衝撃に強い1500メガパスカル級低合金鋼の開発に成功

容易には折れない木材のような高強度棒材の開発

2007.08.27

独立行政法人物質・材料研究機構

NIMS新構造材料センターは、材料創製支援ステーションとの連携で、衝撃荷重を加えても壊れにくい1500メガパスカル級低合金鋼の開発に成功した。

概要

  1. 独立行政法人物質・材料研究機構 (理事長 : 岸　輝雄) 新構造材料センター (センター長 : 津﨑 兼彰) の木村 勇次 主任研究員らは、材料創製支援ステーション (ステーション長 : 片田康行) 創製技術セクションとの連携で、衝撃荷重を加えても壊れにくい1500メガパスカル (MPa/1MPa=断面積1mm2あたり1N (およそ0.102kgf) ) 級低合金鋼の開発に成功した。
  2. 従来、引張強さ1300MPa以上の強度レベルにおいてばね鋼などの低合金鋼の衝撃吸収エネルギーは、30~40J程度であり、靭性が低く構造用部材としての適用が制限されてきた。
  3. 今回、ばね鋼の合金成分に近い0.6%C-2%Si-1%Cr鋼の焼戻マルテンサイト組織に500℃で減面率約80%の多パスの溝ロール加工を施すことで、断面積2cm2、長さ約1mの棒材において、短軸の平均結晶粒径が約0.4マイクロメートル (μm/百万分の1m) で、<110>//圧延方向繊維集合組織を有する超微細繊維状結晶粒組織を得た。
    その結果、特殊な合金元素を添加することなくマルテンサイト鋼の優れた引張強さと延性を保持したままで靭性を飛躍的に向上 (衝撃吸収エネルギーの平均値は165J) させることに成功した。
  4. 本研究成果は、1997年度から2005年度まで実施されてきた「超鉄鋼プロジェクト」で構築された超微細粒鋼の創製技術と遅れ破壊に強い1500MPa超級低合金鋼の創製技術を応用して得られたものであり、新構造材料プロジェクトの成果である。本材料創製技術は、広範囲の高強度鋼に適用可能であることから2000MPa級の超高ボルトやシャフトなどの超高強度部材の実現を可能にするキーテクノロジーと成るものである。
  5. 本研究成果は、9月19日から岐阜大学で開催される日本鉄鋼協会秋季講演大会で発表予定である。
「シャルピー衝撃試験後の試験片の外観写真。上: 開発鋼、下: 従来鋼」の画像

シャルピー衝撃試験後の試験片の外観写真。
上: 開発鋼、下: 従来鋼