Improvement of Stress Corrosion Cracking Resistance of Type 304 Stainless Steel by Precipitation of Soluble Carbide

可溶性碳化物沉淀提高304不锈钢的抗应力腐蚀开裂性能

基本信息

批准号：
19J11684
负责人：
徳田慎平
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11684/
关键词：
ステンレス鋼応力腐食割れ孔食硫化物系介在物鋭敏化

项目摘要

ステンレス鋼は、建材・産業用機器などの様々な用途に使用される重要な耐食材料である。しかし、塩化物環境では腐食が生じる場合があり、特にステンレス鋼の熱影響部では鋭敏化が生じ、応力腐食割れや孔食などの感受性が増大することが知られている。なかでも孔食は、あな状の溶解、ピットを伴う腐食現象であり、孔食起点はMnSなどの硫化物系介在物であることが多く、応力下では、孔食発生が促進されるという場合がある。そのため、塩化物環境における硫化物系介在物を起点とする負荷応力下での鋭敏化ステンレス鋼の耐孔食性向上は非常に重要な研究課題である。本研究では、負荷応力下においても孔食起点になりにくい硫化物系介在物の探索を行い、孔食を起点とする応力腐食割れが生じにくいステンレス鋼の開発を目指す。昨年度までには、応力による孔食発生促進機構の解明および応力腐食割れの成長初期過程の挙動解析および負荷応力下においても耐孔食性に優れた硫化物系介在物の指針の導出を行った。応力による孔食発生促進機構に関して、負荷応力下での鋭敏化ステンレス鋼における孔食発生促進とMnS介在物の溶解との関係を明らかにした。負荷応力下ではMnS介在物の溶解量が増加することで、負荷応力下でMnS介在物を起点とする孔食の発生が促進されたと結論付けられる。介在物溶解加速の要因として、硫化物系介在物の表面に形成される酸化皮膜の水溶液中での熱力学的な安定性が低いことが考えられた。この結果より、負荷応力下で孔食発生が促進されにくい介在物の方針が示唆され、クロム硫化物やチタン炭硫化物が有力な候補として考えられた。これらの介在物を含むステンレス鋼を実際に作製し、負荷応力下での耐孔食性を評価したところ、負荷応力下においても耐孔食性が低下しにくく、MnS介在物に比べて優れた耐孔食性を示すことを見出した。

不锈钢是一种重要的耐腐蚀材料，用于建筑材料和工业设备等各种应用。然而，在氯化物环境中可能会发生腐蚀，众所周知，不锈钢的热影响区尤其变得敏感，增加了其对应力腐蚀开裂和点蚀的敏感性。其中，点蚀是伴随着孔状溶解和凹坑的腐蚀现象，点蚀的起点往往是MnS等硫化物系夹杂物，在应力作用下点蚀会加速。因此，提高敏化不锈钢在氯化物环境中硫化物夹杂引起的外加应力下的耐点蚀能力是一个非常重要的研究课题。在本研究中，我们将寻找即使在施加应力下也不易成为点蚀起点的硫化物系夹杂物，旨在开发不易因点蚀而产生应力腐蚀裂纹的不锈钢。直到去年，我们已经阐明了应力促进点蚀的机制，分析了应力腐蚀裂纹的初始生长过程的行为，并导出了即使在外加应力下也具有优异的耐点蚀性能的硫化物夹杂物的指南。关于应力诱发点蚀促进机制，我们阐明了外加应力下敏化不锈钢中点蚀促进与MnS夹杂物溶解之间的关系。结果表明，在外加应力作用下，溶解的MnS夹杂物数量增加，促进了外加应力下MnS夹杂物点蚀的发生。认为促进夹杂物加速溶解的一个因素是在水溶液中硫化物系夹杂物表面形成的氧化膜的热力学稳定性低。这些结果表明，夹杂物在施加应力下不太可能促进点蚀，硫化铬和碳硫化钛被认为是有前途的候选者。当我们实际生产含有这些夹杂物的不锈钢并评估其在施加应力下的耐点蚀性时，我们发现即使在施加应力下耐点蚀性也不太可能降低，并且与MnS夹杂物相比具有优异的耐点蚀性。发现它们表现出进食习惯。