金属材料の熱処理 、鋳造時の 変形、応力解析

顔写真

氏名
磯部浩一
E-mail
isobe-k@akita-nct.ac.jp
職名
教授
学位
博士(工学)
所属学会・協会
日本機械学会,日本鉄鋼協会,日本金属学会,日本塑性加工学会
キーワード
材料力学,計算力学,熱弾塑性解析,熱収縮・膨張,変態収縮・膨張,熱処理ひずみ
技術相談
提供可能技術
・凝固、連続鋳造プロセスでの各種欠陥低減
・鉄鋼材料の材質、熱間加工性改善、熱間割れ防止
・金属材料熱処理、鋳造時の応力・変形解析

研究内容

計算力学による金属材料の熱処理および鋳造工程における変形、応用解析

 鋼の連鋳プロセスでは設備条件や鋳造条件によっては熱応力や変態に伴う変形に起因して表面割れや内部割れが発生する。これらの欠陥の防止には、鋳造工程で固相に作用する熱応力や変態に伴う応力の発生や変形を解析し、冷却条件やプロセス条件を適正化する必要がある。また各種金属材料は熱処理によって、組織や析出物の分布を制御し、高強度化や靱性の改善等が図られるが、熱処理時には変態に伴う変形で曲がりや歪みが発生し易く、それらの曲がりや歪みが大きいと矯正するため余分な加工が必要になるため、これら変形の低減が求められている。これらの低減には、鋼材の熱処理には変態に伴う変形で曲がりや歪みを力学的観点から解析し、冷却条件等が熱処理曲がりや歪みに及ぼす影響を解明し適正化することが有効である。本研究では上記背景から、数値計算の手法を用いて、鋼等の金属材料の熱処理および鋳造工程での変形、応力解析を可能とするモデルを構築し、本熱処理条件や鋳造プロセス条件等の適正化について検討、提案する。

 本研究では、各種変態に伴う膨張、収縮および熱膨張、収縮を考慮した変形解析により、変態や熱応力で鋼材等金属材料内に発生する応力や熱処理に伴う変形挙動を推定するモデルを新規に構築する。本モデルでは鋳造や熱処理で鋳片や鋼材内に発生する応力・ひずみを、凝固、伝熱計算と熱弾塑性計算を連成させると共に、変態挙動を記述するモデルを導入し、変態に伴う変形、応力まで考慮した解析を可能とする。本モデルでは鋼種(成分)や温度の熱物性や機械的特性等への影響に加え、鋳造プロセス特有の温度履歴での鋳片組織の粗大化が変態挙動へ及ぼす影響も考慮に入れた解析を可能として行く。

isobe1

図1 金属材料の熱処理および鋳造工程での変形、応力解析モデル

提供可能な設備・機器

名称・型番(メーカー)
金属材料熱処理、鋳造時の時の変形・応力解析システム  

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