応力腐食割れに免疫なステンレス鋼の開発

开发抗应力腐蚀开裂不锈钢

基本信息

批准号：
10875131
负责人：
渡辺豊
金额：
$ 0.32万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、希土類元素セリウムを適量添加することによりステンレス鋼の応力腐食割れに対する耐性を飛躍的に向上させるとともに、微視構造の観点から割れ抑制機構を明らかにすることを目的とするものである。とくに鋭敏化熱履歴後の高温水中での応力腐食割れ感受性の改善効果に主として焦点を当て、本年度は、下記の成果を挙げた。(1)セリウムの微量添加によりSUS316鋼において鋭敏化熱処理後の応力腐食割れ感受性が抑制される場合のあることを前年度に見いだした。本年度は、割れ抑制効果が発現する条件範囲をセリウム添加量、熱処理条件の双方の関数としてより詳細を明らかにした。600℃〜700℃の温度範囲で溶接熱影響を模擬した数種の熱処理を施した試料を用意し、高温高圧水中での応力腐食割れ感受性を割れ破面率および割れ発生個数に基づいて評価した結果、無添加材に対してEPRレシオ10%程度までの鋭敏化度を与える鋭敏化熱処理条件において、セリウム添加の効果が現れることが判った。添加量としては、0.01wt%において割れ感受性が最も改善されるが、0.04wt%以上の添加では改善効果は現れないことが判った。(2)高温水中で形成される皮膜に及ぼすセリウム添加の効果をオージェ電子分光法、X線回折法などにより調べた結果、セリウム添加により皮膜厚さが30%程度小さくなる傾向が認められたが、その他顕著な特徴は見いだされなかった。(3)セリウム添加による割れ感受性改善効果の発現機構の解明を目的として、鋭敏化特性をセリウム添加量、熱処理条件の双方の関数として詳細に調べた。セリウム添加は材料の鋭敏化およびその回復速度をともに減速する効果があることが判った。これは、原子半径の大きなセリウムが固溶することによってCrの拡散速度が低下することに依るものと理解された。この効果により鋭敏化初期において割れが抑制されることが判った。

这项研究的目的是通过添加适当数量的稀土元素葡萄，并从微观结构的角度阐明裂纹抑制机制，从而显着提高不锈钢应力腐蚀破裂的抗性。特别是，我们主要集中于改善敏化热史后高温水中应力腐蚀敏感性的影响，并在今年取得了以下结果。（1）我们在上一年发现，敏化热处理后应力腐蚀破裂的敏感性可以通过添加痕量的葡萄干来抑制。今年，我们进一步阐明了裂纹抑制作用效果的范围，这既取决于添加的葡萄和热处理条件的含量。制备了几种热处理的样品，这些样品模拟了在600°C至700°C的温度中模拟焊接热量的影响，并根据裂纹裂缝表面速率和发生的发生的裂纹数量评估了高温，高压水的应激腐蚀裂纹的敏感性。发现在敏化热处理的条件下，添加铜的作用出现，这使无添加剂材料的灵敏度高达约10％。至于额外的量，裂纹敏感性在0.01 wt％时的提高最大，但是发现增加0.04 wt％或更高的含量不会显示出改善效果。（2）通过螺旋钻的电子光谱和X射线衍射研究了存在的铜添加对在高温水中形成的膜的影响，类似的影响表明，由于添加了煤矿，薄膜厚度倾向于减少约30％，但找不到其他重要特征。（3）为了阐明提高裂纹灵敏度的效果的机理，详细研究了敏感性的敏感性，这是添加的葡萄量和热处理条件的效果。已经发现，添加瓷器的作用是减慢材料的敏感性及其恢复速率。这被认为是由于CR扩散速率的降低，这是由于具有较大的原子半径的葡萄溶液固体溶液引起的。已经发现这种效应在敏化开始时抑制破裂。