実験報告書様式（一般利用課題・成果公開利用）

MLF Experimental Report

提出日 Date of Report
2011/4/25

課題番号 Project No.

装置責任者 Name of responsible person

2010B0078

Stefanus Harjo

実験課題名 Title of experiment

装置名 Name of Instrument/（BL No.）

引張変形中その場中性子回折による TRIP 鋼の変形挙動およびTAKUMI(BL-19)

残留オーステナイト安定性に及ぼす水素の影響解析

実施日 Date of Experiment

実験責任者名 Name of principal investigator

2011/2/9-10

末吉 仁
所属 Affiliation
JFE スチール（株）
試料、実験方法、利用の結果得られた主なデータ、考察、結論等を、記述して下さい。（適宜、図表添付のこと）
Please report your samples, experimental method and results, discussion and conclusions. Please add figures andtables for better explanation.
1. 試料 Name of sample(s) and chemical formula, or compositions including physical form.
供試材は成分および残留γ量の異なる TRIP 鋼を用いた。成分は Fe-0.17C-1.5Si-1.7Mn（γR=5.6%,12.4%）
および Fe-0.17C-1.5Al-2.3Mn（γR=14.8%）であり、組織はフェライト、ベイナイト、マルテンサイト、残留オーステナイトを含有する複相組織である。図 1 に引張変形中その場中性子回折実験用の平板試験片形状を示す。試験片サイズは平行部の長さ 50mm、幅 5mm、厚さ 1mm である。TRIP 鋼の変形挙動および残留オーステナイト安定性に及ぼす水素の影響を解析するために、引張試験片に水素を導入した。水素の影響が確実に現れるように、陰極水素チャージにより最大 15ppmの多量の水素を導入した。水素チャージ後、水素の放出を防ぐため

図 1 平板引張試験片形状に Zn めっきを施し、試験片内に水素を封入して均一化した。

2. 実験方法及び結果 （実験がうまくいかなかった場合、その理由を記述してください。）
Experimental method and results.

If you failed to conduct experiment as planned, please describe reasons.

＜実験方法＞
引張変形中その場中性子回折実験には、J-PARC の工学材料回折装置「匠」（BL-19）を用いた。図 2 に示すように、引張試験片を引張軸方向が入射中性子ビームに対して 45°傾斜する方向に設置し、検出器を入射ビームに対して N-Bank とS-Bank それぞれ 90°方向に設置することにより、引張軸方向に対して平行と垂直な格子面の回折強度を測定した。広い入射波長域を持つパルス中性子を用いて、飛行時間法（TOF法）で測定することにより、同時に複数の回折ピークを得た。
引張試験はクロスヘッド速度一定で 0.1mm/min の低引張速度条件で実施し、引張変形中の回折強度を連続的に測定した。
1

図 2 引張変形中その場中性子回折実験状況

2. 実験方法及び結果（つづき） Experimental method and results (continued)＜実験結果＞
1000に及ぼす水素の影響を示す。残留γ量 12.4%の TRIP 鋼

900

は変形挙動に及ぼす水素の影響は認められないのに対して、高強度である残留γ量 5.6%の TRIP 鋼は水素導入 により流 動 応 力 の増 加 が認 められ、伸 びが減 少 して早期に破断している。図 4 に Si 系および Al 系 TRIP 鋼の 引 張 変 形 挙 動 に 及 ぼ す 水 素 の 影 響 を 示 す 。 Si 系

Nominal stress, MPa

図 3 に Si 系 TRIP 鋼（γR=5.6%、12.4%）の引張変形挙動

TRIP 鋼と異なり、Al 系 TRIP 鋼は水素導入により加工硬0.17C-1.5Si-1.7Mn（γ R5.6%）

0.17C-1.5Si-1.7Mn（γ R12.4%）

800
5.2ppmH2700
60011.4ppmH 2500400Si-TRIP steel (Rγ5.6%)
Si-TRIP steel (Rγ5.6%) with H2
Si-TRIP steel (Rγ12.4%)
Si-TRIP steel (Rγ12.4%) with H2

3002001000

化 過 程 で流 動 応 力 が低 下 する特 異 な現 象 が認 められ

0510152025303540Nominal strain, %る。
図 5 に Al 系 TRIP 鋼の引張軸方向に垂直なαFe(110)における引張変形中の格子面間隔の変化を示す。水素導図 3 Si 系 TRIP 鋼（γR=5.6%、12.4%）の引張変形挙動に及ぼす水素の影響

入により格子面間隔が若干低下しているが、大きな差異は硬化過程での半価幅変化量が低下している。このことは、
Al 系 TRIP 鋼の加工硬化過程での転位の蓄積挙動に水素が影響を及ぼしている可能性を示唆しており、水素により転位の増殖が抑制されて加工硬化量が減少したことが流動応力低下の一因と考えられる。
現在、引張変形中の残留γの挙動に及ぼす水素の影響について解析を進めている。また、リートベルト解析による残留γ量の定量化も実施する予定である。今回良い実験結果が得られており、未実施の鋼種も含めて今後も継続し

Nominal stress, MPa

引張変形中の半価幅変化量を示す。水素導入により加工0.17C-1.5Al-2.3Mn（γ R14.8%）

900

認められない。図 6 に Al 系 TRIP 鋼のαFe(110)における

800

0.17C-1.5Si-1.7Mn（γ R12.4%）70060015.3ppmH 250011.4ppmH 2400

Al-TRIP steel
Al-TRIP steel with H2Si-TRIP steel
Si-TRIP steel with H2300
20010000510152025303540

Nominal strain, %図 4 Si 系および Al 系 TRIP 鋼の引張変形挙動に及ぼす水素の影響て J-PARC で実験を実施したい。
0.00035α（110）axial
α（110）axial with H20.2036α（110）axial
α（110）axial with H2

0.00030

0.17C-1.5Al-2.3Mn（γR 14.8%）⊿FWHM / nm

Lattice plane spacing / nm

0.20380.20340.20320.20300.17C-1.5Al-2.3Mn（γR 14.8%）

0.000250.000200.000150.000100.00005

0.202805101520250.00000

300Nominal strain / %51015202530Nominal strain / %図 5 Al 系 TRIP 鋼のαFe(110)における引張変形中の格子面間隔に及ぼす水素の影響

図 6 Al 系 TRIP 鋼のαFe(110)における引張変形中の半価幅変化量に及ぼす水素の影響

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