OGUC-A 72-04LL Influence of High Hydrostatic Pressure on the Flow Stress of 18-8 Stainless Steel ステンレス鋼の変形応力に及ぼす静水圧の影響 Oguchi, A. Yoshida, S. 小口

全文

(1)

O G U C - A 72-04LL

I n f l u e n c e of H i g h H y d r o s t a t i c P r e s s u r e on t h e F l o w S t r e s s of 18-8

S t a i n l e s s S t e e l .

18-8ステンレス鋼の変形応力に及ぼす静水圧の影響

O g u c h i , A. Y o s h i d a , S.

小 口

吉 田

N i p p o n K i n z o k u G a k k a i s h i , 36, 5 5 0 - 5 (1972)

曰本金

JS学会,法第36卷第6号(1972)「論文」別刷

SEP 8 1972

(2)

550

日本金

JK学会誌(1972)'

笫 3 6 巻

18-8ステンレス鋼の変形応力に及ぼす静水圧の影鞞

小 ロ 醉 * 吉 田 進 - .

Atsusbi Oguclii and Susumu Yoshida : Influence of High Hydrostatic Pressure on

the Flow Stress of 18-8 Stainless Steel. An austenitic 18-8 stainless steel was tested in tension under hydrostatic pressure and the influence of hydrostatic pressure on its stress-strain behaviour was discussed. Tensile tests under constant pressures of 12000 kg/cm2 and atmospheric

pressure and tests during which the ambient pressure was changed from 12000 kg/cm2 to atmospheric

pressure and vice versa were carried out at room temperature. Also, the change in inductance of a coil wound around the specimen was measured to evaluate the amount of <i-martensite induced by plastic deformation. The results obtained are as follows :(1)Pressurizing at 12000 kg/cm2 gives

no effect on the stress-strain relation of annealed specimen at atmospheric pressure. (2) By the magnetic measurement, a-martensite cannot be observed in the strain range less than about 10% strain. At a larger strain it begins to be induced and its amount increases with increasing strain by the same rate under both 12000 kg/cm2 and atmospheric pressure. But e-raartensite is observed

by X-ray diffraction when the specimen is deformed under 12000 kg/cm2. (3) When the specimens

are deformed under a constant pressure of 12000 kg/cmz, the increase in flow stress as compared

with that at atmospheric pressure is very large at the beginning of deformation, decreases with increasing strain, and then becomes almost constant (about 12%) above about 15% strain or more.

(4) When the ambient pressure is changed between atmospheric pressure and 12000 kg/cm2 on the

way of deformation, the flow stress changes 0 to at small strains and, about 12% (pressure raising) and 19% (pressure releasing) at 30 to 40% strain. (5) The phenomena mentioned above in (3) and (4) can be explained by the fact that £-martensite is induced rapidly at the beginning of deformation resulting in work-hardening under high hydrostatic pressure, while it easily transforms to a-martensite under a low tensile stress at atmospheric pressure at large strains.

(Received January 21,1972) I • 緒 言 . 18-8ステンレス鋼は室温において塑性変形によりオー ステナイトからマルテンサイトに変態し,これが変形の挙 動に影赞することが知られている(1>.この変態は比体莅変 化を件うし,Ms贴度は静水圧によって変化することが明 らかにされている<2)ので,このような材料を静水圧下で変 形させると,その変形挙動は大気圧下におけるものにくら ベてかなり異なるであろうと考えられる.またこのような 相違を依極的に利用することによって,捋来符水圧下の盥 性加工をこの種の材料の性能向上に役立てることができる かも.しれない.ここではまずオーステナイト&L餓をもつ 18-8ステンレス爛試料を大気圧下,または12000 kg/cm2 中で3丨張試験して応力-ひずみ®線の圧力による変化を求 め.従来の純金Wについて得られた結来と比铰しながら検 討を加えた結來を報告する. n.試料および実験方法 実験に用いた材料は市販の18-8ステンレス鋼硬引線(直 径1mm)で,化学分析によるとCr �18.09%, Ni � 8.41%,

* 金JK材料技術研究所(National Research Institute

for Metals, Tokyo)

( 1 ) D . C. Ludwigson and J. A. Berger : J. Iron Steel Inst., 207(1969), 63.

(2) J.R.Patel and M.Cohen : Acta'Met.,1(1953), 531.

C : 0.08%であった.これを試料寸法に切断した後850�C, Ihr真空焼鈍して引®試験片とした.このような材料を オーステナイト化するには一般に1000°C以上の温度から 急冷する.しかし本夾除の粜炎験装Eの関係から試料 の政gはlmmとしたので姑晶位径カ5大きいと実験結果に ばらつきを生ずる位険があり,そのためCrMC6の溶解显 度(C � 0.08%において)の下限をえらんで上記の85i)°C, 1hrの条件を決定した.この場合,結晶粒径は約0.01 mm であつた.顕激镜践察および磁性測矩によれば試料は完全 にオーステナイト状態であった. D丨張試験機につ(、てはすでにくわしく報告した<3)ので詳 細な説明は芒略するが,/ai£S 15000kg/cm2までの任S:の 一;ifii力中で引‘M試块ができ.また試験中圧力を変えるこ ともできるものである. これにより�i)12000 kg/cm2の液圧処理による大気{£下 の応力-ひずみ曲線の変化,(《)引张試験の途中で圧力を 大気圧から12000 kg/cm»へ,あるいはその逆に変化させ たときの変形応力の変化,(iii) 12000 kg/cm2の静水圧下 で3丨張試験をした場合の応力-ひずみ曲線の,大気圧下で のtのに対する変化を求めた. 変形に伴うマルテンサイトの生成迈は次のようにして推 定した.この材料の場合,オーステナイトは非磁性である ( 3 ) 吉 田, 小 口 :材料,18 (1969), 779

(3)

.ぶ偏ドもう一..1 ^ |細jfHa_W.1l—し.” III,-. ト イ- - r - v n . . ^ r - r h . i a ^ r i n t ^ - r r .「げ,.— n^mii 第3 6 巻 第 6 号 18-8ステンレス鋼の変形応力に及ぼす静水圧の影罾 551 進*

e on

tested in ?ss-strain nospheric nospiieric ctance of �induced :m2 gives !) By the. bout 10% ng strain observed �pecimens compared ises with or more. i2 on the (pressure ed above �inning of ansforras 斬した後850�C, のような材料を 以上の温度から :の関係から試料 いと实験結果に C r ^ の 溶 解 温 で上記の850°C, g は約 0.01 mm .れば試料は完全 I告した(3)ので詳 n2までの任意の '圧力を変えるこ 丨による大気圧下 の途中で圧力を の逆に変化させ の丨静水圧下 fcの,大気圧下で くのようにして推 、は兆磁性である 2.示差圧力法による引張試験 Fig.1は12000 kg/cm2の圧力下で引張試験を開始し, その途中のあるひずみで変形を中断して除荷した後圧力を 除去し,大気圧下で変形を洱開したときの応力-ひずみ曲 線を示したものである.図中破線は大気圧下での試験にお ける応力-ひずみ曲線を示している.図にみられるように, 12000 kg/cm2中でのひずみ^:が小さレ、間は圧力変化に伴 い変形応力はわずかしか低下せず,はじめから大気圧下で 変形した場合より高いが,12000 kg/cm2中でのひずみ量 が大きくなると変形応力は大きく低下して,大気圧下で変 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Strain

Fig.2 Stress-strain relations obtained on changing the ambient pressure from atmospheric pressure to 12000 kg/cm2 on the way of

tensile tests. Broken line represents the stress-strain relation under 12000 kg/cm2

20

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

• Strain

Fig.l Stress-strain relations obtained on changing the ambient pressure from 12000 kg/cm2 to

atmospheric pressure on the way of tensile tests. Broken line represents the stress-strain relation at atmospheric pressure

0 0.1 02 0.3 0.4 0.5 0.6

Strain

Fig.3 Change in flow stress on changing the ambient pressure from 12000 kg/cm2 to

atmospheric pressure ( v ) ana from at-mospheric pressure to 12000 kg/mm2(A).

Dot-dash line represents the change in shear modulus of the material presumed from the data by Bridgman

12 kb

Okb が , マ ル テ ン サ イ ト は 磁 性 を 有 す る.そこで0.08mm 直径の絹卷線で300ターンのコイルを丨1;り,これに試料を 塞込んでコイルのィンダクタンスの変化をマ•ノクスゥェル ブリツジで測定した.マルテンサイト;aとインダクタンス の変化のa的な関係は求めなかったが.測定されたィンダ クタンスの変化は,定性的にマルテンサイト量の変化の煩 向を表わしていると考えてよいであろう. 試験片の平行部の長さは15mm,引張速度は0.5mm/ minとした.試験温度は室fiである. i n . 実 験 結 果 1.液圧処理の効果 試料に12000kg/cm2の静水圧を10min加え,そのま ま圧力を除去して大気圧下で弓丨張試験した結果,その荷重-伸び曲線は焼鈍したままのものとほとんm した.すな わちいわゆる液圧処理の効果は観察されなかつた.オース テナイト相は面心立方晶搆造であり,光学顕微鏡によって も特に大きな介在物等の異相はみられなかったことから, この試料の場合は組織内に液圧処理効菜の原因となる弾性 的不連統性が存在せず,12000kg/cm2の静水圧によって も試料内部溝造の非可逆的変化が生じなかったものと考え られる. 形させた場合の値より低くなる.またいずれの場合にも大 気圧下での再負荷の際加工硬化が;激になる烦向がある が,約20%ひずみまで高静水圧中で変形させたものでは 変形再開時にー且加工硬化がゆるやかになる様子がみられ る.Fig.2はFig.lの場合と逆に,はじめ大気圧下で変形 し,途中で圧力を12000 kg/cra2に上げて変形を続けた時 の応力-ひずみ曲線を示すものである.またFig.3は上に 述べたような圧力変化に伴う変形応力の変化をFigs.l,2 の結果力、ら変化の割合として求めて示したものである.こ れによれば応力変化の®向は圧力変化の方向(圧力上昇ま たは圧力降下)によらず類似であるがその大きさは圧力降 下の場合の方が大きい.またひずみ約10%までは小さい 力'、,それ以上のひずみで極めて大きくなる. ISO S S J . t s M J s a S 5 o

5

f g u m / ) s s $

(4)

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'� .う ^ ^ ^ ふ 丄 」 触 . ム ^ ^ — — — 似 — ^ ^ ル ー ‘ ,.•…,....“....い.. ... ロ 本 金 诚 学 会 誌1 ( 1 9 7 2 ) 第3 6 巻 3.一定圧力下での引張試験 Fisr.4は大気圧下および12000kg/cm'中で変形させた ときの応力-ひずみ曲線を示している.この結果から12000 kg/cm2中における変形応力の大気E下のものに対する增 加率を求めた結来を同じ図中に示す.この応力変(匕は変形 初期に大きく,ひずみの坳加と共に械少し,約20%ひず み以降で約12%程度の一足の値となる!®向を示す. 150

*E

50 12 kb

-Okb 係にはIE力による差がほとんどなかった.すなわち大気圧 下でも,また12000kg/cm2中でも同一ひずみを与えると ほほ•同Sのa-マルテンサイトが生成されている.また, 伸び約10%まではマルテンサイトはほとんど生じてい ない.同図に破線および点線で示したものは,変形の途中 で圧力をそれぞれ12000 kg/cm2から大気圧へ,および大 気圧から12000 kg/cmJベ変化させたときの測定結果であ る.この結汜から変形途中における静水圧の渖少はマ ルテンサイトの生成を促進し,その增如はマルテンサ ィトのMを抑止することがわかる. 20 10

B

S E S s u e S S J 3 U I 04 05 Fig. 0.1 02 0.3 Strain

Stress-strain relations under 12000 kg/cm2

and atmospheric pressure. Increase in flow stress under 12000 kg/mm2 as compared

with that at atmospheric pressure is also shown. 4.変形によるa-マルテンサイトの生成 焼鈍材を前述したコィル内にさし込み.試料を大気圧-下 あるいは12000 kg/cm2中で変形させてそれに伴うインダ クタンスの変化[AL) を測定した結果をFig.5に示す.こ の結果はa-マルテンサイト:Sそのものを示してはいない が,その変化の煩向は表わしていると考えてよいであろ う.この結果によると,この試料の場合ひずみ-パムの関 0422 015 0.322 0272 5. X線回折による観察 大気RE下および12000 kg/cm2の静水丨J!下で弓丨張試験を 行なつた試料について,X線回折によりデバイシユーラ— 図形を撮肜した.その結汜,《-マルテンサイトの生成につ いては前孭の磁気測定と"^する結果が得られたが,その 他に静水圧下で約20%変形した試料からはいわゆるs-マ ルテンサイトによると考えられる回折線が観察された. IV. %

Fig.5 Change in inductance of a coil wound around the specimen as a function of tensile strain. Solid lines: under constant pressures of atmo-spheric pressure and 12000 kg/cm2. Broken

lines: the ambient pressure was released from 12000 kg/cm2 to atmospheric pressure at strains

indicated. Dotted lines : the ambient pressure was raised from atmospheric pressure to 12000 kg/cm2 1.静水圧下の変形によるe相の生成 18-8ステンレス鋼を変形する場合,変形が進行するに したがい,a-マルテンサイトが生成し.変形量—と共に次第 にその量を増加する.また,六方稠密格子のいマルテン サイト力く少量ではあるが変形の初期から発生しあるひずみ 量で最大となりまた渖少することが知られている⑷®.こ の場合,a-マルテンサイトは力、ならずオーステナイト マ ル テ ン サ イ ト マ ル テ ン サ イ ト の 経 路 を 経 て 生 ず る ことがMangoponら®による電子顕微鏡観察により確か められている.以下このような节突をもとにして考察を進 める力く,本報告ではこれらの桕をそれぞれ?",£'. a ' で ^ b し , 変 態 を t ' - a ' の よ う に す こ と に す る . 今井らw17-8ステンレス鋼に関する実験結果によれ ば£ ' - » « ' の 各 変 態 に よ る 体 依 膨 張 ひ ず み は モ れ ぞ れ 約 ぶ’ ' = - 0 . 0 4 6 , ィ — , = 0 . 0 6 0 ャ あ る . と こ ろ で Patelら<»の考え方によれば.Ms点温度を外部応力。 によつて試験温度(本灾除の場合は室JU)まで上异させれば 変態を生ずると考えられる.この場合.大気圧下で変態を 生ぜしめるために外部から如えられるべきfi:水aにくらべ て.尸気圧下では尸だけ余分なftlfが必要となる.した がって尸気圧下での?"―変態は大気圧下におけるよりも 促進されるし.ピ->•«'変態は抑iされるはずである.それ で,静水圧下で変形した場合は大気出下よりも多くの?相 が発生するが.栢がさらに変態して《'となる確率は大 気E下より小さいから.本灾躲の粜合は両者の効果が相殺

(4 ) Jochen von Fircks � Neue Hutte, 13(1968), 668. ( 5 ) P. L. Mangonor. and G. Thomas : Met. Trans.,1

(1970).1577.

(6)今井,来山,佐々木:金M学会誌,27(1963), 513.

(5)

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ぶ ん い 紀 • — — — -1,’,丨-,丨 rm.r-irtrtf.tttl •mpp脚.••.丨视_丨.,.へ.-,い丨ぃ丨'丨丨,•"• 笊 36 巻 すなわち大気圧 しずみを与えると Lている.また, tとんど生じてい )は,変形の途中 え卍へ,および大 の測定結果であ f f i の 減 少 は マ は マ ル テ ン サ 下で…張試験を rハつシ》_フー ナイトの生成につ けられたが,その >はいわゆる• e-マ パ観察された. 形が進行するに £形:!3:と共に次第 仔 の マ ル テ ン 培生しあるひずみ Iている⑷<«.こ —ステナイト->•£-路を経て生ずる i観察により確か とにして考察を進

1

r, e',

a'で^b ••とにする. ら灾験結果によれ :ひずみなはそれ あ る . と こ ろ で 度 を 外 部 応 力q まで上昇させれば 大気FH下で変態を きn:•丨ffiにくらべ 巴®となる.した _ドにおけるよりも よずである.それ よ•)<>多くのビ相 となる確率は大 ⑷荇の効!^が相殺 .13(1968), 668. �Mot. Trans.,1 27(1963), 513. 6 号 18-8ステンレス鋼の変形応力に及ぼす筋水圧の影晋 553 して結局a'の生成;?Cが静水圧下と大気茁下で差がなくな つたのであろう.ただしへ変態せずに残留している のSは静水圧下の方が多くなる.このことは前節で述べた 磁気測定やX線回折の結果に対応している. 2.静水圧下における変形応力 この試料を12000kg/cm2中で弓|張試験したときの変形 応力の大気圧下の変形に対する坳加はFig.4に示したよ うであった.これによると変形応力の柏加は,変形の初期 に大きな値を示•すが,約15%ひずみ以上ではほぼ一定の 値(約12%)となる.前に述べたように,は約10%ひず み以上になつてはじめて生成し.またひずみの増加に対す るゲの增加は大気圧下,高静水圧下共ほほ•同じであった. したがつて,この場合には大気圧下と12_kg/cm2中で の変形応力を同一ひずみS:で比铰する場合,ビの量の差を 考慮する必要はない. ところでPatelら(2>.によればr—a'変態に必要な外部 からの仕事びは大気圧下において y = y „ | - i - r0 <7, sin 2 ^ + f0 <�!(1 + cos 2 } ( 1 ) と^i)される.ここでV•••は分子容,f0r0は変態によ る体愤膨張ひずみとせん断ひずみ.0 は恥へき面の法線と 引張軸のなす角度,のは外部引張応力である.Pなる静 水 圧 下 で は さ ら に 孭 が 加 わ る . こ れ が 室 温 に お け る 変態の化学的駆動力の不足分JFr.T.に等しくなると変態 が生ずる.したがって次の関係が成立する. J j F r . t ^ ^ I y r0 o, sin f0 <r,(1 + cos 2 め}

r

0

(a, + sin 2 0+ye

o

{a

x

+ Ja

1

)

(l + cos2の ( 2 ) こ こ で は 尸 気 f £ 下 に お け る 分 子 容 で あ る . ( 2)式の 示すように,P 気R!下では〜Pだけ余分な仕事を必要と し,そのためハがJqだけ増加しなければならない.こ れカ》ら + ( 1 - = 一 P -‘m -^-―p-sin2f + -^-(l+ cos2fl) " ^ ^ . t . ( 3 ) と な る . 第1 辺 の 括 弧 内 の 項 1 - F - / F L は 第 3 辺 の 係 数 Vme<lP/JFR.T.と比铰して無祝できるから ff,がR.T. ( 4 ‘ が求められる. M l o ^ u . f0= o . o i 4 で あ る . ま た r0に は 今 井 ら⑷の示した姐r0 = 0.306を用いて大よその見当をつけ てみると(3)式笫2辺の分母は0=44。で骹大となり,そ のときのイカは尸=12000kg/cm2に対して J a ^ l O kg/mm2 Strain

Fig.6 ijchematic representation of the increase in flow stress under 12000 kg/cm2, a ^ , ea o and

oaf ^p represent the stresses and the strains where the stress-induced martensitic trans-formation starts at atmospheric pressure and under 12000 kg/cm2, respectively. A a shows

an increase under 12000 kg/cm2 in the tensile

stress which is necessary to induce marten-sitic transformation となる.これは品へき面がKも変態しやすい方位であつ て,丨,ぴ丨が骹小の場合に相aする.本突験では《'がa 初に生成する段階における変形応力がこれに相当し, Figs.4, 5 か ら ひ ず み 約 1 0 % で q - S O k g / m m2と な る . し た が っ て か / や12%となる.�4)式の示すようにこ の値は一定であって,ここで計J?された値はFig.4に示さ れている変形佑力の増加の',1;fl iV/—定となったところとほ ぼ し て い る . 以 上 の よ う に , 変 形 に よ っ て 変 態 を生ずる段階では,静水圧下と大気圧下の変形応力の差 は,r-ut'変態に必要な外部応力の周囲圧力による差で大 よそ与えられている. 次に,r->a'変態の開始前の変形初期における静水圧下 の変形応力が,大気圧下での値に <らベて上に述べた一定 値よりさらに大きい理由については次のように考えられ る.前節でFig.5に関して述べたように,この段階では変 形は主としてtりによって行なわれていると考えられる が,静水圧下ではビ相の生成が大気圧下にくらべさかん に行なわれ,そのためr相の加工硬化の進行が急激である ことが想像される.Mangononら<5)18-8ステンレス鋼 の常fi常圧下の13%の変形で相が密に分布して発生す るのを観察している(引用文献�5),Fig.4(b)).ビ相は?" 相と比体®が異なるから両者の境界には応力場が発生す る.高静水圧下でこのような相の分布が密にできれば 硬化の原因となるであろう. 以上に述べたことを模型的に示したものがFig.6であ る.図中0,12kbはそれぞれ大気圧下および120Ci0kg/ cm2中における応力-ひずみ曲線を示している.大気圧下 においてはひずみの增加と共にr相の加工硬化によつて 変形応力が増加し,これが大気圧下におt、て変態を 生ずる応力(<^0)(最も低レ、応力で変態を生ずる晶へき面に ついて)に逹するとが生成されはじめる.このときのひ 12 kb

(6)

554 日 本 金 J K 学 会 誌 � 1 9 7 2 ) 第 3 6 巻 ずみは£««である.一方同じW料を12000 kg/cm2巾で変 形させると変形の初期において。速にe'相が生成してr 相が硬化し,その硬化率は大気丨E下の変形にくらべて大き い.?•相の加工硬化が進み変ff彡応力が墦大し,これが〗2000 k g / c m2中 に お け るr-変態に必要な応力(<^>=び00 + dめに违するとゼが生诚されはじめる.このときのひず みは《叫となも.図中応力-ひずみ曲線に斜線を入れた部 分はゼが生成される撖域を示している.一旦の形成が 開始すると.それ以後の変形ではr相におけるirり変形 に対する加工硬丨匕(変形応力)と,の応力誘起変態に 必要な変形応力はバランスしながら変形が進?汁る.した がって大気圧と12000 kg/cm^下の変形応力の茧はr-va' に必耍な変形応力の菹と一致すると考えてよい.本実験の 場 合 は 前 に も 述 べ た よ う に 外 で あ り , 生 成 以 後 の過程では同一のひずみに対してはa'の盘は大気丨£中で 12000 kg/cmJ下でもほぼ同じであった.したがって変 形応力の差は(4 )式によつて与えられその割合は一定の値 を示すことになる. 3.圧力変化に伴う変形応力の変化 変形の途中で圧力を変化させたときの応力-ひずみtfh線 の変化はFigs.1�3に示した通りであり,またこれに対応 するひずみ-a' !fejSffl:の閱係はFig.5に示されている.以 下これについて考察を試みる. 従来,筆者らの実験した純金犀の結果mによれば,E 力変化に伴う変形応力の変化は,変形の機構がtりによる ものであり,圧力によってその機構に本質的な変化を生じ な け れ ば そ の 材 料 の 剛 性 率 の 圧 力 に よ る 変 化 に ほ ぼ等しい.この値はこの材料の場合求められていないが Bridgman")の鋼の結果から約3%であると思われる.そ こでFig.3には3%の値をあわせて示した. ところでFig.5によれば本実験の場合,ひずみ約10% ま で は 変 態 は お こ ら な い . こ の 場 合 に もr — ビ 変 態 は生じているがこの変態によるせん断ひずみは小さく試料 の変形にはあまり寄与していないであろう.結局この範囲 では変形はほとんどt�りのみで進行しており,変形応力の 圧力変化に伴う変化は^ G/G61度と思われる.Fig.3に おいて,ひずみ妁10%以下での応力変化は0〜4%であつ た力く,これは大よそJG/Gの程度と考えてよI、であろう. ひずみが上記の範囲を越える段階ではr-nt'変態が生 じ,変形はi�りとマルテンサイト変態との両方によって行 なわれる.また変形途中でU£力を変化させるとa 'の曲友 率が変化する.すなわちこの場合には周囲圧力の変化によ つて変形の揲搆が本質的に変化する.したがつて上で用^、 たような純金J4で得られた結;(1•は適用することができな (7)小口,吉田,0木:金H学会誌.35(1971),371,など..

( 8 ) P.W.Bridgman � The Physics of High Pressure, G.Bell and Sons, London, (1952) , 386.

いま,r-«r'変態を生ずるひずみ_の段陪で圧力を12000 kg/cm2から大気圧へ変化した垛合について考えてみる. 高静水圧中で変形したものはT^a' 変態を生じているが IV.1.で述べたように相が余分に存在している.これを 大気圧下でPf ft荷していくと,残存しているど相は応力 力•、大気圧下における変態に必要な値に連すれば変 態してa 'になる.このときの応力を同じ大気圧下でのr— «'変態に必要な応力と比較すると.大気圧下と髙静水圧 下では相はひずみの坩加に対してほぽ同:i�生成されて い る か ら . こ の 変 態 に 必 要 な 応 力 は 大 気 圧 下 で 同 じ ひずみまで変形した垛& (r-«'変®より低くなることに なる.さらに,この応力ではとりは発生できないから,変 形 は ま ず も つ ば ら 変 態 に よ っ て 行 な わ れ , ひ ず み あ たりのa'生成率は大きくなる.さらに変形が進むとV、ず れ過剰のビ相は丨汽作されてあとは変態を生ずるが, 変態が总速に行なわれたことによってo ! が多く生 成されているからこの段階以降の加工硬化は大きくなるも のと思われる. 次に,圧力を大気圧から12000 kg/cm»へ変化させた場 合は次のように考えられる.大気圧下で変形させた場合, 試料の中には残留するビ相はほとんどないが,これを 12000kg/cm2中で再負荷すると変形初期に急速にピ相が 生成され,これによつてr相の地が急激に加工硬化する. このようにして試料中の応力が12000kg/cm2における T-^x' 変態に必要な応力に逹するとそれ以降は変態とi:り が共存して変形が生ずる.この応力は圧力上昇前の変形応 力より,12000kg/cm2中でr—変態を生ずるに必要な 応力増加分だけ高いはずであるから,Fig.3に示さ>1るよ うな結果となる. 以七高静水圧下で変形した場合の,変形初期における 大 き な 加 工 硬 化 と . が M し て か ら 後 に 圧 力 を 大 気 圧 におろしてから再負荷したときの変形応力の低下の現象を いずれもs'相の存在によるものとして説明した.さらに この点を確かめるために以下のような実験を行なった.す なわちそれぞれひずみ約7, 20, 30%まで大気圧下および 12000kg/cm'の静水圧下で引張試験し,これらの試料を そのまま大気圧下で再負荷するか,または250°Cで1hr 焼鈍してから再負柯して引張試験した.その結果をFig.7 に示す.Fig.7の結见を観察すると.砬初に高静水圧下で 1} |張変形した試料を大気圧下で抖負荷した際の,ひずみが 小さ <<、段階の加工硬化およびひずみが大きt、段階での応力 低下の両現象は焼鈍によって消滅してしまうことがわか る.Mangononら(9丨によると18-8ステンレス鋼の低温変 形によって生ずる相は200°Cの熟処理によつて大部分 r相にもどってしまうとされているから,この場合もM していたe'相は250°C,lhrの熱処理によって消滅したも のと解釈できる.ひずみ30%の場合,焼鈍後の応力上昇

( 9 ) P. L. Mangonon and G. Thomas •• Met.Trans.,1 (1970),1587.

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m 3 6 巻 �PfSで圧力を12000 >ぃて考えてみる. g を 生 じ て い る が 主している.これを .ているビ相は応力 な値に達すれば変 じ大気圧下でのr— 気圧下と高静水圧 ぼ同量生成されて りは大気圧下で同じ tり低くなることに ^できないから,変 Tなわれ,ひずみあ :•変形が進むといず ビ変態を生ずるが, よってa'が多く生 5化は大きくなるも n:へ変化’させた場 ::'変形させた場合, ンどないが,これを j 期 に; S J i に 相 が 射こ加工硬化する. 10 kg/cm2における L以降は変態とi:り E力上昇前の変形応 を生ずるに必要な Fig.3に示されるよ 変形初期における •後に圧力を大気圧 E力の低下の現象を :説明した.さらに お験を行なった.す で大気庄下および ハこれらの試料を Eたは250°Cでlhr その結果をFig.7 i初に高靜水圧下で した際の,ひずみが たきい段階での応力 :しまうことがわか トンレス湖の低温変 illによって大部分 この場合も生成 1こよって丨ii滅したも 焼鈍後の応力上昇 •>S � Met. Trans..1 IMH.J!J.,嗎ル从 iji^uijunLiyipjii^ppuBjaijimpigiMPPIPPWg^n^Bljg^liBIP^pigWWBPIiilPipiffipiilippww^lWtg^pgBPli 6 号 18-8ステンレス鋼の変形応力に及ぼすfif水圧の影鸨 555 (1)12000kg/cm2の静水圧下において液圧処理しても, その効来は認められない. (2)磁気的方法で《-マルテンサイトの生成:Sを調べた 結果,12000kg/cm2中,大気圧下共ひずみ約10%までは a-マルテンサイトはほとんど認められず,それ以降でひず みと共に坩加したがその生成位とひずみffiの関係は両圧カ 中でほぽ同じであった.また,12000kg/cm2中で変形し た場合にはe-マルテンサイトが残留していることがX線 的に認められた. (3)一定圧力下で変形した場合,12000kg/cm2中での 変形応力の大気)EE下での値に対する墦加は変形初期で大き <,ひずみの增加と共に減少して約15%ひずみ以降で一 定の約12%となる. (4)変形の途中で圧力を大気圧と12000 kg/cm2の問で 変化させた場合,変形応力はひずみの小さい範囲では0〜 4%,ひずみ30�40%では約12%(圧力上昇)�19%(圧力 降下)それぞれ変化する. (5)上の(3), (4)に述べた現象は次のような事実によ り説明できる.すなわち,高静水圧下では変形の初期に急 速にトマルテンサイトがfegされ大気圧下にくらべ加工 硬化が大きい.しかしひずみの大きい範囲においては試料 を大気圧下で再負荷した場合,このe-マルテンサイトは 低い弓丨張応力下でa-マルテンサイトに変態する. 7 20 30 Elongation IX)

Fig.7 Load-elongation relations at atmospheric pressure for the specimens pre-strairied at atmospheric pressure (0 a) and under 12000 kg/cm2 (12 a). 0 b and 12 b represent

the same relations after annealing at 250°C for lhr は,大気圧下変形,静水圧下変形のいずれの試料について も同搽におこっているから.これは相の生成とは無関 係 の ひ ず_ _ な 現 象 に よ る の で あ ろ う . V . 結 言 加工誘発変態を生ずる材料の変形举動に及ぼす静水圧の 影響を調べるために.オーステナイト組織をもつ18-8ス テン•レス鋼を大気圧下および12000 kg/cm2中て宝温にお いて引張試験し次のような結果を得た. 1ご > 1 7

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