炭素鋼／ニッケル拡散対の界面拡散反応シミュレーション

摘要

近年，組織シミュレーション手法が発展し，溶接，接合分野にも適用され，凝固や粒成長，析出，界面現象などの解析や組織の予測に使われているここでは，拡散律速型変態解析ソフトDICTRAを用いた炭素鋼／ニッケル拡散対の接合界面の組織シミュレーション結果を報告する．従来，異材界面の組織予測は実験によるアプローチが主に行われてきた．しかしながら，異材の組み合わせと加熱条件により，クラッド層界面での合金元素の相互拡散により組織変化を生じることから，加熱条件が組織変化に及ぼす影響に関する組織予測は，実験のみでは必ずしも容易ではない．DICTRAシミュレーションでは，界面移動をともなう拡散方程式の解を界面での局所平衡条件を仮定し数値計算によって求める．異材同士を拡散接合させたクラッド材における界面近傍の元素分布などの組織予測に有効である．鉄系クラッド材の接合界面の移動や元素分布，析出物の解析にも使われている．クラッド鋼は，安価で強度のある炭素鋼とステンレス鏑など，耐食性やその他の特性に優れた高価な材料を複合化した，機能とコストの両面に優れた材料である．接合には熱間压延による拡散接合が用いられることが多い．ここでは，著者の一人が過去に報告（以下，前報）した，クラッド鋼の二段熱処理時の界面近傍の合金元素濃度分布や組織に関する実験結果を，DICTRAシミュレーションで再現することを試みた．