多重熱サイクルを受ける溶接金属の組織分率と硬さ分布特性の評価/溶接熱サイクルおよび組織分率の数値シミュレーションによる溶接部の硬さ分布特性評価に関する研究（第2報）

摘要

本研究では，溶接部の熱サイクルや冷却特性と,組織分率とを考慮した解析手法を用いて，溶接構造用圧延鋼材SN490Bを用いた多層溶接継手の溶接金属の硬さ分布特性を評価した．また，そのために必要となる，多重熱サイクルを考慮した溶接金属の連続冷却変態図を作成した．以下に得られた結論を示す．（1）再現溶接熱サイクル試験時の最高加熱温度が同じ場合について，溶接パス積層法の異なる継手を比較すると，試験前すなわち溶接金属原質部のミクロ組織は大きく異なっていたが,試験複すなわち再熱を受けた溶接金属のミクロ組織は類似していた．（2）本研究で製作した継手の多層溶接金属の再現溶接熱サイクル後のミクロ組織は，最高加熱温度や冷却速度の違いによって変化していた。最高加熱温度が粗粒域に相当する1350℃の場合にはフェライトとベイナイトの混合組織，細粒域に相当する900℃の場合にはフェライト主体の組織となっていたとともに，冷却速度が遅いほど結晶粒が粗大化していた．（3）このことから，本研究で検討した溶接条件の範囲内においては，再熱を受けた溶接金属のミクロ組織に及ぼす影響は，溶接金属原質部のミクロ組織よりも再熱時の最高加熱温度や冷却速度の影響の方が大きいと考えられる．（4）溶接金属の連続冷却変態図を，最高加熱温度に注目して分類した2種類の連続冷却変態図で代表させ，硬さ分布特性の数値解析を行った．溶接部の温度履歴およびミクロ組織の分率を考慮した解析手法を用いることによって，多層溶接金属の不均質性をも考慮した形で，パス間温度などの溶接条件が異なる溶接金属の硬さレベルや分布特性を定量的に評価することが可能であることが明らかになった．本研究の一部は，文部科学省21世紀COEプログラム「構造·機能先進材料デザイン拠点の形成（研究代表者：馬越佑吉大阪大学教授）」事業推進費補助金，ならびに科学研究費補助金·基盤研究（B）：課題番号173360418の補助を受けて実施したものである．