高炭素中マンガン鋼のオーステナイト粗大結晶粒が強度および伸び率を制限するという重要な問題に対して、Fe-1.4C-8Mn-2Al高炭素中マンガンオーステナイトツイン誘起塑性（TWIP）鋼の組織、機械的特性および破断機構を研究した。鋳造＋固溶処理、熱間圧延＋固溶処理、ならびに選択的レーザ溶融（SLM）積層造形法が試験鋼に与える影響を比較分析した。結果は、鋳造＋固溶処理試験鋼はオーステナイト結晶粒が著しく粗大化（約1 mm）し、降伏強度は371 MPa、伸び率は約15％であり、引張中に応力が急激に低下して内部または表面亀裂による早期破断が示唆されたことを示した。熱間圧延＋固溶処理後、結晶粒は370 μmまで細化し、降伏強度は447 MPaに向上し、伸び率は20％に増加したが、結晶粒は依然としてやや粗大なままであった。SLM法で製造された試験鋼は超高速冷却率により微細結晶強化が実現され、降伏強度は687 MPaに達したが、伸び率は14％に低下し、破面には不連続領域が存在した。鋳造＋固溶処理および熱間圧延＋固溶処理試験鋼の粒界破断は、粗大粒による粒界応力集中や塑性変形の不調和に密接に関連していた。SLM試料の塑性不足は、結晶粒サイズの不均一性（等軸粒および<100>方向の柱状粒の共存）や製造欠陥に起因していた。今後はSLMの加工パラメータを最適化し、結晶の選択的成長を抑制するとともに、未溶融粉末や縮み孔などの欠陥を除去し、さらに後処理熱処理により組成分布や組織均一性を改善し、高強度と良好な塑性の優れた組み合わせを実現する必要がある。

高炭素中マンガン鋼; 熱間圧延; 結晶粒径; TWIP効果; 積層造形