■2005.5

財団法人 金属系材料研究開発センター

No.223

TODAY

知識の保持・帰属のあり方と発展性える。属人型の知識に依存する技術やシステムは、場合に応じて運用できる知識の量に限界があること、選択や決定が限られた人の経験や知識に影響されることなどにより、その発展が、延長的、段階的、定形的となりがちである。他方、安定かつ柔軟であり、場合に応じて工夫・改良・改善が行

東京大学名誉教授・JRCM特別研究員

木 内

われ、良く状況に適応することができる。

学

これに対し、IT型知識に依存する技術やシステ
ムは、無数の可能性のなかから最適な答えを瞬時

わが国と先進諸国との間には、生産技術に関すに選択できること、選択や決定が評価基準の最もる知識の保持形態・帰属形態について、大きな相適合する形で行われることなどから、その進展に違があり、その違いは今後の両者の発展に大きなはスピード感があり、同時に拡張が不連続的であ影響を与える可能性がある。

ったり、予想を超える形態であったりもする｡

わが国の生産技術は、必要な知識や関連情報を、さらに、知識の帰属についても注目する必要が必ずしも完結的・明文的ではない形で関係するある。わが国における知識の保持形態は属人型が個々人が保持し、「ねまわし」に代表される人と人主体であるが、この場合の人とは、欧米のそれととの濃密かつ協調的関係をとおして運用する手法は異なり、必ずしも特定の個人を意味しない。実に大きく依存してきた。かかる人的ネットワーク際には、知識の帰属は極めてあいまいである。多の協働による知識・情報の保持と運用により、多くの場合、関係する組織の構成員が何らかの形で分野の専門家が同時平行的に仕事を進め、他の追共有している。当初、誰の考案によるものであっ随を許さない効率的な生産を実現し、その後もてたか、誰が改良し、誰が発展させたのか、などのはやされたコンカレントエンジニアリングを地で点は明確にされていないのが普通である。

いく技術体系や生産文化を作り上げてきた、と言帰属があいまいな知識は、厳密に分析・整理さうことができる。

れ、体系化されることは希である。また、体系的

これに対し、欧米諸国が依拠してきたマニュアに整理されない知識は、発展・進化することも少ル型生産技術は、近年驚異的に進歩した情報活用ない。故に、そのような知識は、大きな可能性を技術を取り込んでIT型生産体系へと発展し、大量秘めていても、知的資源や技術資源とはなりにくの非属人的な知識やデータを体系的に保有しつつく、埋もれてしまうことも少なくない。すなわち、多方向的かつ広域的に交換を行い、検索・分析・知識を発展させ、進化させていくうえで、知識に統計処理などに基づく最適予測に従って行動する独立した方法を指向している。

を明確にすることが、極めて重要である。

このような違いは、当然、生産技術はもちろん地位または格を与え、その帰属日本の生産技術にとって、知識の保持・帰属形関連する知識そのものの発展にも大きな影響を与態の改革は、今後の大きな課題である。

1

JRCM REPORT「環境調和型超微細粒鋼創製基盤技術の開発「環境調和型超微細粒鋼創製基盤技術の開発（PROTEUS）（PROTEUS）」」プロジェクト中間報告
プロジェクト中間報告鉄鋼材料研究部

城田良康

本研究では、図−1に示すように、術研究と、それらを用いた結晶粒径の1 緒 言

鉄系スーパーメタルプロジェクトの知微細化研究に取り組んでいる。

平成14年度から5年間の計画で、新見に基づきながらも必要加工負荷の半

1）静水圧高速鍛造大歪加工技術の開発

エネルギー・産業技術総合開発機構

減を図り、かつ効率的な大歪付与効果（JFEスチール㈱スチール研究所福山）（NEDO技術開発機構）の3Rプログラを得るため、①高度大歪付与加工技術、①静水圧高速鍛造大歪加工にて60％以ムの一環として「環境調和型超微細粒及びその工業的（操業・品質）安定化上の圧下率を付与することにより、板鋼創製基盤技術の開発プロジェクトに必須となる②革新的ロール・潤滑技

厚方向に均一に30μm以下の微細オー〈PROTEUS：Production Technologies

術を〜300mm板幅規模にて実証する

ステナイト組織の創製に成功、さらにfor Environment-conscious Ultra-fine

こと、さらに、これらの実証データにその後の逆変態処理により10μmまでgrained Steels〉」を実施している。本基づき、③計算科学を応用した大歪付の微細化を実証した。

プロジェクトは、『粒径1μmの超微細与加工時の内部組織及びプロセスシミ②超微細なフェライト組織を得るため結晶粒鋼板の工業的生産を可能ならしュレーション技術の開発により、板幅には、仕上げ圧延前のオーステナイトめる高度大歪付与技術を中核とする熱1200mm以上の最適熱間加工プロセス組織の微細化が効果的であることを実間加工プロセス技術、大歪付与加工操の設備諸元について明らかにすること証した。

業を安定的に可能とするロール・工具を目指している。

2）超高速多段仕上圧延加工技術の開発（住友金属工業㈱）技術、焼き付き防止・表面品質を保証できる潤滑技術、超微細組織作り込みプロセスの最適化のための数値シミュ（1）高度大歪付与加工技術研究
平成14年度より以下に示す3要素技①単純組成鋼（Fe-0.15C-0.01Si-0.74Mn）
を用い、圧延パス間時間の極少化で、レーション技術等を包含する革新的なプロセス基盤技術、並びに超微細粒鋼の実用化のための結晶粒径の粗大化を抑制できる革新的接合技術』の確立を目指している。

2 研究開発体制
本プロジェクトは、木内 学東京大学名誉教授（JRCM特別研究員、NEDOプロジェクト研究開発責任者）を委員長とし、JRCMと新日本製鐵㈱、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、㈱カントク、日立金属㈱、協同油脂㈱、大同化学工業㈱の10社及び横浜国立大学、東京大学生産技術研究所の2大学を参加メンバーとする研究体を組織し、研究開発を推進している。

3 研究開発課題と成果概要
3−1．高度大歪付与加工の工業化を実現するためのプロセス技術の基盤研究

JRCM NEWS No.223

図−1 開発プロジェクトの技術マップ2

図−2 単純組成鋼（Fe-0.15C-0.01Si-0.74Mn）における超微細結晶粒組織

表層粒径0.9μｍ、1/4厚位置1.1μｍの加工の安定操業（圧延材の安定噛み込高摩擦係数、圧延時低摩擦係数をもつ超微細粒化を実証した（図−2）。

み、焼き付き防止、圧延動力の低減等）

潤滑剤の研究開発を推進。シリコング②圧延時のロール荷重として、3t／mmのためには、被圧延材―ロール間の潤リースを用いることにより高摩擦係で超微細結晶粒鋼化の可能性を確認

滑制御の技術革新が必須である。この数、かつ良好な耐焼き付き性をもつ潤し、そのための潤滑条件等の課題を整ため以下に示す4研究課題に取り組ん滑剤の創製に成功した。

理した。

でいる。

②コロイドベース潤滑剤の研究開発

3 ）複合歪付与技術の開発（JFEスチ1 ）高耐面圧性・高耐摩耗性を有する（大同化学工業㈱）ール㈱スチール研究所千葉）

ロール研究開発①複合歪付与により仕上げ圧延後の結①高耐面圧性スーパーサーメットロ

400〜900℃の高温では0.1〜0.2の低摩晶粒を1/2以下に微細化できることをールの研究開発（日立金属㈱）

擦係数を示す液状コロイド系潤滑剤を常温では水と同等の高摩擦係数（0.4）
、高耐摩耗性を有するサーメットロー開発し、かつステンレス鋼用並みの耐②単純組成鋼（Fe-0.13C-0.01Si-0.75Mn）

ルをもとに、大歪加工時の最大面圧焼き付き性を実現できるコロイド系潤を用いた場合には、フェライト結晶粒2500MPaに耐えるスーパーサーメット滑剤の創製に成功した。

1.4μｍの超微細粒化を実証した。

ロールの研究開発を推進。2500MPaのまた、噛み込み性については、常温時今後、超高速多段仕上げ圧延加工プ耐面圧性を保証するための条件であ0.4の高摩擦係数、荷重低減のためにロセスにおける200〜300mmの広幅鋼る、内層−中間層境界部の接合強度がは高温で0.2以下の低摩擦係数の開発

板での1μmの超微細粒鋼化の実証研

1000MPa以上のスーパーサーメットロが必要であることが明らかになった。

究と、前記3要素研究の最適組み合わせール材料を創製した。

3 ）摩擦係数制御及び耐焼き付き性にを評価するための統合化試験（試料の②高耐摩耗性セミハイスロールの研究関するメカニズムの解明・評価研究を受け渡しによる要素技術組み合わせの開発（㈱カントク）

通じた、ロール・潤滑剤の最適組み合実証した。

わせの実現（横浜国立大学）

技術評価試験）を推進し、工業化プロセ

高耐面圧性を有するセミハイスロー

ス設備としてのプロセスウインドウのルをもとに、ロール母材中に析出する①噛み込み時に摩擦係数が高く、通板拡大につき検討していく予定である。

炭化物間間隔を10μm以下までに極小中に摩擦係数が低くなる摩擦係数の制化したスーパーセミハイスロール材を御メカニズムを提言。

創製し、大歪加工に耐えうる強度特性摩擦係数制御メカニズム、焼き付きとセミハイスの5倍（ハイスロール以抑制メカニズムの解明を基礎研究とし加工、特に超高速多段仕上げ圧延加工上）の耐摩耗性を実証した。て推進し、その結果をもとに上記ローを工業的に実現するためには、作用す2 ）大歪付与圧延時の潤滑剤の研究

ル、潤滑各2テーマの競争的研究成果

る6000t以上の荷重（2500MPa以上の①グリースベース潤滑剤の研究開発の評価及び最適組み合わせの選定を平面圧）に耐える高耐面圧性及び高耐摩（協同油脂㈱）成16年度に行い、17年度からはそれら（2）革新的ロール・潤滑技術研究
高効率歪蓄積を可能とする大歪付与

耗性を備えたロール材質、構造の開発

良好な耐焼き付き性をもつグリースが不可欠である。また、大歪付与圧延ベース潤滑剤をもとに、常温で0.4の3組み合わせの高度化を推進する予定である。

JRCM NEWS No.223

（3）計算科学を応用した大歪加工モルモデルの研究（㈱神戸製鋼所）を確認し、その結果を複合歪付与プロデル研究①フェイズフィールド法を用い、マイセスで実証した。

本プロジェクトでは、超微細結晶粒クロバンド形成過程のシミュレーショ化機構の科学的解明とそれを基本にしンを世界で初めて実現した。

3−2．超微細粒鋼の製品化・構造体化た超微細内部組織形成シミュレーショ

3 ）プロセス・組織統合化シミュレー

を支える接合技術の基盤研究

ン技術を開発し、それらを包含した大歪ションモデルの研究（㈱中山製鋼所）

粒径1μmの超微細粒鋼の接合に際付与加工シミュレーション技術の確立①フェライト粒径の予測精度が50％以して、アーク溶接等の母材金属を溶融を図る。またこれらと、〜300mm板下の中間目標に到達していることを確させて接合する手法では、溶着部及び幅での実証データと結合した実圧延プ

認し、最終目標の予測精度を20％以下

熱影響部の結晶粒径が粗大化し特性がロセス・組織形成シミュレーションモとするための問題点、課題の抽出を行大幅に劣化するため、超微細粒鋼の特デルを確立し、板幅1200mm〜1500mmった。

徴が活用できないという問題が残る。の工業化プロセス最適設計のためのス

4 ）静水圧高速鍛造大歪プロセスモデ

従って、結晶粒径の粗大化が生じないケールアップツールとして利用し、実ルの研究（JFEスチール㈱スチール研

低温域（低熱量域）での接合法の確立

プロセスの設計・製作・構築へ向けて究所福山）が超微細粒鋼の利用に必須条件とな

具体的提言を行うことを目的に研究を①変形−温度−内部組織の一貫解析モる。また超微細粒鋼の実用範囲の拡大推進し、以下の研究課題と成果を得てデルを構築し、鍛造実験と解析結果ののためには、接合部材形状や接合品質いる。

定量的な比較によりミクロ組織予測ツに合わせた複数の接合方法の開発が工1 ）超微細内部組織形成過程のミクロールとしての性能を実証した。

業的には必要となる。これらの視点かスケールモデルの研究（東京大学）

5 ）超高速多段仕上げ圧延プロセスモ

ら、図−3に示す3テーマの研究開発①クラスター理論を利用し、大歪加工デルの研究（住友金属工業㈱）を推進している。

されたオーステナイトあるいは無加工①東京大学開発のミクロスケールモデ

1 ）低温拡散接合技術の開発（㈱神戸

過冷オーステナイトからの変態を精度ルを組み込んだ圧延解析モデルを作成

製鋼所）

良く説明できる新しい核生成モデルをして予測精度を確認し、精度向上課題①亜鉛薄膜を用いた拡散接合で継手部提案した。

を整理した。の引張強度が母材の75％以上であるこ②転位セルを基点とした粒内核生成に6 ）複合歪加工プロセスモデルの研究とを確認した。

よるフェライト組織生成の基本理論を（JFEスチール㈱スチール研究所千葉）

2 ）摩擦撹拌接合（FSW）法の鉄系新たに開発した。

①複合歪付与プロセスでは、過冷オー材料への適用技術の開発（㈱日立製

2 ）超微細組織形成過程のナノスケー

ステナイト温度域での歪付与の有効性

作所）①FSW継手部の引張強度が母材の88％、疲労強度が母材と同等であることを確認した。
3 ）レーザ接合による熱影響部極小化技術の開発（新日本製鐵㈱）①液体窒素中及び銅製冶具を直接鋼板に接触させる固体抜熱を併用したレーザ接合により、熱影響部の幅が各々約10％及び20％縮小することを確認し、その接合部特性の目標達成のめどを得た。
②60kg級フィラーワイヤ併用レーザ溶接により、接合部強度が母材の94％以上、余盛削除での労強度が母材の50％以上を確認した。

図−3 接合研究の目標

JRCM NEWS No.223

44 まとめ得る素材開発及び生産へ向けて、抜本1500mm板幅の熱間圧延プロセス設備的解決の筋道を提供するものである。の仕様提言へと結び付けていく予定で

本プロジェクトは世界に先駆けて、平成14年度からの研究推進により目ある。

汎用鋼としての超微細粒薄鋼板の工業標を上回る研究成果をあげることがでまた平成17年度後半からは、試作さ的製造技術基盤並びに実用化のためのき、平成16年6〜8月に行われたNEDOれる200mm〜300mm板幅の超微細粒接合技術基盤を構築することを目指す

技術開発機構の中間評価においても非広幅薄鋼板の機械・機能特性の調査とものである。これら技術の確立は、日常に高い評価を得ている。

実用化のため各種2次加工部材の試作

本の鉄鋼産業のみならず製造業全体の今後、200mm〜300mm板幅での超を行い、超微細粒薄鋼板の実用性の検世界競争力向上に貢献するとともに、微細粒鋼製造プロセスの実証研究を推証とともにその課題整理を行うため、鋼材の高機能化によるCO2削減、循環進するとともに、そのデータの計算科さらに研究の高度化を進めていきた型社会基盤構築等の環境問題に対応し学研究への反映を図り、1200mm〜

い。

5JRCM NEWS No.223

●セミナー案内――――――――――――

日本金属学会分科会シンポジウム「規則合金系材料の現状と磁気記録への展開」
主 催：（社）日本金属学会
日 時：5月27日（金）10：00〜17：00
会 場：東北大学 多元物質科学研究所
仙台市青葉区片平2−1−1
参加費：正員8,000円、非会員12,000円（予稿代込み）問い合わせ先：（社）日本金属学会
TEL. 022−223−3685
FAX. 022−223−6312
E-mail: apply@jim.or.jp

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS／第223号

発 行 2005年 5 月 1 日
発行人 小島 彰
発行所 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

内容に関するご意見、ご質問は JRCM 総務企画部までお寄せください。
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T E L （03）3592-1282（代）／F A X（03）3592-1285
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