The Japan Research and Development Center for Metals

財団法人

ISSN0913-0020

2008.5

金属系材料研究開発センター

No.259TODAY

地球温暖化と２匹のかえるん ( クールアース 50 の目標にも設定された )。
環境規制と産業競争力との関係を語るときに常に引用されるのが、マイケル・ポーター教授が 1991 年に唱

JFE スチール株式会社
常務執行役員

スチール研究所

えた「ポーター仮説」です。
「適切な環境規制は、費用副所長低減・品質向上につながる技術革新を刺激し、その結果冨田 省吾企業は市場での競争優位を獲得し、他方で産業の生産性向上の可能性もある」との主張で、自動車産業での地球温暖化問題は、有史以来人類が直面した最大の危機

1978 年の日本版マスキー法によるより厳しい排ガス規です。去年、気候変動に関する政府間パネル（IPCC）は、制導入がその後の米市場での日本車の躍進に繋がった

世界的温暖化とともにその原因が人為起源の温室効果ガという「事実」を説明するものとしてしばしば引用さスであるとほぼ断定しました。このままでは世界気候が大れます。この見方に立てば、地球環境問題も企業にとっ幅に変化し、人類の生活に大きな影響を与えることは避けての大きなビジネスチャンスだといえますが、この問られそうにない事態となっています。

題に関しては、もはやそのようなレベルで議論される

1997 年に決まった京都議定書は、本年をもって、とうべき問題ではないでしょう。全世界が参加し、その痛とう第一約束期間に突入しました。これから 2012 年まで

みを公平に分担し、経済を混乱させない枠組みが必要の５年間の平均排出量を削減し、各国がそれぞれの目標です。

を達成する必要があります。日本の場合、マイナス６％「２匹のカエルが、クリームの半分入った瓶に落ちた。

が目標値ですが、2006 年度の排出量の速報値は目標年度

１匹は、もがく努力はもはや意味なしと、横になった1990 年度を逆に 6.4％ほど上回っており、実現が難しいまま溺れてしまった。もう１匹は、状況把握は不十分状況です。最後の手段である排出権購入で帳尻を合わせるだが、ただもがき続けた。両足をバタバタさせてあがという事態も予想されます。「２匹のカエルを用意し、一きまわっていると、クリームが徐々に固くなり、バター方は熱湯に入れ、もう一方は緩やかに昇温する冷水に入れの塊のようになった。おかげで、このやる気ガエルは、る。前者は直ちに飛び跳ね脱出・生存するのに対し、後者瓶からジャンプして出ることができた。」心理学者 P.V. シ

は水温の上昇を知覚できずに死亡する」いまや、余りにもモノフが引用している話ですが、絶対的ピンチに陥っ有名な、変化に対応する事の重要性、困難性を指摘するたても、もがくこと ( 行動すること ) が必要であると言うめに用いられる茹でガエルの法則に、我々もどっぷりとつカエルのお話です。
私の属する鉄鋼業界に関しても、社会全体にとってかってしまっているように思われます。よりいっそうの国も低炭素社会への転換はとてつもなく高い壁ですが、民の理解、次世代への教育が必要でしょう。
しかも、この京都議定書は対応の最初のステップに過ぎその本質的な切り口は革新技術開発しかありえません。

ず、先の IPCC によれば、大気中の温室効果ガス濃度を一JRCM の役割もますます大きくなっていきます。ゆで蛙定化し、温暖化の進展を停止させるためには、温室効果ガにならずに、もがき続けて、チャレンジすることが必

ス排出量を 2050 年までに世界で半減しなければなりませ要と考えています。

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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 S G の活動 (1)（独）物質・材料研究機構

平成 19 年度から開始した「鉄鋼材料の革新的高強度・高機能化基盤研究開発（H19-23）」NEDO プロジェ
クト（プロジェクトリーダー：名古屋大学宮田隆司）は、「高級鋼材の革新的溶接接合技術の開発」（溶接分科会：リーダー大阪大学野城清）と「先端的制御鍛造技術の開発」（制御鍛造分科会：リーダー豊橋技術科学大学梅本実）の二課題で構成される。
今回は、溶接分科会の中の溶接技術サブグループにおける研究の狙
いと平成 19 年度活動成果の一部を紹介する。
1．高級鋼材戦略における溶接技術
我が国の鋼材開発はこの 30 年間大規模に行われ、鋼特性は目覚しく進歩し、日本が誇る高級鋼材が誕生した。ものづくり立国として世界をリードするには、これら鉄鋼材料の進歩に合わせた溶接・接合技術の進歩が、我が国にとって必須であることは論を待たない。
日本の高張力厚鋼板の製造実績のうち、所謂 HT590 MPa 級以上の高級鋼と呼ぶ鋼材製造量が非常に低い。この一因は、HT980MPa 級までの溶接技術は開発され、製造実績はあるものの、その継手性能を確保するには、多くのスキルを必要とすることにある。
そこで、溶接技術 SG では、高級鋼として、HT980 高強度鋼および9% Ni 低温用鋼を取り上げた。これらの鋼材を取り上げることで、溶接技術の革新すべき課題を顕在化できると考えたからである。これら高級鋼材での最終形構造物は、パイプライン、水圧鉄管、造船、海洋構造物、LNG タンクやその附帯設備関連等であり、いずれもエネルギー関連と安心・安全に係わる重要インフラである。
2．革新的溶接技術開発のためのコンセプト
厚板高級鋼による溶接構造物製

平岡和雄（溶接技術 SGL）

作においては、高級鋼は既に存在している。今や、溶接金属の（1）強度と靱性の確保、(2) 水素による低温割れの予熱フリー化、そして (3)溶接施工能率の確保の全てを満たす解を得ることが企業ニーズである。
溶 接 金 属 に お い て、(1) に つ いては、従来、酸化物を析出起点とする微細なアシキラーフェライトによって強度と靱性を得るオキサイドメタラジーが席巻してきたが、1000MPa の強度確保は限界に達していた。この革新化アイデアは、破壊起点となる酸化介在物を鋼材並に激減した上でのマルテンサイトの活用（クリーンマルテンサイトメタラジー）である。
次に (2) については、従来、低炭素当量の成分設計が実施されてきた。高級鋼材は、すでに低炭素当量設計が為され、鋼材の HAZ で割れることはほとんど無く、溶接金属での低温割れが問題視される。例えば HT980 鋼材の溶接では 100℃以上の予熱が不可避である。これに対する革新化アイデアは、低温割れの元凶である水素を固溶するオーステナイトをマルテンサイト中に適量残すことで拡散性水素を低減することである。すなわち、第２相成分設計を提案し、低炭素当量設計の枠を取り払うものである。
以上のように従来概念から大きく踏み出した提案で、実用化へ貢献するものである。残留オーステナ
イトを含ませる新概念は、上記ニーズに留まらず、溶接継手性能の革新的向上にも繋がる。これは次回以降に紹介する。
3．プロジェクト成功の鍵を握るクリーン溶接技術開発
マルテンサイト組織を主体とする溶接金属に、酸素を供給しない溶接方法（クリーン溶接プロセス）が不可欠である。現状で、酸素などを含まない不活性ガス（Ar,He など）雰囲気で溶接できる方法は TIG アー
ク溶接とレーザ溶接である。ただし、TIG アーク溶接は施工能率が低く、かつ電極などの生産管理が必要なことなどから、上述 (3) の溶接能率の高い純 Ar 雰囲気での MIG アーク溶接（クリーン MIG 溶接）が望まれている。また、レーザ溶接では、高能率施工が期待されながら、厚板構造物への適用が成されておらず、レーザの特徴が活かし切れていなかった。
ク リ ー ン MIG ア ー ク 溶 接 で は、アークが不安定で、図１(b) の蛇行した溶接となり、50 年間実用化不可能とされてきた。その主因は母材陰極点の激しく不規則に動き回る不安定挙動とされ、この挙動安定化のため現状 MIG 溶接では微量の酸素が混合されてきた。このときの溶接金属の含有酸素量は 150ppm 以上である。
そこで、二つの革新的プロセス開発から取り組んだ。
一つは、アーク不安定の主因は、図１(a) の陽極のワイヤ溶融先端に細く長く伸びる液柱挙動にあるとして、液柱を短縮する革新的ワイヤ構造（同軸複層構造）が提案さ1.2mm

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図１ 従来ワイヤでの純アルゴン MIG アーク溶接法
JRCM NEWS No.2592ṁⲢ㊄ዻᶧᩇౝ⧌䋺䊊䉴䊁䊨䉟 㪙Ⲣὐ 㪈㪊㪊㪌㷄䉝䊷䉪㪇㪅㪌㫄㫄㪈㪅㪉㫄㫄れた。本年度は、９％ Ni 低温用鋼用の TIG フィラーワイヤ成分を保ちながら、図２(a) の同軸複層ワイヤが設計試作された。一般ワイヤ断面（図１(a) 中参照）は同一組成の均質ワイヤであるが、同軸複層ワイヤは二重構造で内芯には外皮（フープ）材より、溶け易い（融点の低い）成分材となるように設計する。図２(b) は、同軸複層ワイヤを用いた場合のアーク外観で、ワイヤ先端の液柱が明らかに短くなっており、溶接も安定であることが実証された。
もう一つのアプローチは、通常使われるシールド用のガス流を電離プラズマ化することで、両極の不安定を制御する、新規プラズマ MIG溶接である。図３(a) の新溶接電源開発によって、(b) の安定化したアー
ク、(c) の安定な溶接が確認できた。
またこのときの溶接金属の含有酸素量は 50ppm 以下を達成した。
一方、ファイバーレーザ溶接も極めてコンパクトな電源を有し、可搬性を可能として現地レーザ溶接も可能という新しい側面を持ち、かつ極めて小入熱での厚板溶接実現
で、変形や残留応力低減に期待が高まっている。しかしレーザ溶接の厚板への適用はほとんど実用化されておらず、無欠陥での溶接に難があった
り、施工条件裕度が狭いなどスキルレス技術となっていない。
ここでも二つのアプローチが実施されてい䊐䊷䊒䋺㍑
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図２ 新構造ワイヤによるクリーン MIG アーク溶接法
る。
一つは、ファイバーレーザによる12mm 板厚材の貫通無欠陥溶接の可能性である。図４(a) はファイバーレーザの溶接ヘッドで、12mm 板厚材の貫通溶接を実施し、(b) のよ
うな 1m/min の超高速度で無欠陥溶接が可能であることが検証されている。
もう一つは、レーザ溶接の厚板への適用拡大にはスキルレス化が必要で、その対策としてレーザ・アークハイブリッド溶接法の確立が急がれる。図５(a) はハイブリッド溶䌍䌉䌇㔚Ḯ

接ロボットシステムを完成し、(b)は、成果の一例で、ファイバーレーザ／ MAG アークでのハイブリッド溶接結果である。無欠陥の安定したロボット溶接が可能であることを示すことができた。
現在プロジェクトは１年を経過し、順調に当初の思惑を確認、検証しつつある。特に革新的溶接技術研究の成否を握るクリーン溶接プロ
セスの開発に目処がついたことは、今後への弾みとなる。

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図３ クリーン電離プラズマ MIG アーク溶接法䊧䊷䉱಴ജṁធㅦᐲ䋺 㪈㪇㫂㪮䋺 㪈㫄㪆㫄㫀㫅䋱䊌䉴 䊊䉟䊑䊥䉾䊄ṁធ

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図５ ハイブリッド溶接ロボットシステムの導入

図４ ファイバーレーザによる 12mm 板厚材の貫通溶接

3JRCM NEWS No.259

活動報告■鉄鋼材料研究部「PROTEUS プロジェクト研究」が山岡賞受賞
平成 14 年度から平成 18 年度にかけて、NEDO 委託研究として実施した PROTEUS プロジェクト（環境調和型超微細粒鋼創製基盤技術の開発プロジェクト）の研究成果に対し、（社）日本鉄鋼協会より山岡賞の受賞が決まり、平成 20 年３月26 日に春季講演大会（武蔵工業大学）において山岡賞が授与された。
本プロジェクトは、フェライト結晶粒径１μ m の超微細薄鋼板の工業的製造を可能とするプロセス基盤研究として、木内東京大学名誉教授プロジェクトリーダに、大歪加工分科会、ロール・潤滑分科会、計算化学分科会および接合分科会の４分科会での要素研究の推進とそれらの研究成果の総合化を行った。研究体制としては、新日本製鐵㈱、JFE スチール㈱、住友金属工業㈱、㈱神戸製鋼所、㈱中山製鋼所、㈱日立製作所、日立金属㈱、大同化学工業㈱の８企業及び JRCMと東京大学（柳本教授）、横浜国大（小豆島教授）の２大学より構成された研究体を組織し、下記の研究成果を達成した。
①大歪加工分科会では、フェライト結晶粒径１μ m の超微細薄鋼板製造条件の明確化と実用化設備の仕様の提示を行うことができ、工業的設備として設置が可能であることを実証した。
②ロール・潤滑分科会では、熱間圧延時の総荷重 600ton の大圧下に耐えるロールの製造技術確立と、大圧下圧延時に製品表面品質を確保し、且つ圧延荷重を 6000ton 以内に軽減できる潤滑技術を確立した。
③計算化学分科会では、フェライト結晶粒径１μ m の微細組織生成機構の解明と１μ m 程度の結晶粒径を高精度に予測できるモデルの構築を成し遂げた。

④超微細薄鋼板の実用化を支える革新的接合技術の確立を目的とした接合分科会では、接合による結晶粒径の肥大化を抑制できる、レーザ接合、摩擦攪拌接合、及び低温拡散接合技術を確立した。
これらの研究成果が共同研究として優れていることおよび熱間圧延での１μ m の超微細フェライト結晶粒生成機構は「SSMR メカニズム」として国際学会においても認められるようになった点が高く評価され、今回の山岡賞の受賞に結びついた理由と考えられる。
今回の PROTEUS プロジェクトの高い研究成果の達成は、目標（工業化の出口）と基礎研究を有機的に結合する必要が大きい産学官連携プロジェクトの研究成果の高度化のマネージメントに大いに参考になり、これらの経験を今後の鉄鋼関係のナショナルプロジェクトの運営に活用して行きたい。
（城田部長）■総務企画部
第 74 回「JRCM 理事会」の開催
平 成 20 年 ３ 月 24 日、 第 74 回
JRCM 理事会が開催されました。２
月 15 日に開催された第 58 回評議員会で理事、監事が選任されて初めての開催となる今回の理事会では、寄付行為により理事長、副理事長、専務理事を理事の互選で定めることとなっており、理事長には二村文友理事（再任）、また、副理事長には佐藤廣士理事（再任）、専務理事には小紫正樹理事が全員一致で選任されました。
その後、二村理事長の議事進行で審議に移り、提案された平成 20 年度事業計画及び収支予算など議決事項すべてが全員一致で承認されました。最後に報告事項として最近の JRCM 活動状況等が紹介され、理事会は閉会しました。（畑中総務企画部長）

永浜 洋［旧］環境・プロセス研究部 次長［新］新日本製鐵株式会社 ( 株式会社日鉄技術情報センター）○平成 20 年 4 月 1 日付
徳納 一成
［旧］新日本製鐵株式会社[ 新 ] 鉄鋼材料研究部長 兼環境・プロセス研究部長［新人紹介］①出生地②西暦生年月日③最終学歴④職歴⑤仕事に対する期待⑥趣
味、特技、資格等

徳納一成① 福岡県福岡市② 1956 年 10 月 19 日
③ 九州大学大学院工学研究科
応用原子核工学専攻博士後期課
程④ 1985 年新日本製鉄株式会社
入社（中央研究本部第 2 技術研究所）→ 1991 年同（技術開発本部鉄鋼研究所）→ 1993 年同（技術開発本部名古屋技術研究部）→ 2000
年米国新日鉄ニューヨーク事務所→ 2005 年新日本製鉄株式会社（技術開発本部技術開発企画部）→現在に至る⑤ 少し大げさになりますが、新入社員のころを思い出し、「日本鉄鋼業界発展のため」との気概をもって仕事をしたいと思っています。多くの皆様のお力添え無くしてはできないことですので、先ず謙虚に、そして前向きにと思っています。
⑥ 月並みですが、下手くそゴルフのほか、水泳、サッカー。長い間ずっとハリウッド映画ファンだったのですが、最近、成瀬巳喜男、小林正樹などの古い日本映画にはまっています。工学博士。

【人事異動】○平成 20 年３月 31 日付

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS ／第 259 号

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発行人
発行所

2008 年 5 月 1 日
小紫正樹
財団法人 金属系材料研究開発センター

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