ブックタイトル日本結晶学会誌Vol58No6

概要

日本結晶学会誌Vol58No6

日本結晶学会誌58，273-278（2016）最近の研究からステンレス鋼の加工時に生成するナノサイズの結晶相－放射光回折法と電子顕微鏡法による直接観察－大阪府立大学大学院理学系研究科久保田佳基新日鐵住金ステンレス㈱秦野正治日本原子力研究開発機構菖蒲敬久大阪府立大学大学院工学研究科森茂生Yoshiki KUBOTA, Masaharu HATANO, Takahisa SHOBU and Shigeo MORI: Nano-Size Crystal Phase Formed in the Strain-Induced Transformation of Stainless Steel－Direct Observation by Synchrotron Diffraction and Transmission Electron Microscopy－In-situ synchrotron diffraction experiments were conducted in order to clarify the formationprocess ofα’-martensite from theγ-phase induced by external strain, combined with Lorentztransmission electron microscopy（TEM）and high-resolution TEM observations. Lorentz TEMobservation revealed thatα’-martensite exist near the defect structures such as dislocations andstacking faults in the parentγ-phase. In addition, it is clearly demonstrated thatε-martensite withhexagonal symmetry appears as an intermediate phase during the plastic deformation of SUS304stainless steel. Our experimental results suggested that the interfaces between twin structures of theγ-phase presumably play a crucial role in the formation ofε-martensite.1．緒言SUS304（18％Cr-8％Ni）は，機械的性質や耐食性に優れる代表的なオーステナイト（γ）系ステンレス鋼である.1）同鋼は，常温で加工を受けると加工誘起マルテンサイト（α’）変態を生じ，材料の強度や延性が著しく向上するという変態誘起塑性（TRIP：transformation-inducedplasticity）を発現する.2）図1に加工誘起マルテンサイト変態に伴う結晶構造の変化を示す．図1に示すように，図1加工誘起マルテンサイト（α’）変態に伴う結晶構造の変化.（Structuralchangesaccompaniedbystressinducedmartensitic transformation.）（a）γ相；面心立方構造（fcc），（b）α’相；体心立方構造（bcc），（c）ε相；六方最密構造（hcp）．日本結晶学会誌第58巻第6号（2016）母相のγ相は面心立方構造（fcc）であり，磁性を示さないが，α’相は体心立方構造（bcc）で磁性を有する．従来の研究では，304型ステンレス鋼のγ→ε（六方最密構造：hcp）→α’変態について，超高電圧電顕を用いた詳細な観察が行われ，結晶学的モデルが提案されてきた.3）,4）しかしながら，これらは，低温領域（約80 K）で行われ，導入する歪量も小さい状態での観察結果から考案されたモデルである．一方，本研究で対象とする実用材料SUS304における室温かつ歪量の大きな数十％以上の伸びで生じるγ→α’変態過程にかかわる組織形成については必ずしも明らかになっていない．上述した背景から，本研究では室温の実使用条件下で生じるγ→α’変態過程にかかわる微細構造組織を明らかにし，中間相としてのε相の形成について検討を行った．本研究ではまず，初めての試みとして磁性に着目したローレンツ電子顕微鏡（以下ローレンツTEM）による微細構造解析を行い，非磁性のγ中で磁性をもつα’相の核生成・成長サイトを観察した.5）,6）さらに，高分解能TEM観察および放射光X線回折実験では，γ→α’変態における中間相としてのε相に着眼して，その出現とα’相との相関について調べた.7）放射光X線回折と高分解能TEM観察を相補的に用いる利点は，バルクの平均構造とナノサイズの微細構造組織を関係づけられることにある．本報では，この利点を273