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ステンレス鋼におけるMnS介在物起点の孔食発生メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 12J05158
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical properties of metals
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

千葉 亜耶  東北大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsステンレス鋼 / MnS介存物 / ピット / 孔食 / MnS介在物 / 塩化物イオン(Cl^-) / アノード分極
Research Abstract

MnS/鋼境界部の溝状溶解に及ぼす材料側の影響
採用1年度目の研究で、MnS/鋼境界部からピットが発生するのは、MnS介在物が溶解することにより生じた硫黄と、環境中の塩化物イオンの相乗作用により、MnS/鋼境界部のステンレス鋼が溝状に溶解することが原因であることを明らかにした。しかし、MnS介在物起点のピット発生の要因としては、MnS/鋼境界部での耐食性の低い層の形成など、材料側の観点からも解析する必要がある。微量S添加SUS304鋼中のMnS/鋼境界部をSTEM観察した結果、組成変化や第二層の形成は観察されなかった。MnS介在物を起点としてピットが発生する原因は、材料側にないことを明らかにした。
MnS介在物起点の孔食発生メカニズムの提案
採用1年度目の研究では、比較的大きなMnS介在物を含む微量S添加鋼を用いて孔食発生メカニズムの解析を行った。MnS介在物起点の孔食に関する研究では、多くの場合で微量S添加鋼が使用されてきたが、MnS介在物サイズが直径1μm程度である市販の耐食用途鋼におけるピット発生起点・挙動を直接観察した例はこれまでに見当たらない。本研究では、市販の耐食用途鋼において、直径1μm程度の微小MnS/鋼境界部よりピットが発生する様子を世界で初めて直接観察することに成功した。ピット発生挙動は介在物サイズに依存せず同様であり、孔食発生機構の全容を解明することができた。
MnS介在物起点の孔食発生メカニズム
1)MnS介在物が溶解することにより、介在物の極近傍のみに硫黄が生成する。
2)硫黄と環境中の塩化物イオンの相乗作用により、MnS/鋼境界部のステンレス鋼が溝状に溶解する。
3)溝内部は閉塞空間であり、鋼の新生面が露出する。また、溝内部ではCr^<3+>の加水分解によるpH低下や、IR-dropによる電位降下が起こる。そのため、溝内部で局部的な活性溶解が起こることが、MnS介在物起点のピット発生であると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Direct Observation of Pit Initiation Process on Type 304 Stainless Steel2014

    • Author(s)
      Aya Chiba, Izumi Muto, Yu Sugawara, and Nobuyoshi Hara
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 55 Issue: 5 Pages: 857-860

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2014028

    • NAID

      130004455301

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Micmelectrochemical Investigation of Pit Initiation and Selective Dissolution between MnS and Stainless Steel2013

    • Author(s)
      Aya Chiba, Izumi Muto, Yu Sugawara, and Nobuvoshi Hara
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 50 Issue: 47 Pages: 15-23

    • DOI

      10.1149/05047.0015ecst

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pit Initiation Mechanism at MnS Inclusions in Stainless Steel : Synergistic Effect of Elemental Sulfur and Chloride Ions2013

    • Author(s)
      Aya Chiba, Izumi Muto, Yu Sugawara, and Nobuyoshi Hara
    • Journal Title

      Journal of The Electrochemical Society

      Volume: 160

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a New Microelectrochemical Measurement System for In-situ Optical Microscopic Observation of Pit Initiation Processes2012

    • Author(s)
      Aya Chiba, Izumi Muto, Yu Sugawara, and Nobuyoshi Hara
    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 41 Issue: 25 Pages: 237-245

    • DOI

      10.1149/1.3697593

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Microelectrochemical System for In Situ High-Resolution Optical Microscopy : Morphological Characteristics of Pitting at MnS Inclusion in Stainless Steel2012

    • Author(s)
      Aya Chiba, Izumi Muto, Yu Sugawara, and Nobuyoshi Hara
    • Journal Title

      Journal of The Electrochemical Society

      Volume: 159 Issue: 8 Pages: C341-C350

    • DOI

      10.1149/2.054208jes

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] In situリアルタイム観察によるType304鋼のピット発生起点の特定と孔食発生機構の解明2014

    • Author(s)
      千葉 亜耶、武藤 泉、菅原 優、原 信義
    • Organizer
      第167回春季講演大会(日本鉄鋼協会)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-03-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] The Role of Elemental Sulfur and Chloride Ions on Pit Initiation at MnS Inclusion in Stahlless Steel2013

    • Author(s)
      Aya Chiba, Izumi Muto, Yu Sugawara, and Nobuyoshi Hara
    • Organizer
      224^<th> ECS Meeting (The Electrochemical Society)
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      2013-10-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ステンレス鋼におけるMRS介在物起点の孔食発生機構の解明2013

    • Author(s)
      千葉 亜耶、武藤 泉、菅原 優、原 信義
    • Organizer
      第60回材料と環境討論会(腐食防食学会)
    • Place of Presentation
      福島
    • Year and Date
      2013-09-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] In situ光学顕微鏡観察機能を備えたマイクロ電気化学計測システムによるMnS介在物を起点とした孔食発生機構の形態的解析2013

    • Author(s)
      千葉亜耶、武藤泉、菅原優、原信義
    • Organizer
      第165回春季講演大会(日本鉄鋼協会)
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2013-03-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Microelectrochemical Investigation of Pit Initiation and Selective Dissolution between MnS and Stainless Steel2012

    • Author(s)
      Aya Chiba, Izumi Muto, Yu Sugawara, and Nobuyoshi Hara
    • Organizer
      222^<nd> ECS Meeting (The Electrochemical Society)
    • Place of Presentation
      Hawaii, USA
    • Year and Date
      2012-10-11
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ電気化学計測法によるステンレス鋼の孔食発生初期におけるMnS介在物/鋼境界部の溶解機構解析2012

    • Author(s)
      千葉亜耶、武藤泉、菅原優、原信義
    • Organizer
      第59回材料と環境討論会(腐食防食学会)
    • Place of Presentation
      北海道
    • Year and Date
      2012-09-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] MnS介在物/鋼ヘテロ界面のマイクロ電気化学特性2012

    • Author(s)
      東城雅之、武藤泉、千葉亜耶、菅原優、原信義
    • Organizer
      第164回秋季講演大会(日本鉄鋼協会)
    • Place of Presentation
      愛媛
    • Year and Date
      2012-09-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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