お宝研究vol.11

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23研究テーマ名森戸　茂一（総合理工学研究科・准教授）Shigekazu Morito (Associate Professor, Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering)研究者紹介概　　　要特　　　色研究成果今後の展望社会実装への展望Study on new methods of quantitative analysis of complex microstructures in steel and iron　鉄鋼製品の中でも強度と硬度に優れる刃物や工具などには，微細な結晶が複雑に組み合わさった組織が含まれています。この微細な組織によって強度だけではなく靱性も担保されています。この組み合わさり方を解明し制御することができれば，より靱性の高い鉄鋼製品を作ることも可能です。しかし，これらの組織は三次元的に入り組んでおり，その特徴をつかむことができていません。我々はこの組織を定量評価するために結晶方位解析を用いた三次元解析やコンピュータによる機械測定手法の開発を行っています。また，この組織を制御するために，組織の形成機構やメカニズムなど根本原理についても研究を行っています。 Tool and cutlery Steels, which excel in high strength and hardness, have complex microstructures composed of fine crystals. The complex microstructures enhance not only strength but also toughness. We can create steel with higher strength and toughness by controlling the microstructures. However, it is diffi cult to identify the microstructures because of their finesse and complexity. Now we are trying to analyze the microstructures with three dimensional observations and automatic analysis methods employing crystallographic measurements. We are also searching for the formative mechanism and structural mechanism of the microstructures to control them. 　工具などの強度や硬度が必要で壊れてもらっては困る物品には，微細な結晶で構成されているラスマルテンサイトと呼ばれる組織を含む鋼が多く使われています。このラスマルテンサイトに含まれる微細かつ複雑な構造が鋼を壊れにくくしています。この組織を細かく複雑にすることができれば，より壊れにくい鋼を作ることができます。ただ，この構造は微細かつ複雑であるためその評価が難しく，どのくらい微細化しているのか，複雑になっているのかを知ることができません。我々はこの構造に含まれる結晶の向きを見ることでラスマルテンサイトの評価を行おうとしています。また，三次元的にこの構造を観察することで，結晶の組み合わさり方を正確に捉えようとしています。この他にもラスマルテンサイトのでき方についても研究をしており，最終的には組織を制御することで力学特性を制御することを目指しています。　図1はラスマルテンサイトの結晶の向きを示した図です。右下のメモリは十分の一ミリメートルを示しています。この図を見ますと，千分の一ミリメートルくらいの細かい結晶が多量に存在していることが分かります。三次元的にどのように入り組んでいるかを示しているのが図2です。図2(a)は試料全体の三次元像で，青と緑で示された領域が存在していることが分かります。この三次元像中に図1に示される細かい結晶を見ることができます。この青い領域内の薄青色で示された結晶を抜き出して三次元化した図が図2(b)です。(a)では棒状に見えますが，実際には網の目状に入り組んでいることが分かります。この入り組んだ構造が鉄鋼材料の靱性を向上させており，この構造を制御することで材料をより壊れにくくすることができます。　このような組織の定量評価や判別法は製品の品質管理や故障箇所の解明に利用することができ，さらに特性向上の指針として利用することも可能です。図1　極低炭素鋼ラスマルテンサイトの結晶方位図．　　　結晶の向きを色分けして表示している。図2　(a)極低炭素鋼ラスマルテンサイトの(a)全体と(b)内部組織　　　の三次元像．(a)の薄青色の領域を抽出した像が(b)に対応する。鉄鋼材料に含まれる組織の新しい定量評価法に関する研究Tatara Nanotechnology Project Centerたたらナノテクプロジェクトセンター