二相ステンレス鋼
二相ステンレス鋼とは何ですか?
二相ステンレス鋼はステンレス鋼のグループです。冶金構造がオーステナイトとフェライトの 2 つの相から成り、ほぼ同量であることから、二相グレードと呼ばれています。二相ステンレス鋼は、タイプ a2/304 や a4/316 などの標準的なオーステナイト系ステンレス鋼よりも優れた耐腐食性 (特に塩化物応力腐食と塩化物孔食) と高い強度を提供するように設計されています。
二相ステンレス鋼の利点
強度の向上
多くの二相鋼グレードは、オーステナイト系およびフェライト系のステンレス鋼グレードよりも 2 倍も強度が高くなります。
高い靭性と延性
二相ステンレス鋼は、フェライト系ステンレス鋼よりも圧力下で成形しやすく、靭性も優れています。オーステナイト系鋼よりも値が低い場合が多いですが、二相鋼の独自の構造と特性は、多くの場合、あらゆる懸念を上回ります。
高い耐腐食性
二相ステンレス鋼は、グレードに応じて、一般的なオーステナイトグレードと同等の耐食性を備えています。窒素、モリブデン、クロムを多く含む合金の場合、鋼は隙間腐食と塩化物孔食の両方に対して高い耐性を示します。
費用対効果
二相合金の価格は、他の鋼種よりも変動が少ないことが多いため、初期費用と寿命レベルの両方でコスト -- を見積もるのが簡単になります。また、強度と耐腐食性が高いため、二相ステンレスを使用して製造される多くの部品は、オーステナイト系部品よりも薄くでき、コストが低くなります。
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二相ステンレス鋼の種類
リーンデュプレックス
リーン デュプレックス ステンレス鋼は、ニッケルやモリブデンなどの高価な合金元素の含有量が少ないデュプレックス ステンレス鋼のサブセットですが、従来のオーステナイト系ステンレス鋼よりも優れた耐腐食性と高い強度を維持しています。そのため、特定の用途ではコスト効率の高い選択肢となります。人気のリーン デュプレックス ステンレス鋼のグレードには、LDX 2101 (UNS S32101)、2304 (UNS S32304)、2003 (UNS S32003) などがあります。
標準デュプレックス
標準二相ステンレス鋼は、フェライトとオーステナイトがほぼ同量含まれる 2 相微細構造を持つステンレス鋼のグループです。グレード 2205 (UNS S32205) は、標準二相ステンレス鋼のグレードの一般的な例です。
スーパーデュプレックス
スーパー デュプレックス ステンレス鋼は、さらに高い耐腐食性と機械的強度を示すサブグループです。合金含有量が高く、特にクロム、モリブデン、窒素が多く含まれています。人気のスーパー デュプレックス ステンレス鋼のグレードには、F53 (UNS S32750) と F55 (UNS S32760) があります。
二相ステンレス鋼の用途
紙の生産:製紙加工において漂白剤やその他の腐食性液体が入った容器の製造には、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よりも二相ステンレス鋼が好まれます。
淡水化:海水の淡水化は、高温環境で腐食性の高い塩素を使用するプロセスであり、耐腐食性材料の厳しいテストです。二相ステンレス鋼は、蒸発器の製造に最適な材料となっています。二相ステンレス鋼は強度と耐腐食性が高いため、断面を薄くすることもできます。
オイルとガス：プレナンバー40以上の二相ステンレス鋼の開発により、石油・ガス産業で極めて重要な、孔食や隙間腐食に対する高い耐性が求められるポンプ、配管、マニホールドなどの部品の製造が可能になりました。
工事：二相ステンレス鋼は、耐腐食性も要求される荷重支持部材の建設に使用されます。代表的な用途としては、海水にかかる橋や海に近い構造物の建設などがあります。
食品および飲料の保管:リーン二相鋼は、優れた耐食性と強度を維持しながら比較的低コストであるため、加工中の食品や飲料の商業的な保管に適しています。
継手とフランジ
二相鋼継手とフランジは配管システムに不可欠なコンポーネントであり、過酷な環境に耐える堅牢な接続を提供します。耐腐食性と強度に優れているため、石油・ガス、化学処理、海洋工学などの業界での用途に適しています。
パイプ
二相鋼管は、厳しい環境での液体やガスの輸送に広く使用されています。優れた耐腐食性を備えているため、石油化学、パルプ・製紙、淡水化などの業界で腐食性物質を輸送するのに最適です。
皿
二相鋼板は、構造および工業プロジェクトで利用される平らで幅広のシート材です。強度と耐腐食性が高く、圧力容器、貯蔵タンク、さまざまな構造部品の製造に適しています。
シート
二相鋼板は鋼板よりも薄く、軽量でありながら耐久性のある材料を必要とする用途でよく使用されます。建築用クラッディング、厨房設備、装飾パネルなどによく使用されます。
チューブ
二相鋼管は、特に耐腐食性が最優先される状況で、液体やガスの輸送に使用されます。化学処理、海洋掘削、熱交換器製造などの業界では欠かせない存在です。
バー
二相鋼棒には、丸型、四角型、六角型などさまざまな形状があり、シャフト、ファスナー、バルブなどの用途に使用されます。強度と耐腐食性を兼ね備えているため、機械や産業の分野で多用途に使用できます。
熱間圧延
熱間圧延は、二相鋼をプレート、シート、バーなどのさまざまな形状に成形するために使用される加工方法です。材料は加熱され、ローラーに通されて、目的の形状と寸法が実現されます。熱間圧延二相鋼は、機械的特性が向上しているのが特徴です。
焼きなまし
焼きなましは、二相鋼を特定の温度まで加熱し、その後ゆっくりと冷却して応力を緩和し、延性を向上させる熱処理プロセスです。焼きなましされた二相鋼は展性が高まり、成形や機械加工に適しています。
冷間引抜
冷間引抜加工は、二相鋼を金型に通して引抜き、直径を小さくしたり、特定の形状にしたりする冷間加工プロセスです。冷間引抜二相鋼は、表面仕上げと寸法精度が向上することで知られており、精密用途に適しています。
二相ステンレス鋼における合金元素の役割
クロム
鋼のクロム含有量は、安定したクロム含有不動態膜を形成し、鋼を大気腐食から保護するために、10.5%以上でなければなりません。ステンレス鋼の耐食性は、クロム含有量の増加とともに増加します。クロムはフェライト形成元素であり、鋼中のクロムは体心立方構造のフェライト形成を促進します。鋼中のクロム含有量が高い場合、オーステナイトまたは二相構造を形成するためにより多くのニッケルが必要となり、クロム含有量が高いと金属間相の形成が促進されます。オーステナイト系ステンレス鋼のクロム含有量は少なくとも16%であり、二相ステンレス鋼のクロム含有量は少なくとも20%です。
モリブデン
モリブデンとクロムの相乗効果により、ステンレス鋼の耐孔食性が向上します。ステンレス鋼のクロム含有量が少なくとも 18% の場合、塩化物を含む環境におけるモリブデンの孔食および隙間腐食に対する耐性は、クロムの 3 倍になります。モリブデンはフェライト形成元素ですが、ステンレス鋼の金属間相を形成する傾向も高まります。そのため、オーステナイト系ステンレス鋼のモリブデン含有量は通常約 7.5% 未満であり、二相ステンレス鋼のモリブデン含有量は 4% 未満です。
窒素
窒素は、オーステナイト系および二相ステンレス鋼の孔食および隙間腐食の能力を改善し、鋼の強度を大幅に高めます。実際、窒素は最も効果的な固溶体強化元素であり、低コストの合金元素です。窒素含有二相ステンレス鋼の靭性の向上は、オーステナイト含有量が高く、金属間相含有量が少ないためです。
ニッケル
ニッケルはオーステナイトを安定化させる元素であり、ステンレス鋼の結晶構造を体心立方構造から面心立方構造に変換することを促進します。ニッケルをほとんど含まないまたはニッケルを含まないフェライト系ステンレス鋼、1.5％～7％などの中程度の低濃度のニッケルを含む二相ステンレス鋼、少なくとも6％のニッケルを含む300シリーズのオーステナイト系ステンレス鋼。ニッケルの添加はオーステナイト系ステンレス鋼の有害な金属間相の形成を遅らせますが、二相ステンレス鋼におけるニッケルの遅延効果は窒素よりもはるかに低かったです。
二相ステンレス鋼の組成を最適化することは、その信頼性と耐久性を確保する上で不可欠です。鋳造製品の熱処理温度でフェライトとオーステナイトの比率が等しい組成を生成しながら、窒化クロムとσ相の形成開始時の温度を最低限に抑えることが、重要な技術的課題です。
最適な特性と製品性能を備えた材料を選択する際には、鋼の冶金学的履歴も考慮する必要があります。硫黄と酸素は、非金属介在物の形成を引き起こす可能性のある有害な不純物であり、これらの材料の耐腐食性を低下させるため、過酷な作業環境での使用には適していません。
鋼の溶解と酸化は非金属介在物の形成に重要な役割を果たしており、孔食は一般に鋼マトリックスと介在物の界面で発生します。複雑な介在物は、鉄、マンガン、アルミニウムなどの元素を含む二相ステンレス鋼の製造中に発生する可能性がありますが、現在の研究では複雑な非金属介在物の影響については結論が出ていません。
信頼性の高い二相ステンレス鋼の製造を最適化するには、冶金技術の役割と、非金属介在物によって引き起こされる孔食などの腐食の影響との関連性を明らかにすることが非常に重要です。
熱力学モデリングは、これらの問題を明らかにするために伝統的に使用されていますが、この方法は、適切な熱力学データベースの選択や、鋼の冶金履歴を考慮しながら最終的な材料特性を予測するなどの問題があり、高度に合金化されたシステムでは困難です。
二相ステンレス鋼のアイデアは 1920 年代に遡り、最初の鋳造は 1930 年にスウェーデンのアベスタで行われました。しかし、二相鋼が本格的に普及し始めたのはここ 30 年ほどのことです。これは主に、特に窒素含有量の制御に関する製鋼技術の進歩によるものです。
304 (1.4301) のような標準的なオーステナイト鋼や 430 (1.4016) のようなフェライト鋼は、比較的簡単に製造および加工できます。名前が示すように、これらは主にオーステナイトまたはフェライトの 1 つの相で構成されています。これらのタイプは幅広い用途に適していますが、両方のタイプには重要な技術的弱点がいくつかあります。
オーステナイト系 –強度が低い（溶体化処理状態で200 mpa 0.2% ps）、応力腐食割れに対する耐性が低い
フェライト系 –強度が低い（オーステナイトより少し高い、250 mpa 0.2% ps）、厚い部分の溶接性が悪い、低温靭性が悪い
さらに、オーステナイト系ではニッケル含有量が多いため、価格が変動しやすく、多くのエンドユーザーにとって歓迎されないものとなっています。
オーステナイト系ステンレス鋼と二相ステンレス鋼の違いは何ですか
オーステナイト系ステンレス鋼は、予測可能なレベルの耐腐食性と優れた機械的特性により、最も一般的に使用されているステンレス鋼のグレードです。このステンレス鋼ファミリーは、かなり大まかに 3 つのグループに分けることができます。
一般的なクロムニッケル（300シリーズ）。
マンガン-クロム-ニッケル-窒素（200シリーズ）。
特殊合金。
非磁性特性によって簡単に認識できる、完全なオーステナイト結晶構造は、成形性、溶接性が非常に高く、極低温まで延性を維持することを意味します。オーステナイト系ステンレス鋼は、溶接熱影響部の敏感化や溶接金属の高温割れを起こしやすい傾向がありますが、炭素含有量の低いグレード、つまり 316 ではなく 316l を選択することでこれを制限できます。
オーステナイト系ステンレス鋼は、コスト競争力と幅広い入手性により、数多くの産業および消費者向け用途に使用されています。注目すべき用途としては、化学工場、発電所、食品加工および乳製品設備での使用が挙げられます。
二相ステンレス鋼
二相ステンレス鋼は、オーステナイトとフェライトの両方の微細構造の組み合わせで構成されています。そのため、強度がはるかに高く、応力腐食割れに対する耐性がありますが、加工がやや難しく、靭性は低くなります。-50 度から +250 度の範囲の用途に適しています。強度と耐腐食性が向上しているため、石油・ガス、化学プロセス産業、海洋環境など、より過酷な環境での用途に適しています。
私たちの工場
無錫新福田金属製品有限公司は20世紀に設立され、現在は研究開発、生産、販売部門を統合した大規模な製造企業です。当社はいくつかの大規模な倉庫拠点を有しています。当社は主にステンレス鋼管、プレート、コイル、ロッド、管継手、高ニッケル合金鋼製品、耐高温製品、炭素鋼、亜鉛メッキ製品を製造しており、OEM＆ODMサービスも提供しています。
よくある質問
当社は、高品質のカスタマイズされたサービスを提供することに特化している、中国の二相ステンレス鋼の専門サプライヤーです。在庫のある大量の二相ステンレス鋼を卸売りし、当社の工場から無料サンプルを入手することを心より歓迎いたします。価格のご相談は、当社までご連絡ください。
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