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に た 折 間 ま

の

180 

160 

二 重 引 張 試 験 し た

C

鋼

L

方 向 の 試 験 片 に お い て ， 折 れ 曲 が っ た 脆 性 き 裂 の 折 れ 曲 が り 角 度 と 脆 性 き 裂 の 折 れ 曲 が り 箇 所 で の 設 定 温 度

と の 関 係 を ，

Fig.6.5

に示す。

こ の 図 か ら ， 脆 性 き 裂 の 折 れ 曲 約 110‑‑‑130⁰ 

Steel C  L direction  80 

60 

O 

‑160  40 

20 

4 で 検 が り 角 度 は ，

分 布 し て い る こ と が わ か る 。 脆 性 き 裂 の 折 れ 曲 が り 角 度 は ， れ 曲 が り 箇 所 の 温 度 が 高 く な る ほ

ど 小 さ く な る 傾 向 が 認 、 め ら れ る 。 こ れ ら の 結 果 か ら ，

c

鋼 L方 向 試 験 片 を 二 重 引 張 試 験 し た 場 合 に お い て ， 脆 性 き 裂 が 折 れ 曲 が っ て 伝 播 し た 原 因 は ，

4 .  

討 し て

Fig.4.29

の よ う に 明 ら か に

3 .  

‑40 

Effect of  temperature on  the angle  of  turning  brittle crack in the  double  tensile  test 

‑120  ‑100  ‑80  ‑60  Temperature (OC) 

‑140 

な っ た 二 相 域 圧 延 鋼 板 の 面 内 靭 性

分 布 の 異 方 性 が 影 響 し て い る こ と Fig. 6.5 

が 推 察 さ れ る 。

腕 性 き 裂 伝 機 停 止 特 性 向 上 の 原 因 に 関 す る 考 察 前 項 で 調 査 し た ? 二 相 域 圧 延 鋼 板 の L 方 向 の 温 度 勾 配 付 二 重 引 張 試 験 に お い て ，

S 

Imax.が

0.66

と 大 き い

C

鯛 の ほ う が

S 1 

m a x .が

で あ る A 鍋 よ り も Kc a が 非 常 に 優 れ て お り ， 従 来 の 研 究 報 告 と 一 致 す る 。

従 来 の 研 究 に お い て は ， 二 相 域 圧 延 鏑 板 の Kc a の 向 上 は ，

ラ イ ト 結 晶 粒 の 微 細 化 ， お よ び 主 破 壊 が 発 生 す る 直 前 に 発 生 す る セ ン に よ っ て 薄 板 の 積 層 状 態 と な っ た こ と に よ る 板 厚 効 果

と 定 性 的 に 述 べ ら れ て い る の み で あ っ た 。 ト 結 晶 粒 の 微 細 化 に 関 し て は ，

組 織 を 調 査 し た 結 果 ，

c

鋼 は ブ エ ラ イ ト 結 晶 粒 を 微 細 化 す る 効 果 の あ る

A

^r 3変 態 点 付 近 で の 制 御 圧 延 を 行 っ て い な い た め ，

A

銅 に 比 ベ

ト 結 品 粒 が 大 き く な っ て お り ， K c a が 大 き く 向 上

エ. フ

2 .  

4 

主 破 壊 が 発 生 す る 直 前 に 発 生 す る セ パ レ ー シ ョ ン に よ っ て 薄 板 の 積 層 状 態 と な っ た こ と に よ る 板 厚 効 果 に 関 し て は ， 積 層 鋼 板 に よ る Deep notch 試 験 結 果 6 . 3 )や， Fig.4.19に 示 し た よ う な 薄 板 を 重 ね 合 わ せ た 試 験 片 に よ る シ ヤ ル ピ ー 衝 撃 試 験 結 果 6. 4 ) が 報 告 さ れ て い

る こ と も あ っ て ， K c a が 向 上 す る 原 岡 で は な い か と 考 え ら れ て い る。 しかし， 今 回 試 験 し た 二 重 引 張 試 験 片 に お い て ， 破 面 に は 上 述 、 の 積 層 板 の 試 験 片 破 面 が 板 厚 方 向 に 完 全 分 離 し て い る よ う な? 明 ら か に 関 口 が 確 認 で き る セ パ レ ー シ ョ ン は 発 生 し て い な か った。 著 者 が こ れ ま で に 行 っ た 約 150枚 (

6 .   7

の Fig.6.29に 試 験 結 果 を 示 し で あ る ) の う ち ， 二 相 域 圧 延 鋼 板 の 二 重 引 張 試 験 片 破 商 に セ パ レ ー シ ョ ン 発 生 が 確 認 さ れ た も の が 数 例 あ る が ， 積 層 板 破 面 の 完 全 分 離 の よ う に 大 き く 関 口 し た セ パ レ ー シ ョ ン が 発 生 し て い た わ け で は な い。 脆 性 破 面 を 30倍 の 拡 大 鏡 で 観 察 す る と ，

3 .   4.  6

で 示 し た セ バ レ ー シ ョ ン 計 測 某 準 に お い て 評 価 対 象 と し な か っ た タイ プ cの 短 い セ バ レ ー シ ョ ン が 発 生 し て い る 場 合 も あ る が ? タ イ プ cの よ う な 微 小 な セ バ レ ー シ ョ ン の 発 生 が 脆 性 き 裂 伝 矯 停 止 特 性 の 向 上 に 影 響

し た と は 考 え に く い 。

ここで， 厳 密 に は A 銅 と C鋼 の 破 漢 靭 性 は 異 な る が ， Fig.6.3に 示 し た Kc n の 差 異 が 薄 板 効 果 の み が 原 因 で 発 生 し た と 考 え た 場 合 に，.

c

鯛 の 板 厚 は ど の 程 度 に な る 必 要 が あ る か を 検 討 す る こ と に す る。 日 本 溶 接 協 会 (

W E S 

) の 低 温 用 圧 延 鋼 板 判 定 基 準 6. い に よ る と， K c a に お よ ぼ す 板 厚 効 果 は ， 35m m 以 下 の 鋼 板 に 対 し て (6 . 2)  式 の よ う に 与 え ら れ て い る 。

f (t) = 

1 ‑

0.05 (t ‑30)  t 

<  35mm  (  6  .  2 )  

まず， Fig.6.3か ら C 釧 R45方 向 の K ca が A 鯛 L方 向 の K C l( と ほ ぼ 同 じ で あ る こ と を 考 慮 、 し て ，

c

鋼

L

方 向 の

K

c a が

A

鋼

L

方 向 の K c a よ り も 向 上 し た 原 因 が ， 主 破 壊 が 発 生 す る 直 前 に 発 生 す る セ パ レ ー シ ョ ン に よ っ て 薄 板 の 積 層 状 態 と な っ た こ と に よ る 板 厚 効 果 の み で あ っ た と 仮 定 す る 。

Table6.1に， Fig.6.3か ら 求 め た ‑60⁰

C

に お け る Kc a と， ( 6 . 2)  式 に よ っ て 30mm に 補 正 し た K ca を 示 す ロ

こ の 表 に 示 し た 結 果 と (6 . 2) 式 か ら ，

c

銅 L方 向 の K ca と A 鋼

L

方 向 の

K

c a が 等 し く な る た め の 板 厚 効 果 係 数 は

2.  2  1

と な っ て ，

‑129・

( 6 . 2) 式 か ら C 鯛 L方 向 の 板 厚 Table 6.1  Comparison of  Kca  between Steel  A  and  Steel C at ‑60^oC 

は 約

1/5

に な る 必 要 が あ る 。 す な わち，

c

銅 L 方 向 の 破 面 は ， セ バ レ ー シ ョ ン が 4本 関 口 し て 積 層 板 の よ う に な る 必 要 が あ る (三 次 ら の 報 告 6. 4 )により， セ バ レ ー シ ョ

Steel 

A  C 

Kca at D.T. test  Estimated  Kca  (‑60⁰C ，  (tcorrect.=30mm ， 

kgf/mm³/2 

)  kgf/mm³/2 ) 

380  304  840  672 

ン に よ る 深 さ

1mm

程 度 の 多 用 化 は 吸 収 塑 性 エ ネ ル ギ ー を 損 な わ なし こ と が 明 ら か に さ れ て い る こ と か ら ， K G a に 影 響 す る た め に は 大 き く 関 口 す る 必 要 が あ る も の と 考 え ら れ る ) 。 しかし， 試 験 片 破 面 に は 鋼 板 の 板 厚 を

1/5

と す る よ う な セ バ レ ー シ ョ ン の 発 生 は 認 め ら れず，

c

鋼 L方 向 の K ca の 向 上 は ， セ バ レ ー シ ョ ン 発 生 に よ る 薄 板 の 積 層 状 態 と な っ た 板 厚 効 果 が 主 な 原 因 で あ る と は 考 え ら れ な い 。

また，

c

銅 R 45方 向 の Kc a は， A銅 L方 向 の K_~ a とほ ぼ 同 じ で あ っ た が ， Fig.4.28から， S I m ax.は A 鋼 L方 向 は 0.05 で，

c 

~l可

R 45方 向 で は 0.33 であり， K G )( が 同 程 度 で あ っ て も セ バ レ ー シ ヨ ン 発 生 量 が 異 な る こ と か ら ， K c a の 向 上 が セ パ レ ー シ ョ ン 発 生 に よ る も の で は な い こ と が 推 察 さ れ る 口

し た が っ て ， Fig.6.4から， K c a が 向 上 す る 鋼 板 で は 脆 性 き 裂 が 折 れ 曲 が っ て 伝 播 し て い る こ と を 考 慮 す る と ， 二 相 域 圧 延 鋼 板 の 脆 性 き 裂 伝 播 停 止 特 性 の 向 上 に は ， 腕 性 き 裂 が 折 れ 曲 が っ て 伝 播 す る

こ と が 何 ら か の 影 響 を お よ ぼ し て い る こ と が 推 察 さ れ る 。

一 般 的 に ， 脆 性 き 裂 が 伝 播 中 に 方 向 を 変 え て 進 む 原 因 と し て は 鋼 板 の 残 留 応 力 が 考 え ら れ るn そこで， 供 試 鋼 板 の う ち 二 重 引 張 試 験

に 用 い た A 銅 と C 鋼 の 鋼 板 表 面 で の 残 留 応 力 を 計 測 し た 。

残 留 応 力 は ，

3

軸

(0

⁰ ， 45⁰ ， 

9 0

⁰ 交 差 ) 歪 ゲ ー ジ ( ゲ ー ジ 長 : 1.0mm) を 用 い て ， 歪 ゲ ー ジ 周 囲 の 切 断 前 と 切 断 後 の 歪 量 の 差 を 残 腎 応 力 が 板 厚 方 向 に 等 分 布 す る 場 合 の (6 .3) 式 6. 6 ) か ら 求 め た 。

σ r  1 

， 

σ re=  ‑E [(ε  1 +ε 3)/2(1勾ヤ)

土

v { (  

2ε2 ‑E 1・ E3)2+(ε1 ‑ε 3)2} 12(1‑v)J  ( 6 .3)  ただし， σ r  1 ，  σ r  2  : 主 応 力 方 向 の 残 留 応 力 (

kgIlmm

²) 

ど 1，  ε2，  ε3 : 歪 変 化 量

E  : ヤ ン グ 率 (

21000k

;g

f/mm

²⁾ 

ャ ; ポ ア ソ ン 比 (

0  .  3 )  

‑130‑

なお， 残 留 応 力 は ，

Fig.6.6

に 示 す よ う な 二 重 引 張 試 験 片 の 脆 性 き 裂 伝 播 部 と 同 じ 大 き さ の 鋼 板 に お い て ， 初 期 切 欠 方 向 に 4箇 所 ( 二 重 引 張 試 験 に お い て 脆 性 き 裂 が 折 れ 曲 が っ た 付 近 ) を 計 測 し た 。 なお， 残 留 歪 の 解 放 は ， 歪 ゲ ー ジ

( ベ ー ス 直 径

:4mm)

の 周 開 を ホ ー ル ソ ー ( 内 筏

:10.2mm)

に よ っ て 板 厚 中 央 ま で 切 削 す る こ と に よ っ て 行 っ た 。

Strain Gage 

25 

LK zic oa r 

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o ・11i

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1

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Rolling Direction 

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ドキュメント内 セパレーションを発生する鋼板の鋼構造物への適用 に関する基礎研究 (ページ 48-51)