ISSN0913-0020

The Japan Research and Development Center for Metals

財団法人

金属系材料研究開発センター

2009.6No.272

TODAY

鉄 に 学 ぶ －「 ア ル ミ も 熱 い う ち に 打 て ！ 」
住友軽金属工業株式会社

くならず、時間おいて硬くなるという時効硬化現研究開発センター

象が発見された。この時効硬化を利用してジュラ常務研究員

ルミンが開発され、これが第一次世界大戦のドイ

吉田 英雄

ツの飛行船ツェッペリンの骨格に用いられた。英２年前の４月、ゴールデンウィーク前半の休み

この強度を上回る超々ジュラルミンが住友金属で２日間を利用して、たたらの歴史を知るために、開発されたのが 1936 年である。この合金は太平

島根県安来市、雲南市、奥出雲町の「鉄の道文化

洋戦争の零式戦闘機の主翼桁材に用いられ飛行性圏」をレンターカーで回った。たたら製鉄の跡や能を高めたのはよく知られている。これを支えた「鉄の未来科学館」ではたたらの構造がわかる実物製造技術も、日本が第一次世界大戦の戦勝国であ大の模型が展示されていて、その下部構造の巧みり、その賠償としてドイツから学んだものが多い。

さに先人の知恵のすごさと歴史の重みをあらため戦後は、航空機材料開発は米国が中心となり、て実感した。鉄の起源は、最近のトルコのカマン・

航空機用アルミニウム合金の強度、靭性向上を目

カレホユック遺跡発掘調査からヒッタイト以前の的として様々な加工熱処理法が導入された。これ

BC40 世紀近くまで遡ることが言われ、少なくともらの研究で明らかになったことは不純物を減らし、4000 年以上の歴史があることが明らかとなってき熱間加工で鋳造組織を如何に消失させて靭性を高た。これに対し、アルミニウムはその発見が 19 世めるかということであった。この考え方は特に新紀初頭で、1825 年磁場の単位で有名なエルステッ

しいものではなく、鉄では古くから長年の経験的ドが世界で初めてアルミニウム単体の分離に成功

知識により鍛錬し熱処理を加えることで強度や靭した。1855 年のパリ万博では「粘土から得た銀」性を得ているのと同じである。これを芸術の域まとして出展され、金や銀よりも高価な金属としてでに高めたのが日本刀であろう。高強度高靭性の注目を浴びた。特にナポレオン三世は、アルミニアルミニウム合金を開発では、日本刀製造に隠さウムの食器で貴賓をもてなしたことは有名である。

れた各種の技術に学んでいくことも重要であると彼はアルミニウムの生産を支援したが、これは武考える。

国で撃墜された飛行船の骨格を日本に持ち帰り、具を軽くして戦闘しやすくしたいという軍事面か戦後の日本のアルミニウム産業は米国を手本にらの要請でもあった。本格的な量産は、1886 年、量産製造設備を導入し、生産量を増やしてきたが、ホール（米）とエルー（仏）が独立に発明した製今また、中国は日本の最新設備と同じような圧延錬方法からであり、これを可能にしたのはこの頃設備を五ヶ所に導入し生産しようとしている。日始まった水力発電であった。今では世界で年間約本のアルミニウム業界が生き残るには、鉄での高3000 万トンの地金が生産されている。鉄に対し、張力鋼板、電磁鋼板などの開発に学び、客先のニー

アルミニウムの歴史は高々 200 年である。

ズに応えた高機能で高品質の材料開発を行い、そアルミニウムも強くするために、種々の元素がの材料特性を最大限に生かせる生産技術を開発し添加され、さらに、鋼の焼入れと同じ方法で硬くていく必要がある。特に、鍛錬としての熱間圧延することはできないかと実験が試みられた。1906

は重要で、その基盤技術確立のためには、官の支年、ドイツにおいて、偶然にも、焼入れ直後は硬援と学からの協力が不可欠であると考えている。
1

JRCM REPORTNEDO「鉄鋼材料の革新的高強度・高機能化基盤研究開発」
における溶接技術 SG の活動 (2)溶接技術 SG リーダー
HT980TF リーダー

平岡和雄 （大阪大学接合科学研究所）
井上裕滋 （新日本製鐵（株））

平成 19 年度開始の「鉄鋼材料の2．基盤的最新装置の開革新的高強度・高機能化基盤研究開発～その場観察システム発（H19-23）」NEDO プロジェクト

9Ni 鋼用共金系溶接材（プロジェクトリーダー：名古屋大料、HT980 鋼 用 Ni-Cr

学宮田隆司）は、多くの有識者から系 溶 接 材 料、HT980 鋼の助言を得ながら、ここ２年間順調用共金低合金系溶接材料に成果を上げることができた。の三種の開発である。そ今回は、溶接技術サブグループの中の 9Ni 鋼共金系溶接における本プロジェクトの研究の金 属、Ni-Cr 系 溶 接 金 属狙い（JRCM ニュース No.259 参照）

では、溶融金属の凝固過に対して、「どの程度目処を付ける程からの高温域で生じることができたのか」について、進捗凝固割れが心配される。と成果の一部を紹介する。

「マルテンサイトとオー

図１ 放射光を利用するその場観察システム

ステナイト組織を、高強度と高靱凝固割れ抑止成分設計として1．高級鋼を活かす革新的溶接技術

性と耐低温割れ溶接金属として適は、一般に凝固時にフェライト（δ確立を目指して性配分する」という本プロジェクフェライト）を析出させることが溶接技術 SG では、高級鋼として、トの目標に向けて、耐凝固割れ成有効であるとされている。図 2 は、

HT980 高強度鋼および 9% Ni 低温分設計に目処を立てることが、ま14% Cr をベースに Ni 含有量を変化用鋼をターゲットとし、これらの厚ずクリアーすべき最初のハードルさせた溶接金属模擬の基礎検討用板溶接継手性能の革新化を目指しである。このために、この成分最適鋼材を用いた凝固過程の回折デーて、具体的には革新的溶接金属の開設計を目指す最新解析装置として、タ結果である。5.2% Ni 含有材での発を目指している。

放射光（Spring8）を利用して、凝初相がδフェライト（赤丸部）で、そこで、開発する革新的技術の実固時からの冷却過程における晶出、その後γ相（青丸部）との二相とな用化展開を意識して、以下の三つの析出相をその場観察できるシステり、凝固が終了したことを示していタスクフォース体制で臨んでいる。

ムを開発した（図 1）。

る。所謂 FA 凝固モードである。

TF1

ク リ ー ン MIG に よ る 革

新 HT980 鋼 用 溶 接 材 料 の 実 用 化㪐㪅㪊㩼㪥㫀㩷㪘㪄㫄㫆㪻㪼㪎㪅㪈㪌㩼㪥㫀㩷㪘㪝㪄㫄㫆㪻㪼㪌㪅㪉㩼㪥㫀㩷㪝㪘㪄㫄㫆㪻㪼ೋ⋧㩷㩿㪇㫊㪼㪺㪀ೋ⋧㩷㩿㪇㫊㪼㪺㪀ೋ⋧㩷㩿㪇㫊㪼㪺㪀(HT980TF)
TF2

ク リ ー ン MIG に よ る 革

新 9 % Ni 鋼 用 溶 接 材 料 の 実 用 化(9NiTF)
TF3

HT980 中厚板のレーザ溶接適用拡大実用化 ( レーザ TF)
これらの TF のリーダーは、企業メンバーが務め、実用化を目指すための研究の舵取りを行う。大学、独法における基盤的研究で革新性を論理的に実証、確立しながら実用ಝ࿕⚳ੌ㩷㩿㪇㪅㪋㪌㫊㪼㪺㪀

JRCM NEWS No.272╙䋲⋧↢ᚑ㩿㪇㪅㪇㪏㫊㪼㪺㪀㱏㱐

化へ誘導することに重大な責任を担っている。

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図２ 各成分系での凝固時のパターン2ಝ࿕⚳ੌ㩷㩿㪇㪅㪊㪊㫊㪼㪺㪀㩿㪡㪀

サイト変態時の変態膨張による応力緩和などの知見も得られている。

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現在このような Cr-Ni 系溶接金属の特異効果と低温割れ抑止条件との合理的解釈を探求中である。
また、図 4 中に現在得られている諸特性データを集約して記載した。基礎検討用鋼材からの小括として、中央部の水色領域に解が存在することを見いだした。

（ａ）酸素量の影響（ｂ）残留γ量の影響

図３ 靱性向上に及ぼす含有酸素量及び残留γ量
一方で、凝固割れ感受性評価とし４．溶接継手部破壊安全性への提案
ミクロ組織の功罪ている。てトランスバレストレイン試験もCr-Ni 系溶接金属の高靱化についマルテンサイト相に異相オース実施し、FA 凝固モードの有効性もては、シャルピー衝撃試験結果（図テナイトを残す場合に、割れ伝播確認した。初相δを直接捉えたそ3(a)）から溶接金属含有酸素量低減を助長しないかという懸念と逆にの場観察手法は、今後溶接金属のによる高靱化が顕著に見て取れる。

オーステナイトの誘起変態での局高靱化などのその他特性確保の実組織はマルテンサイト組織である。

所応力緩和により伝播を抑制でき用的成分調整による組織制御時に、また (b) 図は、-196℃の極低温でのるという期待感があった。

極めて重要な武器となる。

CTOD 試験結果で、僅かの残留γで

図 5 は、溶接金属中の電場指紋

低温靱性を改善することが分かっ

法（FSM）を用い、基礎検討用鋼材

3．クリーン MIG 溶接金属の成分てきた。高靱化タスクでは、現在こをメルトランした溶接金属部の疲設計の見通しのメカニズムの解明とデータの蓄労キ裂伝播挙動を計測した結果で積を図っている。

ある。横軸は繰返し数、縦軸 FC 値

本報告では、HT980 用溶接金属の開発状況から報告する。高強度で低温割れ抑止タスクでは、一般的は疲労キ裂の進展を示しており、残高靱性、予熱なしで低温割れ抑止

な低温割れ評価試験である y 型割留オーステナイトがキ裂進展の抑の溶接金属成分提案に向けて、前れ試験等を実施し、残留オーステナ制に大きく寄与していることがわ

述の 14% Cr をベースとして、C 量、イトを有する二相組織（Ni を 5%以かった。

Ni 量を変化させた基礎検討用鋼材上含有する材料）では、予熱なしでを用いて研究が遂行されている。

も低温割れが発生しないことが確

５．おわりに認できた（図 4 中の○印）。また、オー

現時点までは、溶接金属を模擬し述二節）、低温割れ抑止タスク、高ステナイト量の増加とともに水素た基礎検討用鋼材を溶融凝固して靱化タスク、継手疲労タスク、継手の放出速度が著しく遅くなること、検討してきたが、クリーン MIG 溶破壊安全性評価タスクをそれぞれ冷却時のマルテンサイト変態中に接にも目処が立ち、いよいよ実溶接組織化し、総合特性最適化を目指し放出する水素量、さらにマルテン継手での検討段階に入る。

具体的には、組織制御タスク（前㪇㪅㪇㪏㪇㪅㪇㪎㪇㪅㪇㪍-40㬍㪇㪅㪇㪌㪇㪅㪇㪋㪇㪅㪇㪊㪇㪅㪇㪉㬍㪇㪅㪇㪈㪇㪊㪋㪌㪍㪎㪏㪥㫀㊂ 㩿㫄㪸㫊㫊㩼㪀㪐㪈㪇

図４ 低温割れ抑止成分とプロジェクト目標成分域

図５ FSM によるキ裂進展挙動の計測結果

3JRCM NEWS No.272

活動報告■鉄鋼材料研究部○日本発 , 世界初の破壊評価 ISO 規格が成立
提案中の ISO 規格「ISO 27306：
Metallic materials − Method of
constraint loss correction of CTOD
fracture toughness for fractureassessment of steel components」
が、4 月 23 日 の ISO-FDIS 投 票 において全会一致で承認された。
表１に示すように、ISO 国際規格の規格化プロセスは発行までに６段階のステップを踏む。今回の承認は最終のステップ５で、これを通過すれば発行を待つのみである。世界初の日本提案の破壊評価 ISO 規格が成立する。
表１

国際規格までのプロセス

本提案規格は，経済産業省基準認証研究開発事業「鉄鋼材料の破壊靭性評価手順の標準化」として、2002 年 11 月〜 2005 年 3 月の期間で ( 財 ) 金属系材料研究開発センターを研究開発実施団体として実施したプロジェクト（プロジェク
トリーダー：南二三吉大阪大学教授）の成果に基づく。プロジェク
表２

ト の 後、 フ ォ ロ ー 事 業 と し て ISO
規格化を進め、活動開始から 7 年、NP 提案開始から 3 年半の歳月を経て成立に至ったが、5 年とも言われる標準期間のよりも短い期間で ISO規格化を達成した。
提案は、TC164 委員会（金属材料の機械試験を守備範囲とする委員会）所管で進められたが、金属材料試験結果の応用分野を扱う規格となることは TC164 委員会でも初めてである。
本規格には，我が国が世界に誇る高級鋼材の大型構造物へ利用拡大を促し，従来不可能とされた構造空間設計が可能となり，省エネ
ルギー，省資源の観点から，鉄鋼業，重工，機械，エンジニアリング等の国際競争力を支える一助となることが期待される。
本件成立は、リーダー南教授を中心に、経済産業省，( 財 ) 日本規格協会，( 社 ) 日本溶接協会鉄鋼部会，および，同規格化プロジェクトメンバー（中立機関，鉄鋼メーカー，ファブリケータ）によるもので、その多大な努力に敬意を表するものである。
（川端主席研究員）■総務企画部産学官連携グループ○大型セラミック定盤がアドバン
スト ディスプレイ オブ ザ イヤー（ADY2009）優秀賞受賞
フラットパネルディスプレイ業
界世界最大のイベントである第 19回 ファインテック・ジャパン ( フラットパネル ディスプレイ研究開
発・ 製 造 技 術 展 ) が 2009 年 4 月
15 日 ( 水 ) ～ 17 日 ( 金 ) に東京ビッグサイトで開催されました。
その中のイベントの一つとして 4
月 15 日（水）15：00 より「第 14ISO 27306 成立までの経緯

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS ／第 272 号

発 行
発行人
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回 アドバンスト ディスプレイ オブザ イヤー」の各部門の優秀賞受賞者が発表され、表彰式が行われました。
部品・材料部門では JRCM が管理法人として推進中の戦略的基盤技術高度化支援事業「吸着・浮上機能を付与した超大型・軽量多孔質セラミック定盤の開発」において、株式会社ナノテムが中心となって開発しました大型多孔質セラミック定盤（製品名大型基板用ポーラスチャック）が見事受賞しました。
「大学発ベンチャー企業として多孔質セラミックを開発し、大型基板用ポーラスチャックを実用化した点が高く評価できる。」が受賞の理由でした。

表彰式でのプロジェクトリーダー( 株 ) ナノテムの高田社長（左）お知らせ○一般財団法人化への移行手続き
2008 年 12 月１日から施行されている新公益法人制度では、すべての公益法人は、2013 年 11 月 30
日までに①公益法人、②一般法人、③解散のいずれかを選択する必要が あ り ま す。JRCM は、 去 る 3 月
23 日開催の評議員会、理事会におきまして、今後、非営利型一般財団法人への移行の手続きを進めることとなりました。さっそく、同会合にて議決されました「最初の評議員の選任方法」の認可申請書を経済産業大臣宛に提出いたしました。手続きが順調に進めば、今年度の後半に一般財団法人に移行する予定です。
一般財団法人という、より自由度の高い組織形態で、社会に貢献していきたいと希望しております。
今後とも、皆様方のご支援ご鞭撻をお願い申し上げます。

2009 年 6 月 1 日
小紫正樹
財団法人 金属系材料研究開発センター〒 105-0003 東京都港区西新橋一丁目 5 番 11 号 第 11 東洋海事ビル 6 階

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