研究課題
オーステナイト系ステンレス鋼の粒界腐食は、高温でCr炭化物が粒界析出するため粒界近傍のCr濃度が著しく低下する粒界鋭敏化が原因で生じる。最近の筆者らの研究などから、粒界析出の生じ易さが粒界ナノ構造(粒界での原子配列)に依存し、低エネルギー構造を持つ粒界、例えば対応格子理論に基づいた対応粒界ではCr炭化物が析出し難いことが明らかになっている。さらに、焼鈍過程で生じる高エネルギー粒界からの双晶発生がその部分のエネルギーを低下させる粒界構造変化を利用して、対応粒界が高密度で広く均一分散した粒界ネットワーク組織をオーステナイト系ステンレス鋼中に創出し、鋭敏化し難く粒界腐食に強いステンレス鋼の試作に成功した。今年度は、その粒界工学制御効果を304ステンレス鋼の粒界型応力腐食割れ、過不働態粒界腐食、溶接熱影響部腐食試験により評価した。まず、沸騰水型原子炉の使用環境を模擬した高温水中で三点曲げにより応力腐食割れ試験を行った結果、未制御材料が典型的な粒界型応力腐食割れを示したのに対して、粒界制御材は非常に僅かな粒内型応力腐食割れのみしか見られず、高い耐応力腐食割れ性が確認された。次に、過不働態粒界腐食特性を評価するためにHNO_3+Cr^<6+>熱酸浸漬腐食試験を実施した結果、粒界制御材の過不働態粒界腐食速度は未制御材の約2/3以下とかなりの抑制効果が認められた。さらに、アーク溶接を行い、溶接熱影響部の粒界腐食(ウェルドディケイ)をEPRおよび硫酸・硫酸第二鉄腐食試験により評価したところ、未制御材は典型的な鋭敏化による激しい粒界腐食を示したのに対して、粒界制御材での鋭敏化はかなり抑制され、高い耐溶接部腐食性が確認された。以上のように、オーステナイト系ステンレス鋼の種々の粒界腐食現象に対して粒界工学制御が顕著な抑制効果を有することが明らかになった。
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Journal of Materials Science 40(印刷中)
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