マルチフェーズフィールド法を用いた鉄鋼材料の組織形成と変形挙動の数値シミュレーション

摘要

自動車等の輸送機械の衝突安全性や燃費を向上させることを目的として、より強度と延性のバランスに優れた鉄鋼材料の研究開発が進んでいる。現在、自動車車体に使用されている代表的な高強度鋼であるDP鋼は、軟質なフェライト相と硬質なマルテンサイト相の二相混合組織を有し、各相の結晶粒径、体積分率および分布形態を変化させることで、強度と延性を制御している。また、フェライト相、ベイナイト組織および残留オーステナイト相を内部組織とするTRIP鋼では、粒径や体積分率のみならず残留オーステナイト相の形態や溶質元素濃度を制御することが、高い延性を発現させるために非常に重要であるとされている。よって、鉄鋼材料の力学特性を向上させるためには、固相変態によるミクロ組織形成を深く理解するとともに正確に予測することが重要である。しかしながら、鉄鋼材料のミクロ組織は極めて多種多様であり、その形成過程は合金元素やその濃度、熱処理等に依存して複雑に変化する。したがって、計算材料科学すなわち数値シミュレーションを活用した、鉄鋼材料中のミクロ組織形成やミクロ,に依存した力学特性を解析するための計算技術の確立を目指した研究が世界的に活発となっている。