鋼溶接金属の粒界破壊に及ぼす粒界移動の影響

摘要

近年，鋼構造物の大型化，供用温度の低温化の需要が高まり，鋼材に対して，高強度化かつ高靱性化が要求されている．それに伴い溶接金属においても同様に高強度化および高靱性化が要求されている．特に，鋼材および溶接金属の靱性を評価するにあたっては，破壊様式による評価が重要であり，その破壊様式は，破壊の伝播経路から粒内破壊と粒界破壊に大別される．また，温度や荷重負荷などの環境条件により，延性破壊，脆性破壊，高温破壊，疲労破壊などに分類される．通常の鉄鋼材料は，高温では延性破壊を起こすが，ある温度以下の低温になると脆性破壊を起こすようになる．また，脆性破壊は，へき開破壊もしくは粒界破壊のどちらかで起こり，へき開破壊は，bcc構造を有するフェライト組織において結晶粒内の特定な結晶面（へき開面｛001｝面）に沿って発生する．一方，粒界破壊は，粒界強度の低下により粒内の変形を伴わずに粒界で分断する破壊であり，溶接金属においても，上述した脆性破壊の他に，液化割れや延性低下割れなどの高温割れ，PWHT時の再熱割れ，応力腐食割れなどで見られ，粒界におけるSやPなどの不純物元素の偏析や第二相の晶析出などが原因であると言われている．