コイルばねクリープ試験法により評価した高Crフェライト系耐熱鋼の低応力クリープ変形

摘要

クリープ変形は高温下で生じる時間依存型の変形である。単位時間当たりのひずみ変化量であるひずみ速度は，負荷応力や試験湿度，材料組織などに依存する。そのため，材料組織を制御することで高クリープ強度化した耐熱金属材料の場合，実用条件に相当する低応力でのクリープ試験ではひずみ速度が非常に低くなり，破断に至るまでには長時間を要する。このような極億ひずみ速度のクリープ変形を短時間のクリープ試験で評価するためには，クリープ試験法に高いひずみ分解能が求められる。BurtonとGreenwoodは試験片の形状をコイルばね状にし，平行部長さを従来の単軸試験片と比べて大幅に長尺化することにより，一クリープ試験のひずみ分解能を向上させた。この方法はコイルばねクリープ試験法と呼ばれ，この手法を用いることで，低応力のクリープ変形挙動を比較的短時間のクリープ中断試験により評価することが可能となった。通常の単軸引張クリープ試験と比較して，コイルばねクリープ試験の特徴は，試験片の変形がコイル素線部のねじりによるせh断変形であることである。また，コイルばねクリープ試験では，主にひずみ速度が極めて低い領域に着目していることに加えて，試験片のピッチ間隔が大きくなると応力成分を純粋なせh断成分のみとして取り扱うことができなくなるため，破断までの試験を行わないクリープ中断試験であることも大きな特徴である。これまでに，コイルばねクリープ試験法を用いて種々の金属材料の低応力クリープ変形挙動が調査され，応力城によっていくつかのクリープ変形機構が存在し，低応力域と高応力域ではクリープ変形機構が遷移する可能性が示された。