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クリープ変形は高温下で生じる時間依存型の変形であ る。単位時間当たりのひずみ変化量であるひずみ速度は, 負荷応力や試験温度,材料組織などに依存する。そのた め,材料組織を制御することで高クリープ強度化した耐熱 金属材料の場合,実用条件に相当する低応力でのクリープ 試験ではひずみ速度が非常に低くなり,破断に至るまでに は長時間を要する。このような極低ひずみ速度のクリー プ変形を短時間のクリープ試験で評価するためには,ク リープ試験法に高いひずみ分解能が求められる。Burtonと Greenwoodは試験片の形状をコイルばね状にし,平行部長 さを従来の単軸試験片と比べて大幅に長尺化することによ り,クリープ試験のひずみ分解能を向上させた 。この方 法はコイルばねクリープ試験法と呼ばれ,この手法を用い ることで,低応力のクリープ変形挙動を比較的短時間のク リープ中断試験により評価することが可能となった。通常 の単軸引張クリープ試験と比較して,コイルばねクリープ 試験の特徴は,試験片の変形がコイル素線部のねじりによ るせん断変形であることである。また,コイルばねクリー プ試験では,主にひずみ速度が極めて低い領域に着目して いることに加えて,試験片のピッチ間隔が大きくなると応 力成分を純粋なせん断成分のみとして取り扱うことがで きなくなる ため,破断までの試験を行わないクリープ中 断試験であることも大きな特徴である。これまでに,コイ ルばねクリープ試験法を用いて種々の金属材料の低応力ク リープ変形挙動が調査され,応力域によっていくつかのク リープ変形機構が存在し,低応力域と高応力域ではクリー プ変形機構が遷移する可能性が示された 。 また,実際に低応力で長時間のクリープ試験を行った結 果としては,KimuraらがGrade T91鋼に関して行った単軸 クリープ破断試験 があり,破断時間が数万時間以上のク リープ試験のデータが得られている。彼らの結果では,長 時間の単軸クリープ試験のクリープ試験を行った場合に, 最小ひずみ速度の応力依存性が低応力域では低強度側に屈 曲することが報告された。これは,低応力域でのクリープ 変形機構の遷移を示唆している。しかし,Grade T91鋼など の焼戻しラスマルテンサイト組織を有するフェライト系耐 熱鋼では,長時間の高温保持やクリープ変形によって,ク リープ変形に対する主要な強化因子であるラス組織が粗 コイルばねクリープ試験法により評価した 高Crフェライト系耐熱鋼の低応力クリープ変形

Low Stress Creep Deformation in High Chromium Ferritic Heat-resistant Steel Evaluated by Helicoid Spring Creep Test Method