二重組織ステンレスは、フェライトとオーステナイトの2つの相から成るマイクロ構造を持つ種類のステンレス鋼であり、通常それぞれ約50%ずつ含まれています。この二重構造により、二重組織ステンレスはフェライトとオーステナイトステンレス鋼双方の特性を維持しながら、独自の特性を持っています。
二重組織ステンレスの成分設計には、通常、高い耐食性を確保しつつも優れた機械的特性を維持するために、より高い量のクロム、モリブデン、窒素が含まれます。この材料は、高強度と高い耐食性が必要な装置や部品の製造にしばしば使用されます。
二重組織ステンレスの特徴とは？
二重組織ステンレスの特徴は、主に以下の点に現れます：
高い強度: ダブルステンレス鋼は、通常のオーステナイト系ステンレス鋼よりも高い屈服強度と引張強度を持っています。その屈服強度は、一般的にオーステナイト系ステンレス鋼の2倍であり、同じ応力条件下で、ダブルステンレス鋼はより薄い材料を使用でき、コストを削減できます。
優れた耐食性: ダブルステンレス鋼は、多くの腐食環境で優れた応力腐食割れに対する抵抗性を示します。特に塩化物イオンや硫酸環境においてです。これは、そのユニークな二相構造がクラックの伝播を効果的に抑制できるためです。
良い靭性: 高い強度にもかかわらず、ダブルステンレス鋼は良好な靭性和延性を維持しています。これは、そのオーステナイト相が優れた靭性を提供し、フェライト相が高い強度を提供するためです。
優れた溶接性能: ダブルステンレス鋼は優れた溶接性能を持ち、手動アーク溶接、ガスシールド溶接、レーザー溶接などさまざまな溶接方法に適しています。溶接時には、溶接熱影響区におけるオーステナイトとフェライトの比率が不均衡になるのを避けるために、熱入力を制御する必要があります。
ダブルステンレス鋼のグレード :
ダブルステンレス鋼には多くのグレードがあります。一般的なダブルステンレス鋼のグレードには、2205、2507、3RE60などがあります。以下はそれらの化学的組成と機械的特性の表です。
化学組成：
|
等級
|
C≤
|
Mn≤
|
Si≤
|
S≤
|
P≤
|
Cr≤
|
ナイ
|
mo
|
Cu≤
|
n
|
|
S32750（SAF2507）
00Cr25Ni7Mo4N
|
0.03
|
1.20
|
0.8
|
0.020
|
0.035
|
24.0／26.0
|
6.0／8.0
|
3.0／5.0
|
0.50
|
0.24／0.32
|
|
S31803（SAF2205）
00Cr22Ni5Mo3N
|
0.03
|
2.00
|
1.0
|
0.020
|
0.030
|
21.0／23.0
|
4.50／6.50
|
2.50／3.50
|
|
0.08／0.20
|
|
S31500（3RE60）
00Cr18Ni5Mo3Si2
|
0.03
|
1.2／2.00
|
1.4／2.00
|
0.030
|
0.030
|
18.0／19.0
|
4.25／5.25
|
2.50／3.00
|
|
0.05／0.10
|
機械的特性:
|
等級
|
σb（Mpa）≥
|
σs（Mpa）≥
|
δ（%）≥
|
硬度
|
|
ブリネル（HB）
|
ロックウェル（HRC）
|
|
S32750（SAF2507）
00Cr25Ni7Mo4N
|
800
|
550
|
15
|
310
|
32
|
|
S31803（SAF2205）
00Cr22Ni5Mo3N
|
620
|
450
|
25
|
290
|
30.5
|
|
S31500（3RE60）
00Cr18Ni5Mo3Si2
|
630
|
440
|
30
|
290
|
30.5
|
二相ステンレス鋼の応用分野：
二相ステンレス鋼は多くの分野で広く使用されています：
石油・ガス産業：油田パイプライン、貯蔵タンク、海底パイプラインなどの製造に使用されます。
化学産業：化学装置、貯蔵タンク、反応器などの製造に使用されます。
造船産業：船体構造、貯蔵タンクなどの製造に使用されます。
建設産業：建築構造物、橋梁などの製造に使用されます。
食品・飲料産業：食品加工装置、貯蔵タンクなどの製造に使用されます。
二重組織ステンレスの加工および熱処理：
処理：
二重組織ステンレスは良い加工性を持っていますが、以下の点に注意する必要があります：
切断：二重組織ステンレスの高い強度と硬度のため、切断時に適切な工具材質と切断パラメータを選択する必要があります。
成形：二重組織ステンレスは良い成形性を持っていますが、冷間成形時にはその高い強度と硬度を考慮し、より高い成形力と適切な潤滑条件が必要となる場合があります。
熱処理：
二相ステンレス鋼の熱処理プロセスはその性能に重要な影響を与えます。一般的な熱処理方法には、溶液化処理とエイジング処理があります。
溶液化処理: 1100-1200℃まで加熱し、その後急速に冷却します（冷却は通常水または空気を使用して、有害な相が洗い流されるのを防ぎます）。これにより、鋼内の合金元素が完全にオーステナイトおよびフェライトの基体に溶解し、内部応力を除去し、鋼の耐食性と靭性を向上させます。
エイジング処理: 溶液化処理温度よりも低い温度で加熱し保温することで、相変化と析出強化を促進し、鋼の強度と硬度を向上させます。温度は通常600-900℃の間です。
二相ステンレス鋼と他のステンレス鋼の比較:
二相ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼に対して明显的な利点を持っています。
オーステナイト系ステンレス鋼は良好な靭性和耐食性を持っていますが、強度は低いです；
フェライト系ステンレス鋼は高い強度を持っていますが、靭性和耐食性はオーステナイト系ステンレス鋼ほどではありません。
ダブルステンレス鋼はその二重構造により両者の利点を持ち合わせています。
ダブルステンレス鋼の様々な側面を理解することで、それが現代産業でますます重要な役割を果たしていることがわかります。ダブルステンレス鋼は高い強度、優れた耐食性、良い靭性を持ち、様々な厳しい使用環境に適応できます。
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