報告書番号

Q09014

タイトル（和文）

超微小硬さ測定による圧力容器鋼の硬さ評価

タイトル（英文）

Hardness measurement of nuclear reactor pressure vessel steels by means of nanoindentation

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

硬さ試験による硬化検出は，硬化型の照射脆化を呈する軽水炉圧力容器(RPV)鋼の脆化モニタリング手法の一つのオプションである。本研究では，超微小硬さによるRPV鋼圧延材の超微小硬さ試験による硬さ検出法について検討した。未照射材について約4000点の超微小硬さの多点測定を実施した結果，RPV鋼圧延材の超微小硬さは大きくばらつくが，単一の明確なピークを有する頻度分布が得られ，超微小硬さの多点測定を実施することでRPV鋼の硬さを安定して計測できることが示された。超微小硬さのばらつきは，硬さの空間的な分布によりもたらされるものであり，超微小硬さの空間分布は材料中の固溶元素濃度の空間分布とよく対応していた。また，高硬度の領域には，結晶粒内に多数の炭化物が確認された。高硬度領域における硬さは，固溶元素濃度の分布から推定される固溶強化による硬さの寄与だけでは説明できず，高硬度領域では析出強化の影響か顕著になることが示された。中性子照射材について実施した超微小硬さの多点測定結果から，RPV鋼の照射による硬化を明確に検出し得ることを示した。

概要 （英文）

Hardness measurement is a simple and useful method to evaluate irradiation embrittlement of RPV steels. However, scatter in data is often a problem to detect slight differences in the amount of embrittlement. The scatter will, in some part, come from the inhomogeneity of the materials due to such microstructures like precipitates and grain boundaries. Nanoindentation test has a very fine spacial resolution, and may provide us with useful information on the hardness distribution. In this study, nano-hardness measurement at many points by means of nanoindentation is performed to investigate the hardness and corresponding microstructure. The histogram of nano-hardness of unirradiated materials has clear peak when many measurements are performed. Fluctuation in solute composition corresponds to nano-hardness in the material. It is also shown that there are many precipitates (carbides) in the grains in the harder area. This indicates that spacial distribution of the nano-hardness is due to difference of contribution of solute hardening and/or precipitation hardening. It is shown that irradiation hardening can be evaluated from hardness distribution of the unirradiated and irradiated materials. Increase in nano-hardness of the material seems to be almost proportional to ductile-brittle temperature shift.

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