UNS S31703のサプライヤーとして、私はこの特定のステンレス - 鋼合金の老化行動についてよく尋ねられます。老化行動を理解することは、材料の機械的および腐食性 - 耐性特性に大きな影響を与える可能性があるため、適切な用途にとって重要です。
UNS S31703は、300シリーズに属するモリブデン - オーステナイトステンレス鋼を搭載しています。特に塩化物イオンを含む環境で、および部屋と高温の両方で良好な機械的特性で、その優れた腐食抵抗性で知られています。 UNS S31703の老化挙動は、主に、特定の温度と時間条件にさらされる場合の微細構造と特性の変化を指します。
老化中の微細構造の変化
UNS S31703が老化すると、いくつかの微細構造の変化が発生する可能性があります。最も重要な変更の1つは、二次段階の降水量です。この合金の場合、シグマ相（（\ sigma））降水量は、通常600〜900°Cの範囲で、中間温度での老化中の一般的な現象です。シグマ相は、高濃度のクロムとモリブデンを含む金属間化合物です。その降水量は、オーステナイトマトリックス内の合金要素の長期拡散の結果です。
Sigma相の形成は、UNS S31703の特性にプラスとマイナスの両方の影響を与える可能性があります。一方では、場合によっては、少量のSigma相が強化剤として作用することにより、合金の強度を改善することができます。分散したシグマ相粒子は、金属の塑性変形の主なメカニズムである転位の動きを妨げる可能性があります。これにより、材料の降伏強度と最終的な引張強度が増加します。
一方、過度のSigma相の降水量は有害です。シグマ相は硬くて脆く、その存在は合金の延性と靭性の大幅な減少につながる可能性があります。亀裂は、シグマ相粒子の境界に沿って簡単に開始して伝播し、材料の脆性骨折に対する感受性を高めます。さらに、シグマ相の沈殿は、クロムとモリブデンの周囲のオーステナイトマトリックスを枯渇させます。クロムとモリブデンは、ステンレス鋼の腐食抵抗の原因となる重要な要素であるため、この枯渇は、特に孔食と隙間の腐食が懸念される環境で、合金の腐食抵抗の減少につながる可能性があります。
老化中の別の可能な降水量は、炭化物の形成です。 UNS S31703では、合金が450〜850°Cの範囲の温度で老化している場合、炭化物（（M_ {23} C_6））が粒境界で沈殿する可能性があります。 Sigma相と同様に、炭化物沈殿は耐食性の減少を引き起こす可能性もあります。粒界での炭化クロムの沈殿は、クロムの隣接する領域を枯渇させ、クロム含有量が低い領域を作成します。これらの領域は腐食が発生しやすく、顆粒間腐食として知られる現象につながります。
機械的特性に対する老化の影響
老化プロセスは、UNS S31703の機械的特性に大きな影響を与えます。前述のように、シグマ相や炭化物などの二次相の沈殿は、合金の強度、延性、靭性を変える可能性があります。
特に少量の強化段階が形成されると、合金の強度は一般に老化とともに増加します。たとえば、中間温度での老化の初期段階では、降水強度と最終的な引張強度は、降水硬化効果によりわずかな増加を示す場合があります。しかし、老化時間が増加するか、温度がさらに上昇すると、合金の延性と靭性が急速に劣化し始めます。
延性の低下は、伸長や面積の減少などのパラメーターによって測定できます。これらの値の減少は、材料が骨折前に卑劣に変形することができなくなることを示しています。変形中のエネルギーを吸収する能力に関連する合金の靭性も減少します。これは、Charpy V -Notchテストなどの衝撃テストを使用してしばしば評価されます。老化後の衝撃エネルギー値の低下は、合金がより脆く、衝撃荷重下で突然故障する可能性が高いことを示唆しています。
腐食抵抗に対する老化の影響
耐食性は、UNS S31703の最も重要な特性の1つであり、老化はそれに大きな影響を与える可能性があります。二次相、特にシグマ相と炭化物の沈殿は、さまざまな形態の腐食に対する合金の耐性の減少につながる可能性があります。
孔食の腐食に関しては、シグマ相と炭化物の沈殿により、オーステナイトマトリックスにおけるクロムとモリブデンの枯渇により、材料はピットの開始をより影響を受けやすくなります。環境内の塩化物イオンは、クロムとモリブデンの含有量が少ない領域を攻撃し、合金の表面に小さな穴や穴が形成されます。ピットが形成されると、さらに伝播する可能性があり、材料がより深刻な損傷を引き起こす可能性があります。
隙間の腐食も老化の影響を受けます。接触またはガスケットの下にある2つの金属表面の間に形成されるような隙間では、腐食の発生により条件がより有利です。二次位相降水による合金要素の枯渇は、隙間腐食プロセスを加速する可能性があります。合金はこれらの領域では不活性化できなくなり、腐食速度は大幅に増加する可能性があります。
前述のように、顆粒間腐食は、粒界でのクロム炭化物の沈殿と密接に関連しています。合金が炭水化物の沈殿が発生する温度範囲にさらされると、粒界でのクロムの枯渇により、これらの領域は材料の大部分と比較してより陽性になります。これにより、ガルバニック細胞が作成され、粒界が優先的に腐食され、粒子の分離と構造的完全性が失われます。
他のステンレスと鋼の合金との比較
UNS S31703の老化挙動をよりよく理解するには、他のステンレス鋼合金と比較すると便利です。例えば、ステンレス鋼347 / UNS S34700 / 1.4550別のオーステナイトステンレス鋼です。 UNS S31703とUNS S34700はどちらも良好な腐食抵抗を持っていますが、老化行動は異なります。 UNS S34700にはニオビウムが含まれており、老化中に炭化クロムの代わりに炭化ニオビウムを形成できます。これにより、UNS S31703と比較して顆粒間腐食のリスクが低下します。
ステンレス鋼316LN / UNS S31653 / 1.4406、1.4429また、人気のあるオーステナイトステンレス鋼です。 UNS S31703と比較して、モリブデンの含有量が少ない。モリブデンの低い含有量は、316LNのシグマ相降水量が老化中にそれほど深刻ではない可能性があることを意味します。ただし、特に塩化物を含む環境での全体的な腐食抵抗は、一般にUNS S31703の耐性よりも低くなっています。
ステンレス鋼17-4PH / US S17400 / 1,4542降水量です - ステンレス鋼を硬化させます。その老化行動は、主に銅の沈殿に焦点を合わせています - 強化するための豊富な段階です。対照的に、UNS S31703の老化は、金属間化合物と炭化物の沈殿に関連しており、合金の特性に異なる影響を及ぼします。
老化行動を制御します
UNS S31703の最適なパフォーマンスを確保するには、老化の動作を制御する必要があります。 1つの方法は、熱 - 治療パラメーターを慎重に選択することです。たとえば、溶液アニーリング後の迅速な冷却は、その後の使用中に二次位相の沈殿を防止または最小化することができます。溶液アニーリングは、すべての二次位相を溶解するために合金が高温（通常は1050°Cを超える）に加熱され、迅速に消光されて単一相オーステナイト構造を保持する熱 - 治療プロセスです。
別のアプローチは、合金の組成を調整することです。クロム、モリブデン、炭素などの合金要素の含有量を慎重に制御することにより、二次位相降水の傾向を減らすことができます。たとえば、炭素含有量を減らすと、炭化物のクロムの形成を最小限に抑えることができますが、モリブデンの含有量を最適化すると、強化効果とSigma相の降水のリスクのバランスをとることができます。
結論
結論として、UNS S31703の老化挙動は、Sigma相や炭化物などの二次相の沈殿など、微細構造の変化を伴う複雑な現象です。これらの変化は、合金の機械的および腐食性に大きな影響を与える可能性があります。ある程度の老化は強度の改善につながる可能性がありますが、過度の老化は延性、靭性、耐食性の劣化を引き起こす可能性があります。
UNS S31703のサプライヤーとして、お客様にとってこれらのプロパティの重要性を理解しています。私たちは、制御された老化行動を備えた高品質のUNS S31703製品を提供することに取り組んでいます。 UNS S31703製品に興味がある場合、またはそのアプリケーションとプロパティについてご質問がある場合は、調達と詳細についてはお気軽にお問い合わせください。
参照
- ASMハンドブック、第3巻：合金相図。
- R. Winston Revieによる「ステンレス鋼の腐食抵抗」。
- ロバート・W・カーンとピーター・ハーセンによる「物理的冶金の原則」。
