二相ステンレス鋼の詳細
二相ステンレス鋼（DSS）とは、フェライトとオーステナイトがそれぞれ約50％ずつ含まれるステンレス鋼を指し、副相の含有量は一般に少なくとも30％に達する必要があります。低C含有量の場合、Cr含有量は18%～28%、Ni含有量は3%～10%となります。一部の鋼には、Mo、Cu、Nb、Ti、N などの合金元素も含まれています。
このタイプの鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の両方の特性を備えています。フェライトと比較して、可塑性と靭性が高く、室温脆性がなく、フェライト系ステンレス鋼の475度脆性と高熱伝導率を維持しながら、耐粒界腐食性と溶接性が大幅に向上し、超塑性を有します。オーステナイト系ステンレス鋼と比較して強度が高く、耐粒界腐食性や耐塩化物応力腐食性が大幅に向上します。二相ステンレス鋼は耐孔食性に優れ、ニッケルの節約にもなるステンレス鋼です。
構造と種類
二相ステンレス鋼は、オーステナイト＋フェライトの二相組織であり、両相の含有量は基本的に同じであるため、オーステナイトとフェライトの両方の特性を併せ持っています。降伏強さは通常のオーステナイト系ステンレス鋼の2倍となる400MPa～550MPaに達します。フェライト系ステンレス鋼と比較して、二相ステンレス鋼は靭性が高く、脆性転移温度が低く、耐粒界腐食性と溶接性能が大幅に向上しています。同時に、475度脆性、高い熱伝導率、小さな線膨張係数、超塑性、磁性などのフェライト系ステンレス鋼のいくつかの特性を保持しています。二相ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼と比較して強度が高く、特に降伏強度が大幅に向上し、耐孔食性、耐応力腐食性、耐腐食疲労性等が大幅に向上します。
二相ステンレス鋼は化学成分によりCr18系、Cr23（Moを除く）、Cr22系、Cr25系の4種類に分類されます。 Cr25二相ステンレス鋼は通常タイプと超二相ステンレス鋼に分けられ、そのうちCr22タイプとCr25タイプがより広く使用されています。私の国で使用されている二相ステンレス鋼のほとんどはスウェーデンで生産されており、特定のグレード: 3RE60 (Cr18 タイプ)、SAF2304 (Cr23 タイプ)、SAF2205 (Cr22 タイプ)、SAF2507 (Cr25 タイプ) があります。
二相ステンレス鋼の分類
最初のカテゴリは低合金タイプで、UNS S32304 (23Cr-4Ni-0.1N) で表され、モリブデンを含まず、PREN 値は 24-25 です。耐応力腐食性の点で AISI304 または 316 を置き換えることができます。
2 番目のカテゴリは中合金タイプで、UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) で表され、PREN 値が 32-33 です。その耐食性は、AISI 316L と 6%Mo+N オーステナイト系ステンレス鋼の間です。
3 番目のタイプは高合金タイプで、通常 25% の Cr、モリブデン、窒素を含み、一部には銅やタングステンも含まれます。標準グレードは UNSS32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N)、PREN 値は 38-39 です。このタイプの鋼の耐食性は、22% Cr 二相ステンレス鋼よりも優れています。
4 番目のタイプは、高モリブデンと窒素を含む超二相ステンレス鋼で、標準グレードは UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N) で、一部にはタングステンも含まれています。そして銅。 PREN 値は 40 を超えており、過酷な媒体条件に適用でき、優れた耐食性と機械的総合特性を備えており、スーパー オーステナイト ステンレス鋼に匹敵します。
二相ステンレス鋼グレード
多くの二相ステンレス鋼の等級が我が国の新しい規格 GB/T 20878-2007「ステンレス鋼および耐熱鋼の等級と化学組成」に追加されました。例: 14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Ti。
さらに、有名な 2205 二相鋼は、我が国の 022Cr23Ni5Mo3N に相当します。
二相ステンレス鋼の性能特性
二相構造の特性により、化学組成と熱処理プロセスを適切に制御することにより、二相ステンレス鋼はフェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼の両方の利点を備えています。オーステナイト系ステンレス鋼の優れた靭性と溶接性と、フェライト系ステンレス鋼の高い強度と耐塩化物応力腐食性を兼ね備えています。これらの優れた特性により、二相ステンレス鋼は溶接可能な構造材料として急速に発展しました。 1980年代以降、マルテンサイト系、オーステナイト系、フェライト系ステンレス鋼と並ぶ鋼種となっています。二相ステンレス鋼には次のような性能特性があります。
1) モリブデン含有二相ステンレス鋼は、低応力下での耐塩化物応力腐食性に優れています。一般に、18-8 タイプのオーステナイト系ステンレス鋼は、60 度を超える中性塩化物溶液中で応力腐食割れを起こしやすくなります。微量の塩化物および硫化水素の工業媒体中でこのタイプのステンレス鋼で作られた熱交換器、蒸発器、その他の機器は応力腐食割れを引き起こす傾向がありますが、二相ステンレス鋼は優れた耐性を持っています。
2）モリブデン含有二相ステンレス鋼は耐孔食性に優れています。同じ孔食抵抗相当値（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）を有する場合、二相ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼の臨界孔食電位は類似しています。二相ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼の耐孔食性は AISI 316L と同等です。 25% Cr、特に窒素を含む高クロム二相ステンレス鋼の耐孔食性および耐隙間腐食性は、AISI 316L の耐孔食性を上回ります。
3) 耐腐食疲労性、耐摩耗性が良好です。特定の腐食性媒体条件下では、ポンプやバルブなどの動力機器の製造に適しています。
4) 優れた総合的な機械的特性。強度と疲労強度が高く、降伏強度は18-8オーステナイト系ステンレス鋼の2倍です。固溶体状態での伸びは25％に達し、靱性値AK（Vノッチ）は100J以上です。
5) 良好な溶接性、低い熱亀裂傾向、一般に溶接前の予熱、溶接後の熱処理は不要で、18-8 オーステナイト系ステンレス鋼または炭素鋼およびその他の異種鋼と溶接できます。
6) 低クロム(18%Cr)二相ステンレス鋼は、18-8オーステナイト系ステンレス鋼に比べて熱間加工温度範囲が広く、抵抗が小さい。鍛造せずに直接圧延して鋼板を製造することができます。高クロム（25%Cr）を含む二相ステンレス鋼の熱間加工はオーステナイト系ステンレス鋼よりも若干難しく、板、管、線などの製品を製造できます。
7) 冷間加工時の加工硬化効果は、18-8 オーステナイト系ステンレス鋼よりも大きくなります。チューブやプレートの変形の初期段階では、大きな応力を加えて変形させる必要があります。
8) オーステナイト系ステンレス鋼と比較して熱伝導率が大きく、線膨張係数が小さいため、装置のライニングや複合板の製造に適しています。熱交換器の芯材にも適しており、オーステナイト系ステンレス鋼よりも熱交換効率が高くなります。
9) 高クロムフェライト系ステンレス鋼のさまざまな脆性傾向が依然としてあり、300 度を超える作業条件には適していません。二相ステンレス鋼のクロム含有量が低いほど、σ などの脆性相の有害性は低くなります。
