The Japan Research and Development Center for Metals

財団法人ISSN0913-0020

2008.1

金属系材料研究開発センター

No.255

TODAY「今が大切」「つとめて、やむな」

多記念会創立 50 周年記念式典が学士会館で催され、その記念講演会で小職も招待講演者及びパネルデスカッションのパネラーとしてその栄に浴しました。その時、本多光太郎博
経済産業省 大臣官房士の偉業及び、逸話の数々が増本健東北大学
技術総括審議官名誉教授よりご紹介がありました。鉄の磁気
塚本 修
転位の本性、鋼の焼き入れ理論、金属単結晶
平成 20 年の新春を迎え、謹んでお慶び申し 理論などの金属物理学の基礎研究とともに、上げます。
KS 磁石鋼、Fe-Ai-Al-Si 系３元高磁化率合金セ
人口減少化、少子高齢化の中でも力強く成長 ンダストの開発、Fe- 系磁歪合金の開発等応する日本経済の実現を目指し、経済産業省は、 用研究の分野でも世界的な業績を上げられて「新経済成長戦略」を推進しております。世界 います。本多光太郎博士は、「今が大切」「つのイノベーションセンターとして、アジアはも とめて、やむな」と言う言葉を好んで色紙なとより世界経済の牽引車としての強い日本経済 どに書かれました。文字通り寸暇を惜しんでの実現を目指すものです。この、イノベーショ 研究と後輩の指導に日夜精励されやすむことンの核になるものとして、材料技術の重要性が を知らなかった博士の生涯のモットーでし
昨今強く認識されてきております。2001 年３ た。
月に策定された、我が国政府全体の第２期科学材料技術の研究開発は、大変根気のいるあ
技術基本計画の中でも、「ナノテクノロジー・ る意味では地味な研究領域であるかと思いま材料分野」が戦略的な重点分野の一つとして位 す。一朝一夕には研究成果が見えてこないも置づけられました。更に、2006 年３月に策定 のです。また、一方では、サイズ効果、量子された 2006 年から 2010 年までの第３期の科 効果、自己組織化というナノテクノロジーの学技術基本計画でもイノベーター日本を実現す 本質に最も近い研究領域であり、従来の技術る重点戦略分野としてナノテクノロジー・材料 体系の延長線上に無い新しい技術体系の出現分野が位置づけられております。
が一番期待できる分野でもあります。新しい我が国の材料技術開発の歴史を考えるとき、 新年を迎え、本多光太郎博士の偉業を思い浮本多光太郎博士（1870 〜 1954 年）が脳裏を かべつつ、材料分野で飛躍的な発展を期待し、よぎるのは、私だけではないと思います。我が 材料政策の一端に身を置く者として更なる材
国物理冶金学の先駆者であり，KS 磁石鋼をは 料政策の展開に努力していきたいと思いまじめ、鉄鋼材料の分野における広範な業績に す。
よって一世を風靡し、世界的な名声を博された最後に、JRCM 会員各社の皆様の益々のご碩学であります。
（（財）本多記念会 「本多光 発展とご健勝を祈念し新年のご挨拶とさせて太郎博士を偲んで」より抜粋。
）昨年 11 月、本 頂きます1

JRCM REPORTNEDO 委託・助成研究 平成 19 年度新規プロジェクト
鉄鋼材料の革新的高強度・高機能化基盤研究開発プロジェクト
鉄鋼材料研究部㧺㧱㧰㧻

１．はじめに近年、エネルギー・インフラ分野で求められる極低温、腐食、高温・高圧など極限環境対応、輸送機器分野等での軽量化による高効率化、省エネルギー化、安全・安心等に向けて鋼材に対する社会的ニーズは、一段と高度化し、これらの課題に対処するためには革新的技術開発が必要になっている。
他方、近年の科学の進歩により、ナノスケールでの結晶組織制御、レーザ、電子工学分野における各種の革新的計測技術、高度なシミュレーションなど、異分野の新科学・技術との融合による新たな材料技術革新の可能性も高まっている。
上記観点より、本プロジェク
トでは、平成 19 年度から５年間 の 計 画 で、 高 強 度 鋼、 高 機能鋼の実用化拡大の基盤となる(1) 高級鋼厚板溶接部の信頼性・寿命を大幅に向上する溶接施工技術及び鉄鋼組織制御技術、(2)部材の軽量化を図るために強度、加工性等の最適傾斜機能を付与する機械部品鍛造技術の研究開発を行う。

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表１．研究推進体制

３. 研究開発課題と取り組み
方針
３−１．溶接分科会(1) 溶接技術 SUB Gr
溶接技術 SUB グループでは、プラント、構造物の安全を確保するため、鋼材の革新的高強度化と信頼性向上を図るため、次ࢼஹȯǤȤ

２．プロジェクト推進体制
研究推進体制を表１．に示す。
NEDO 託事業の共同研究先として、12 大 学、 ３ 国 研、 お よ び
NEDO 助成事業として 10 企業が参加し、JRCM に設置した「鉄鋼材料の革新的高強度・高機能化基盤研究開発研究体」内にて、委託研究と助成研究を総合化した、２分科会−５SUB Gr 体制にて研究を推進する。の三つの課題に取り組んでいる。
①クリーン MIG 溶接プロセス技術の開発
世界中で不可能とされてきた溶接金属中の含有酸素量 50ppm以下とするクリーン MIG 溶接の研究開発を行う。技術ポイントӷ ᠆ ᙐ‫ ޖ‬ȯ ǤȤӷ᠆ᙐ‫ޖ‬ȯǤȤϋ‫ޖ‬‫ޖٳ‬ӷ᠆ᙐ‫ޖ‬ȯǤȤƴǑǔǯȪȸȳ/+)

図１．同軸複層ワイヤによる安定溶滴移行例

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溶接用鋼の最高峰、HT980 級
高強度鋼と極低温用 9% Ni 鋼は750㷄䌾100MPa Niၮว㊄700㷄䌾100MPa 㱏♽㍑

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図２．高温クリープ SUB Gr 研究開発目標

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図３．水素脆化 SUB Gr の研究開発目標
は、(1) 同軸複層構造ワイヤ（図１）と (2) 電離プラズマガス流の活用にあり、25mm 厚鋼板での溶接パス数とスパッタ発生率を半減するという画期的で世界に冠たる技術を目指す。
②レーザ・アークハイブリッド
溶接適用基盤技術の開発
高エネルギーで極細のファイバーレーザとアーク溶接を組み合わせたレーザ・アークハイブ
リッド溶接による、板厚 25mmの高強度鋼（HT980）を JIS １類相当の高品質で溶接できる技術開発を目指す。(1) 溶接欠陥の 発 生 の 防 止、(2) 高 強 度・ 高
靭 性 溶 接 金 属 の 組 織 制 御、(3)疲労特性に優れた溶接ビード形状制御などが主要な課題である。
③高強度鋼､ 低温用鋼厚板のための高強度・高靱性溶接金属の開発および溶接継手信頼性評価
技術の研究

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溶接では、マ ルテンサイトを主な組織とするため、水素割れや脆化など、溶接構造体の安全性と信頼性に多くの課題を抱えている。これらを克服するため、上記のプロセス開発と平行して最新の金属組織学や破壊力学の理論と計測および解析技術を駆使した基礎的研究に取組み、
HT980 級 高 強 度 鋼 と 極 低 温 用9% Ni 鋼の完全予熱なし溶接と高靭性化を目指す。
(2) 高温クリープ SUB Gr
図 2．に示すように、使用温度域別のα系耐熱鋼、γ系耐熱鋼および Ni 基合金の３鋼種を対象に、破壊機構の解明および強度予測モデルの高度化を図り、①溶接継手クリープ強度係
数 0.7 以 上、10 万 h ク リ ー プ
強 度 100MPa の 700 ℃ 級 超 々臨界火力発電用耐熱材料の合金設計指針を提示、②破断時間推定精度 Factor of 1.2 の高精度クリープ強度推定法を提案する。
(3) 水素脆化 SUB Gr
980MPa 級継ぎ手の水素侵入による低温割れ抑制技術の確立を目的に、メゾスケール（結晶粒数個〜数十個レベル）での水素の影響によるき裂の進展モデル構築と単純化した金属組織を持つ 1000MPa 高強度鋼での局所応力−局所水素量に基づく破断限界の明確化、②粒界水素量の動的挙動の予測手法の構築と980MPa 級継ぎ手における粒界破断限界（水素量、局所応力）の予測手法の構築を目指す。
（図３）３−２．制御鍛造分科会(1) 制御鍛造 SUB Gr
図４．に示すように大型からJRCM NEWS No.255⴫㕙ᒝൻዪㇱᒝൻ䍶䍏䍏䍖䍛䍷䍚䍊䍪䍢䋬
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図４．制御鍛造 SUB Gr の研究目標の寿命予測式を構築し、目標寿命値に対する介在物サイズの臨界値を得ることにより、製品の高度化を目指す。（図５）
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図 5．内部起点疲労破壊 SUB Gr の研究目標

小型部品を想定してプロトタイプ試作を行い、耐力として高強度 部 1000 〜 1100MPa、 軟 質部 800 〜 900MPa を 実 現 す る
ため、①鍛造部材の軽量化と加工性を両立させるために、鋼成分設計と最適鍛造プロセスの開発、②軽量化部品の最適工程設計を可能とする鍛造プロセスのバーチャルラボシステムを開発する。
(2) 内部起点疲労破壊 SUB Gr
自動車などに用いられる軸受鋼に関して、材料力学と材料因４．まとめ
本プロジェクトは、実社会において使用される鋼構造物および部材としての高機能化を実現するための基盤技術研究を目指すものである。これらの確立は、日本の鉄鋼業界のみならず、製造業全体の世界競争力向上に大きく貢献するとともに、大幅なCO2 削減を可能とする、実構造物、部材の開発および生産に向けての抜本的解決の道筋を提供するものである。産学官連携の下に、関係者の知恵を結集し、プロジェクトの目標達成および成果の実用化に注力していきたい。（城田部長、永浜次長、川端主任研究員）

JRCM NEWS ／第 255 号

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The Japan Research and Development Center for Metals

2008 年 1 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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