報告書番号

Q10022

タイトル（和文）

MatCalcによる高クロム鋼の微視組織変化シミュレーション－熱時効条件下における微視組織変化－

タイトル（英文）

Simulations of Change in Microstructure of High-chromium Steels by MatCalc - Change in Microstructure under Thermal Aging Condition

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

超々臨界圧火力発電設備に用いられる高クロム鋼は高温下で長時間使用される。材料中で転位の移動の際の障害物として機能する析出物は高温下で粗大化することで障害物としての機能を徐々に失い，その結果として高クロム鋼のクリープ強度が低下する。したがって，析出物の経年変化と材料の強度低下との関係を明らかにすることで，微視組織観察結果からの材料の損傷状態の予測が可能になると考えられる。そのためには顕微鏡観察に加えて長時間の経年変化を考慮するための数値シミュレーションが必要不可欠である。本研究では，商用プログラムMatCalcを用いて9Cr鋼の微視組織変化シミュレーションを実施した。その結果，TEM観察結果と同様に析出物の粗大化傾向が確認されたとともに，予測された析出物の平均粒径はTEM観察による結果ともほぼ等しかった。また，母材とHAZのクリープひずみ速度をMatCalcで計算されたOrowan応力を用いて予測し，溶接時の熱影響によって微視組織が変化することでクリープひずみ速度が大きく加速することを明らかにした。

概要 （英文）

High-chromium steels are used for ultra-super-critical power plants operated under high temperature conditions for a long time. High temperature strength of those steels will be reduced under such severe environments because its precipitations acting as barriers for dislocation movement will be coarsened due to diffusion of additional elements. Therefore it will become possible to predict the change in strength of those steels from observation results of microstructure by clarifying the relation between change in microstructure and strength of materials. To that end, numerical simulations are needed in addition to observation by microscopes. In this study, a commercial code, MatCalc was applied for numerical simulations for change in microstructure of 9Cr steels. As a result, it was confirmed that precipitations were coarsened with time as well as observation results by TEM. Moreover, predicted average diameters of precipitations were nearly equal to those measured by TEM observation. Then, creep strain rates for 9Cr base metal and heat affected zone (HAZ) was estimated based on Orowan stress calculated by MatCalc. Consequently, it was shown that the creep strain rate of 9Cr HAZ became higher than that of base metal.

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