研究課題
基盤研究(B)
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。粒界析出の生じ易さが粒界ナノ構造に依存し、低エネルギー構造を持つ対応粒界ではCr炭化物が析出し難いことから、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、304型オーステナイト系ステンレス鋼を加工熱処理による粒界制御により、耐粒界腐食性が通常母材に比べて4倍以上向上することを示した。そこで、316型オーステナイト系ステンレス鋼に対して粒界制御を試みた結果、同手法で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創製できることが明らかになった。さらに、最適粒界制御した316型ステンレス鋼の場合も通常の同種ステンレス鋼に比べて4倍以上耐粒界腐食性が優れていることが明らかになった。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。
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