＋パーライト

20µm 旧γ粒：62μｍ

旧γ粒：28μｍ

20µm

vE₀(J) =

−2.2・[旧γ粒径(um)]＋216 R=0.93

旧γ粒径で予測可能旧γ粒径で予測可能

0 100 200 300

0 100 200 300 実測vE0

予測vE0

②再熱部衝撃特性予測 − ﾌｪﾗｲﾄ、ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ組織の場合

旧γ粒界沿いのフェライトを亀裂が伝播

⇒ 旧γ粒径が破面単位を支配旧γ粒界沿いのフェライトを亀裂が伝播

⇒ 旧γ粒径が破面単位を支配破面単位小

破面単位大

100µm

07 組織WG-１３

溶接金属従来・圧延鋼板

フェライト

＋

( ) ( )_



 



  − ⋅



 



 − ⋅

−

⋅



 



+ −

⋅

= ⁻ 1 2.22110⁻ 17767 26436

9 exp . 1 8339 1 10 53 .

4 ⁷ C C ⁴ yC

T y T

John Agren:Scripta Met., vol.20 (1986) pp.1507

２−１、フェライト変態予測２−１、フェライト変態予測

( )











 



 











  − +



 



−

−

⋅







− 

−

= ^S

∫

^I ^t ^x ^x ^dx

X _S

4 2 2 2 2

2 2 1

exp 9 1 C t C

C 2 C exp

1 α ・ π α

−

γ α γ

フェライト変態モデル式

2 1

0 2 0

) C C )(

C C (

) C C (









α γ α γ

−

− α＝ − D

X：変態率I_s：核生成速度

α：parabolic rate constant Ｓ：γ中の単位体積当たりの粒径面 D ：拡散係数 = D₀exp(-Q/RT) C_γ：ｵｰｽﾃﾅｲﾄのC量 C_α：ﾌｪﾗｲﾄのC量 C₀：溶接金属のC量

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 予測フェライト変態率

実測フェライト変態率

Base Low C Low Si High Si

Low Mn 平衡状態のフェライト分率分率実測・計算フェライトフェライト変態率 =

フェライト変態率を予測可能フェライト変態率を予測可能

＊

07 組織WG-１５

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 予測アシキュラーフェライト変態率

実測アシキュラーフェライト変態率

BASE 低C 低Si 高Si 低Mn

アシキュラーフェライトの変態挙動

○ 形態：板状（側面積：A ，厚さ：W ）

・側面積

: 核生成直後に決定

A = A₀

（

constant

）

・厚さ：拡散成長

W = α ｔ^1/2

○ 核生成挙動：サイトサチュレーション

X

（ｔ）

=

１−

exp [

−

1 A

₀

N

α ｔ^1/2

] 4

アシキュラーフェライトの変態モデル式

α：パラボリックレイト定数（m s^-1/2） t ：時間（s）

A₀N：側面積×核生成サイト数

（ﾌｨｯﾃｨﾝｸﾞﾊﾟﾗﾒｰﾀとして使用）

２−２、アシキュラーフェライトモデル

ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ変態率を予測可能

率）

（平衡のﾌｪﾗｲﾄ分ｲﾄ分率）

（変態前のｵｰｽﾃﾅ

ﾄ分率ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲ

ト変態率アシキュラーフェライ

= ×

＊

07 組織WG-１６

Ｈｉｌｌｅｒｔの式Ｈｉｌｌｅｒｔの式

パーライトの成長速度

Cγ

Cγθ

C_C Cα

Fαp

Fθp

：母相γ中のＣ濃度

： γ−θ界面のγ側のＣ濃度

： θのＣ濃度

： αのＣ濃度

：パーライト中のα分率

：パーライト中のθ分率

：ラメラ間隔

ラメラ間隔

（変態速度が最大）

体拡散タイプ

S F F G D

p p

1 ) c -(c

) c c (

− ⋅

=

θ α α

γθ γ γ

S0 ：理論的なラメラ間隔の最小値 σ_αθ ：パーライト中のα−θ界面エネルギー dG_p ：パーライト変態の駆動力

dG

S

S 2 σ

^αθ

3 2 3 2

= ⋅

=

( )











 ∫ ⋅

















 

 



 − − ⋅ −

⋅

−

⋅

−

= x x x dx

t G I t

G S

X_P ₀¹ _gb ²

3 3 2

/ 1

3 exp 1

1 exp

1 _α_γ π

亜共析のパーライト変態モデル（

1992

年

Umemoto

ら）

亜共析のパーライト変態モデル（1992年

Umemoto

ら）

∫

パーライト変態率 ⇒

Cahn

の式 α／γ界面積

π

2

4 = ⋅

D

S

^S^α/γ ：単位体積中のγ／α界面積

Igb ：パーライトの核生成速度 Dγ ：旧γ粒径

２−３、パーライト変態予測２−３、パーライト変態予測

07 組織WG-１７

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1 10 100 1000 保持時間 t （秒）

ﾊﾟｰﾗｲﾄ変態率

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1 10 100 1000 保持時間 t （秒）

ﾊﾟｰﾗｲﾄ変態率

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1 10 100 1000 保持時間 t （秒）

ﾊﾟｰﾗｲﾄ変態率

at 600℃ at 600℃ at 600℃

at 600℃

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1 10 100 1000 保持時間 t （秒）

ﾊﾟｰﾗｲﾄ変態率

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1 10 100 1000 保持時間 t （秒）

ﾊﾟｰﾗｲﾄ変態率

Ｉ、σでﾌｨｯﾃｨﾝｸﾞすることでパーライト変態を予測可能Ｉ、σでﾌｨｯﾃｨﾝｸﾞすることでパーライト変態を予測可能

核生成速度：Ｉ = 1.0×10⁸ 界面ｴﾈﾙｷﾞｰ： σ= 1.0 J/m²

BASE 低C 低Si

高Si 低Mn

２−３、パーライト変態予測２−３、パーライト変態予測

ｵｰｽﾃﾅｲﾄ分率ﾊﾟｰﾗｲﾄ変態前の

ﾊﾟｰﾗｲﾄ分率

ト変態率アシキュラーフェライ

＊

07 組織WG-１８

２−４、組織ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝﾓﾃﾞﾙの統合化２−４、組織ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝﾓﾃﾞﾙの統合化

ｱﾙｺﾞﾘｽﾞﾑ

− −原質部原質部−−

温度

時間

ﾌｪﾗｲﾄ変態計算開始

ﾊﾟｰﾗｲﾄ変態計算開始ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ

変態計算開始

・ﾜｲﾔ成分

・母材成分

・ﾃﾞﾎﾟ溶込形状

Input

変数変数 CCγγ

Ae3(C)Ae3(C) Bs(C)Bs(C) AcmAcm(C) (C) γ γ粒径粒径

・ﾌｪﾗｲﾄ分率・ｻｲｽﾞ

・・CCγγ濃化濃化

MA計算開始

・ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ

・ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ分率・ｻｲｽﾞ分率・ｻｲｽﾞ

・・CC_γγ濃化濃化

温度

< Ae3

（

C_γ

）温度

< Bs（C_γ

）温度

< Acm（C_γ

）温度

< 200℃

・ﾊﾟｰﾗｲﾄ分率

・ﾊﾟｰﾗｲﾄ分率・・MAMA分率分率

境界条件

境界条件にｵｰｽﾃﾅｲﾄ成分から求まる熱力学変数を使用境界条件にｵｰｽﾃﾅｲﾄ成分から求まる熱力学変数を使用

07 組織WG-１９

ｱﾙｺﾞﾘｽﾞﾑ

−−再熱部（逆変態）再熱部（逆変態）−−

温度

時間

逆変態計算開始

・てこの原理で逆変態量を計算

・ＭＡ→Ｐ→ＡＦ→Ｆの順で逆変態

・組織分率

Input 温度

> Ae1

境界条件

逆変態は、平衡状態計算ならびにデータベースを用いて予測逆変態は、平衡状態計算ならびにデータベースを用いて予測

逆変態γ粒径計算

・γ粒径

= f(最高到達温度, 組織分率）

最高到達温度

原質部と同様

変態計算

・γ・γ分率分率

・未変態組織分率

・旧

・旧γγ粒径粒径

・各組織分率・ｻｲｽﾞ

07 組織WG-２０

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0 50 100 150 200

時間（sec）

組織分率（%）

0 400 800 1200 1600 2000

温度（℃）

フェライト

50µm

実測値予測値フェライト 90.5 93.4 パーライト 9.2 6.6 ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ 0.3 0.0 MA 0.0 0.0

デポ組織

再現熱サイクル温度パターンで組織予測可能を検証再現熱サイクル温度パターンで組織予測可能を検証

（組織分率，％）

Ae1 Ae3 フェライト

ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ

ﾊﾟｰﾗｲﾄ温度

［ＭＡ分率］

＝１００−［フェライト分率］−［アシキュラーフェライト分率］−［パーライト分率］

07 組織WG-２１

３．ﾌﾟﾛｾｽ、組織、特性ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ統合化３．ﾌﾟﾛｾｽ、組織、特性ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ統合化

３−１、検証実験概要３−１、検証実験概要

母材・ワイヤの化学成分

４層４パス

(入熱量：0.9kJ/mm)

３層３パス

(入熱量：1.2kJ/mm)

多層盛り溶接の温度履歴予測値を用いて、組織・特性を予測

表１試験材の化学組成（ｍａｓｓ％）

ＣＳｉＭｎＰＳ

SM490 0.15 0.37 1.49 0.018 0.005 YGW11 0.05 0.75 1.6

板厚１１ｍｍ

阪大工の結果阪大工の結果

07 組織WG-２２

デモンストレーションデモンストレーション実継ぎ手（３層３パス）

実継ぎ手（３層３パス）

07 組織WG-２３

３−１、実測値−予測値の比較３−１、実測値−予測値の比較

３層３パス _①

②

③

予測実測

α 58.3 60.0 AF 32.2 30.1 P 9.5 3.5

予測実測 α 87.0 81.0 AF 0.0 0.0

P 12.9 18.5

予測実測

α 93.0 80.0 AF 0.0 0.0

P 7.0 18.7

多層盛り溶接においても組織予測可能多層盛り溶接においても組織予測可能

１４７Hv １４５Ｊ１６３Hv １３２Ｊ予測値

実測値

10

ドキュメント内表紙 (ページ 56-61)

＋ パーライト

②再熱部衝撃特性予測 − ﾌｪﾗｲﾄ、ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ組織の場合

②再熱部衝撃特性予測 − ﾌｪﾗｲﾄ、ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ組織の場合

溶 接 金 属 従 来 ・ 圧 延 鋼 板

２−１、フェライト変態予測 ２−１、フェライト変態予測

( )

∫

○ 形態 ： 板状 （ 側面積：A ，厚さ：W ）

・側面積

（

）

・厚さ ： 拡散成長

○ 核生成挙動 ： サイトサチュレーション

X

=

exp [

1 A

N

] 4

アシキュラーフェライトの変態モデル式

２−２、アシキュラーフェライトモデル

S F F G D

1

) c -(c

) c c (

− ⋅

=

dG

S

S 2 σ

3 2 3 2

= ⋅

=

( )

1992

Umemoto

Umemoto

∫

Cahn

π

2

4

= ⋅

D

S

２−３、パーライト変態予測 ２−３、パーライト変態予測

２−３、パーライト変態予測 ２−３、パーライト変態予測

２−４、組織ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝﾓﾃﾞﾙの統合化 ２−４、組織ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝﾓﾃﾞﾙの統合化

ｱﾙｺﾞﾘｽﾞﾑ

ｱﾙｺﾞﾘｽﾞﾑ

Input

温度

（

） 温度

） 温度

） 温度

境界条件

ｱﾙｺﾞﾘｽﾞﾑ

ｱﾙｺﾞﾘｽﾞﾑ

Input 温度

境界条件

最高到達温度

変態計算

実測値 予測値 フェライト 90.5 93.4 パーライト 9.2 6.6 ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ 0.3 0.0 MA 0.0 0.0

３．ﾌﾟﾛｾｽ、組織、特性ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ統合化 ３．ﾌﾟﾛｾｽ、組織、特性ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ統合化

３−１、検証実験概要 ３−１、検証実験概要

母材・ワイヤの化学成分

４層４パス

３層３パス

デモンストレーション デモンストレーション 実継ぎ手（３層３パス）

実継ぎ手（３層３パス）

３−１、実測値−予測値の比較 ３−１、実測値−予測値の比較

予測 実測

α 58.3 60.0 AF 32.2 30.1 P 9.5 3.5

予測 実測 α 87.0 81.0 AF 0.0 0.0

P 12.9 18.5

予測 実測

α 93.0 80.0 AF 0.0 0.0

P 7.0 18.7

10

＋パーライト

溶接金属従来・圧延鋼板

２−１、フェライト変態予測２−１、フェライト変態予測

○ 形態：板状（側面積：A ，厚さ：W ）

・厚さ：拡散成長

○ 核生成挙動：サイトサチュレーション

２−３、パーライト変態予測２−３、パーライト変態予測

２−３、パーライト変態予測２−３、パーライト変態予測

２−４、組織ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝﾓﾃﾞﾙの統合化２−４、組織ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝﾓﾃﾞﾙの統合化

）温度

）温度

）温度

実測値予測値フェライト 90.5 93.4 パーライト 9.2 6.6 ｱｼｷｭﾗｰﾌｪﾗｲﾄ 0.3 0.0 MA 0.0 0.0

３．ﾌﾟﾛｾｽ、組織、特性ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ統合化３．ﾌﾟﾛｾｽ、組織、特性ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ統合化

３−１、検証実験概要３−１、検証実験概要

デモンストレーションデモンストレーション実継ぎ手（３層３パス）

３−１、実測値−予測値の比較３−１、実測値−予測値の比較

予測実測

予測実測 α 87.0 81.0 AF 0.0 0.0

予測実測