試験・調査報告

-1-2003年7月号では、変態点測定を報告しました。同報告では、相変態の基本的な考え方を述べ、相変態を利用した鋼材や溶接金属の組織制御に活用する連続冷却変態線図(ContinuousCoolingTransformationdiagram、CCT図)を紹介しました。今回、このCCT図について、もう少し詳しく紹介したいと思います。<2.CCT図とは>CCT図は、鋼材や溶接金属をオーステナイト単相の温度領域(Ac3点以上)に加熱して、様々な速度で冷却した際に得られる相変態の開始点と終了点を測定し、温度と時間の関係として対数目盛上に図示したものです。CCT図は、実際には溶接用CCT図と熱処理用CCT図に大別され、溶接用CCT図には溶接金属を再現したSW-CCT図と熱影響部(HAZ)を再現したSH-CCT図の2つがあります。溶接用CCT図作成時のオーステナイト化条件は1350℃で温度保持がなく、熱処理用CCT図の場合はAc3点+50℃で数分～10分程度保持します。図1に、各CCT図作成における熱履歴の概念図を示します。オーステナイト化条件は、試験結果に影響するので、必ずCCT図中に記載する必要があります。連続冷却変態線図(CCT図)試験・検査機器1.はじめに><(a)溶接用CCT図(b)熱処理用CCT図図1CCT図作成のための熱履歴<3.CCT図の作成例>図2に、ある溶接材料で得られる溶接金属に対し作成した、SW-CCT図を示します。オーステナイト化条件は、1350℃で温度保持なしです。図中、Aはオーステナイト、Mはマルテンサイト、Bはベイナイト(中間段階組織)およびFはフェライトを示しています。○の中の数字は、ビッカース硬さです。また、左下のWQは水焼入れ(WaterQuench)のことで、オーステナイトから水中に冷却し最高速度(無制御)で焼入れした組織(マルテンサイト)とその硬さを得るもので、CCT図作成時の標準組織として利用します。実際の線膨張-温度曲線の一例として、No.12の結果を図3に示します。この冷却条件ではマルテンサイトだけの変態であり、解析が簡単な例です。相変態開始点は線膨張-温度曲線が直線関係から離れる点、相変態終了点は直線関係に戻る点に対応します。ベイナイト、フェライトやパーライトが析出する場合は測定チャートが複雑になり、ミクロ組織と硬さの測定結果も併せて総合的に変態点を解析します。各冷却曲線で得られたミクロ組織を、図4に示します。WQで得られたマルテンサイトの標準組織は、ビッカース硬さが569HVです。最も早い冷却曲線のNo.12もマルテンサイト単相ですが、焼入れ性がやや低下し、硬さは552HVです。No.14は、マルテンサイト中にベイナイトの析出が認められ、硬さが493HVに低下しています。No.17は、マルテンサイトが認められなくなり、ベイナイト主体の組織に加えて旧オーステナイト粒界に沿っ