靱性値試験法を確立するためには，これらの試験条件の影響をいっそう棚確にすることと，それに基づいて各測定法の棚互比較を行うことが，早急に必要であると考えられる。そのために，科学技術振興調整徴研究の鵜II期では，喬式験条件をできる限士）統一したラウンドロビン・テストを実施して，測定値のばらつきの原困を絞＾）込んでいくことを計固している。　320　300（280く£260曇240S220』200　180　工60喧」．◎。SむS3ユ6LN釜1岡垂KO亘4　　　　16　　　　亘8　　　　20　　　　22　　　　24　　　　26　　　　28　　　　　　葦式鰯ミ』’号I』專さ　（mm）　320　300（280｛。。。～婁240（220蟹200　180　160SUS3玉6LN垂闘・・　　　　　」」」§．’．o6’　Ob．・ρ’oO．5　　　　　互．0　　　　　1，5　　　　　2．0　　　　　2．5　　ひずみ遼度（mm／min）極低潟破壌靱性値の共遜試験緒果8月の研究発表（国内分）学・協会名 關催期閲 発 表 題 富 発表老（所属）機械学会シンポジウム 8．8－8．iO 1．走盗型トンネル顕微鏡と金属破壊 松岡三郎（環境）（激岡：當士ハイツ〕魔食防食討論会 8．28～8．30 1．生体用高Moステンレス鍋のすきま腐食感受性 星野明彦（機能）ほか（援野1信州大学工学都）材料科掌と］二学への計 8．28～8．31 工． アルミニウム巾の欠脇の密度汎関数分予動力 小口多美夫（物性）ほか算機庵用に関する藪際 学法による研究会畿 2．鋼の組織変化のモンテカルロシミュレーション 榎本正人（物傲）ほか（來京：サンシャインシテイ〕 3．熱力学によるα十α1聾蜥熱Ti合金の設計 小野寺秀樽（設喬十）ほか　　　　　　　　　　　　　　クリープ受託試験の現況郭珊究所は，昭和42年に帝1j定された「金属材料披術研究所クリープ蕎式験受　　　　　　　　　受託試験受理状況託槻桜」（科学技術庁劃11含第69号）および「金属材料技術研究所クリープ試験受託約款」に姥づいて，企薬等からの委託を受け，クリープ試験を実施しています。　昭和垂2卒度に開始してから平成允年度まで23年湖を経過しましたが，ここでは平成元年度の蓋式験爽施状況について轍瞥します。　受託試験受理状況は沓表に示すとおりで，平成元年疫については，言箏数が52件（前年度よりの継続30件，新槻22件），　蕎式j駿片1数399功（，　；延言式験1時間カ｛1，正75，097時闘で，蓋式験片ヱ本些りの平均試蜘縛閲は，クリープ瓢験が3，703時i渕，クリープ破断蓋式験が2，296時閲です。区　　　　　分 壬卜63年度 元年度 計党理件数（件） 呈78 工1 三89クリープ蓄式　験椴度別薯式験片数　（本）300～600C601～800℃801～1竈㏄℃ 1，2垂3　178　153 65148 1．308　192　16i小計 1，57垂 87 王，66玉受理件数（件） 垂21 呈工 雀32クリープ破断養式験滞度別試験片数　／本〕300～600C601－800℃801－iOOO℃ 3，垂09ヱ214，　749 亘呈i255垂 3．5201．239　803小聲十 5，372 190 5，562党理伶数（伶〕 599 22 621含　計 蓄式験片数（本） 6，9垂6 277 7，223◆短　信◆●受蜜　科掌技術庁長官表彰（業繍表彩）　計測解析研究部　　斎藤　鉄哉　破壊及び非破壊蕃式験の両繭から行ってきた材料の僑煩評嫡研究を基礎として，新しい非接触言事価システムの開発を進め、材料評価法の研究1粥発に買献したことによ一），平成2年5月19日，」二記の表杉を受けた。　計測解析研究郁　　閏村　良雄　物理分析装滋について睦1動化やコンピュータ制御・討測法の改良に努め，特に電子顕微鏡についてはアナログメモり一による像質胸．ヒの庵用技術を粥発し，醐像処理技術の進腰に買献したことによリ，平成2年5月19臼，上記の表彩を受けた。　環境惟能研究部　　富崎　秀子　熱電対の濫度精度管理の研究に従事し、熱電対の校正データの整理解析により劣化機構を解明し、溢度締度管理システムの含理化に貫献したことによ1〕，一2隼5月玉9日，上記の表彩を受けた。　第2研究グループ　　自石　審樹　原予炉の設討で璽要な照射下クリープ現象やヘリウム腕化の研究のため，サイクロトロンを印核とする軽イオン貝罰射下クり一プ試験施設を整設するとともに，クリープ・腕化機構の解明，新索材開発に賞献したことにより，平成2年5月19臼，上記の表彩を受けた。○人事異動（平成2年6月8臼）　昇任　　特別研究官　犬河内春乃（討狽1j解析砺　　　　　究部第4研究室長）●海外出張氏 名 所 属 期 1笥行先 閑 務敏 榔銘機構石滑究部 2． 5．20～2、 5，27 ソビェト 物質・材料データベースの国際交流に関する’91シンポジウム級織委翼金前輿 弘印十 一正霧峨㌶二；l／ 2、 5．28－2． 6． 2 第I3圃商激趨電導体シンポジウム山崎遺夫 材料設計研究都 2． 6．1O～2． 6． 16 航空機用材料に関するシンポジウム1．L1内 泰 計棚解析研究部 2． 6．1O～2． 6，23 アメ；j力 粥4鰯オオ料非破壊言平価シンポジウム組　　織 表（平成・年・月・1醐在）所長　　新屠和嘉　　奉斗挙研究官　1j、口管　理　部　　　務　会　　　　課　企　　醐　　課　授　　術　　課　材料試験業務課基礎物牲研究部　第1研究室　第2研究窒　第3研究室醇山　田　昌夫　永旺1義孝　秋山武久　真鍋　　烈　中村　　実　魚谷賢治吉ハ1明静脊木晴善松本武彦大河内　　　■’’」第遂研究室（併）吉　川　I＝凋　静機能特牲研究部　第1研究室　第2研究室　第3研究室　第4研究姦　第5研究室材料設計研究部　第1研究室　第2研究蜜　第3研究室　第凄研究室反応制御研究部　第1研究室　第2研究室　第3研究姦　第4砺干多ヒ婁養組織制御研究部　第1研究案　第2研究室　第3研究室　第4研究窒　賀亀5弼1＝多と隻童　第6研究室計測解析研究部　第1研究室　第2研究叢　第3研究室佐々木靖男梶瞭節勇僅野久興　・1・谷　　功天野宗幸塩蘭一脇凶崎道夫盈本健一　山縣敏’一寓塚　　功新外　　隆古林英一長谷川良佑平野敏幸大場　　輩中村治方佐藤　獺頭　　挟　1岡　圧1　　棚北瞭　　繁　入三井達郎斎藤鉄哉沓燈一夫岸本随樹　田村奥雄　第4研究室（併）斎　藤　鉄　哉損傷機構研究部　　　繭　鳥　　　敏　第1研究室　山口弘二　第2研究蜜　新谷紀雄　第3研究室　藤井哲雄　第4研究室　増［E千利　　　　　遜巻第379号発行蕨科学技術庁金属材料技術研究所　　　　〒153東京都目黒区中目黒2－3－12　　　　TEL（03）719－2271，FAX（03）792－3337支所長 岡国雅年管　　理　　課　　術僑倫幸カ学特姓研究部　　河部　義邦　第1研究室　貝沼紀夫　第2研究室　鈴木　　正　第3研究室　堀部　　進　第4研究室　角1羽方川」表薗界圃制御研究部　　小　川　恵　一　第1研究窒（併）小」l1恵一　套竃　　2　　筍珊　究　髪葦　　　　『コ　　寺寸　　愁：　吉　第3研究室　小じ1僑行　第4研究窒　斎藤一努第1研究グループ　　前　国　　　弘　剃サブグループ　　ぽ1　　背　秋　第2サブグループ　　戸　I叶　］　正　第3サブグループ　　件　上　　　廉　第4サブグループ　　和　1王i　　仁　第5サブグループ　佐藤充典　第6サブグループ　　石　j■1北．介第2研究グループ　　貞　石　春　樹　棚サブグループ　　北　，、、三正　犯．　第2サブグループ　永川城正　第3サブグループ　里予1王i哲二　第4サブグルーブ　　醐　辺　龍　彦環境牲能研究部　　田　中　千秋　鵜王研究索　松閥三郎　第2研究室　金澤健二　第3研究塞　　八木鈍一　賛禽4弔滑多薯隻麦　　ノ」、　、｛麦聰月　第5棚：究室　太蘭昭彦第3研究グループ　辻本得蔵　糊サブグループ　　申　村　森　彦　第2サブグループ　　武　井　　　厚　第3サブグループ　海江1羽義也　第4サブグループ（併）辻　本　得　蔵第4研究グループ　　吉　原　一　紘　第王サブグループ　　武　1田　　　徽　第2サブグループ　　尾　澤　正　也　第3サブグループ　　村　松　補　治第5研究グループ　永囲徳雄　第1サブグループ　　門　編　義　雄　第2サブグループ　　石　原　只　雄　第3サブグループ　ニ瓶正俊特別研究官　　大河内　春　乃平成2年7月発行繍錐兼発行人　　真鏑翻　刷株式会社三興　烈印棚一6一