報告書番号

Q08021

タイトル（和文）

高純度Fe-Cr-Ni 合金の溶接熱影響部における材料硬化に及ぼす添加元素の影響

タイトル（英文）

Effects of doped elements on material hardening on the weld heat affected zone of high-purity Fe-Cr-Ni alloys.

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

低炭素ステンレス鋼の溶接熱影響部（HAZ）における材料硬化に及ぼす添加元素の影響を検討した。コールドクルーシブル法を用いて高純度Fe-Cr-Ni合金にC,N,P,S,MoおよびSiを単独添加した12種類の合金を溶製し、TIG溶接により隅肉溶接継手を作製した。HAZにおける硬さ分布をマイクロビッカース硬さ測定により求めた。得られた結果は、次の通りである。
１）高純度Fe-Cr-Ni合金のHAZで母材に対して最大で45Hv程度の硬化が認められた。さらに、C,N,PおよびMoを添加した合金で無添加合金より大きなHAZの硬化が認められ、HAZの硬化量がC,N,PおよびMoの添加量の増加に比例して大きくなった。C,N,PおよびMoの添加が動的ひずみ時効を発現させることを考慮すると、この結果は動的ひずみ時効がHAZの材料硬化の一因となることを示唆するものと考えられる。
２）元素濃度とHAZの硬化量の関係から、316Lステンレス鋼においてC,N,PおよびMo添加によるHAZの硬化量は56Hvとなった。一方、316Lステンレス鋼のHAZにおける塑性ひずみに起因する材料硬化と硬さ試験で求めた材料硬化の差は約50Hvであった。このことから、動的ひずみ時効を発現させるC,N,PおよびMoの単独添加による硬化量の積算値が、各種元素を複合添加された市販材における塑性ひずみ以外の材料硬化量とほぼ同程度となることが明らかになった。

概要 （英文）

The effects of doped elements on material hardening in the weld heat affected zone (HAZ) were investigated in this study. We prepared 12 kinds of high-purity Fe-18Cr-(14-16)Ni alloys containing each of C, N, P, S, Mo or Si by the cold-crucible method and made fillet welding joints with TIG welding. Hardness profiles in the HAZ were obtained by micro Vickers hardness tests.
The results are as follows; (1) Maximum hardening in the HAZ of high-purity Fe-Cr-Ni alloys is approximately 45 Hv. Maximum hardening in the HAZ of C, N, P or Mo doped alloys is higher than that of non-doped alloys and increase approximately linearly with increasing the contents. These results show that dynamic strain aging phenomena is one of factors affecting material hardening in HAZ, because C, N, P and Mo cause dynamic strain aging phenomena in austenitic stainless steels. (2) Relationship between increment of the hardness in HAZ and additive contents of C, N, P or Mo showed that total increments of the hardness by C, N, P and Mo doping in a commercial 316L stainless steel was 56 Hv. On the other hand, difference in the hardness between the values calculated on the base of the plastic strain in HAZ and the value measured by micro Vickers hardness tests was approximately 50 Hv. This result indicates that the summation of increment of hardness caused by each of C, N, P or Mo, which causes dynamic strain aging phenomena, is nearly equal to the increment of hardness in HAZ of commercial multi-doped alloy which is subtracted the increment of hardness caused by plastic strain from the total hardening in HAZ.

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