低炭素鋼の高Z因子大歪加工における超微細粒組織の形成

摘要

金属材料の結晶粒微細化は，脆性亀裂の発生を抑制しつっ降伏強さを飛躍的に上昇させる優れた強化方法である。 鉄鋼材料の製造プロセスにおいては，性能の向上と高い生産性を両立できる結晶粒微細化手法としてTMCP (Thermo-mechanical Controlled Processing)が発展し，極めて広範に利用されている。 低合金鋼におけるTMCPでは，オーステナイト相を塑性加工してその後の冷却中のγ→α変態時に微細なフェライト粒を生成させる。 ここでの塑性加工の主たる目的は，変態前オーステナイト粒の細粒化や扁平化さらには微細な下部組織形成（これらはすべて広義の「オーステナイト組織微細化」と解釈できる）によりフェライト核生成サイトの密度を増加させ，間接的にフェライト粒微細化を図ることにある。また別の方法として，低温·高歪速度の加工条件すなわち高Z条件下でのフェライト相の大歪加工と，加工中あるいは加工後の回復·再結晶などの復旧過程を経て超微細粒組織を得る方法がある。 この方法では，γ→α変態を利用することなく，加工によって材料内部に大きな歪を導入して超微細粒を形成する。 真歪4を超える極めて大きな歪を材料中に導入する高Z大歪加工プロセスとして，メカニカルミリング，ECAP（またはECAE：Equal-Chammel Angular，Pressing/Extrusion）法，繰り返し重ね接合圧延（ARB：Accumulative Roll-Bonding），多軸多段圧縮による方法，溝ロール圧延などが提案されてきた。 鉄鋼材料においても，これらのプロセスを用いた温間あるいは冷間の強歪加工によっでサブミクロンから数十mmまでの超微細粒組織が得られる。