【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.26】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KU0031

利用課題名 / Title

フェライト系耐熱鋼の析出物観察

利用した実施機関 / Support Institute

九州大学 / Kyushu Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）その他/Others

キーワード / Keywords

鉄鋼材料/ Steel materials,透過型電子顕微鏡/ Transmission electron microscopy,走査型透過電子顕微鏡/ Scanning transmission electron microscopy,,電子顕微鏡/Electron microscopy

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

大阿見 祥子

所属名 / Affiliation

コベルコ溶接テクノ株式会社

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

岡部俊明（コベルコ溶接テクノ株式会社）,小山田宏美（株式会社神戸製鋼所）,高内英亮（株式会社神戸製鋼所）

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

工藤昌輝

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KU-002：収差補正走査/透過電子顕微鏡
KU-009：ハイコントラスト補助電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　フェライト系耐熱鋼は、オーステナイト系耐熱鋼と比較して熱膨張係数が小さいことや、V、Nbの添加などによって優れたクリープ破断強度を有するという特徴がある。
　本研究では、クリープ性能が異なる2種のフェライト系耐熱鋼のサブマージアーク溶接金属A、Bについて、クリープ性能に影響を及ぼすとされている微細な析出物に着目し、TEMを用いて観察した。

実験 / Experimental

　溶接金属A、Bはともに2.25Cr-1Mo-V鋼であるが、溶接時の熱履歴に違いがあり、溶接金属Aの方がクリープ性能は良好である。いずれの溶接金属においても、溶接後に705 ℃で32時間の溶接後熱処理を行い、その後、TEM観察用の抽出レプリカ試料を採取した。析出物の観察には、収差補正走査／透過電子顕微鏡JEM-ARM200Fを用いた。

結果と考察 / Results and Discussion

　溶接金属A、Bの粒界析出物の観察結果を、Fig.1に示す。溶接金属A、Bに共通して、大角粒界と思われる箇所には円相当径が約200 nmの粗大な析出物と、約20nmの微細な析出物が存在していた。XEDS結果によると、粗大析出物はCr、微細析出物はVが主体であった。本供試材における析出相を確認するために、熱力学計算ソフト（Thermo-Calc、データベース：TCFE7）にて計算した結果を、Fig.2に示す。Fig.2より、先述の粗大析出物はCr₂₃C₆、微細析出物は(Mo,V)Cもしくは(Mo,V)₂Cであると考えられる。微細析出物の同定には、追加調査が必要である。
次に、粒内析出物の観察結果をFig.3に示す。粒内には、アスペクト比が異なる、円形と線形の析出物が認められた。XEDS結果によると、いずれもVとMoが7:3の割合である析出物であり、粒界析出物と同様に、(Mo,V)Cもしくは(Mo,V)₂Cであると推察される。円形析出物の円相当径は約20nmであり、線形析出物の長さは約28nmであった。VCは板状であるとされており⁽¹⁾、線形析出物は板状のVCの厚みを観察していると考えられる。
溶接金属A、Bはクリープ性能に有意差が見られるにも関わらず、析出物のサイズおよび組成はほぼ同じであった。クリープ破断は、高温長時間、応力が加えられた状態となることで、析出物の粗大化、転位組織の回復により徐々に基底クリープ強度に変化していく過程で生じると考えられている。転位運動の抑制効果がある微細析出物が多いほどクリープ性能が向上することが予想され、本供試材は析出物の数密度などに違いがあることが示唆される。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 粒界析出物の観察結果 (a)溶接金属AのBF-TEM像および(b) XEDS結果

Fig.1 粒界析出物の観察結果 (c)溶接金属BのBF-TEM像および(d)XEDS結果

Fig.2 熱力学計算ソフトによる析出相の平衡状態計算結果

Fig.3 粒内析出物の観察結果 (a)溶接金属AのBF-TEM像および(b) XEDS結果

Fig.3 粒内析出物の観察結果 (c)溶接金属BのBF-TEM像および(d) XEDS結果

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

(1) S. Yamazaki and H. K. D. H. Bhadeshia : Mater. Sci. Technol., p.1335(2003).

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件