Ti-Cr Stainless steel冷延板の高温および低, 中温域に於ける熱的挙動と耐蝕性に関する研究

Ti-Cr Stainless steel冷延板の高温および低, 中

温域に於ける熱的挙動と耐蝕性に関する研究

著者

岡村 俊一, 浜崎 美智子

雑誌名

鹿児島大学工学部研究報告

巻

12

ページ

27-45

別言語のタイトル

STUDIED ON THE HIGH TEMPERATURE PHENOMENON AND

CORROSION OF Ti-Cr STAINLFSS STEEL

Ti-Cr Stainless steel冷延板の高温および低, 中

温域に於ける熱的挙動と耐蝕性に関する研究

著者

岡村 俊一, 浜崎 美智子

雑誌名

鹿児島大学工学部研究報告

巻

12

ページ

27-45

別言語のタイトル

STUDIED ON THE HIGH TEMPERATURE PHENOMENON AND

CORROSION OF Ti-Cr STAINLFSS STEEL

27

Ti-Cr

Stainless

stee1冷

延 板 の 高 温 お よ び 低,

中 温 域 に 於 け る 熱 的 挙 動 と 耐 蝕 性 に 関 す る 研 究

岡

村

俊

一 ・浜

崎

美 智 子

(受理 昭和45年5月31日)

STUDIED ON THE HIGH TEMPERATURE PHENOMENON AND CORROSION OF Ti-Cr STAINLFSS STEEL

Shunichi OKAMURA and Michiko HAMASAKI

Studied on the high temperature phenomenon and corrosion of type 409 Ti-Cr stainless steel and obtained the following results : The most optimum treatment of type 409 Ti-Cr stainless steel which would not show fine precipitations in the matrix and would sustain the suitable mechanical properties of plastic deformation, is to heat-treat at 350°C for 30 min after 760°Cx30 min annealing. The corrosive ratio for hydrochloric acid and perchloric acid is very large, but it has very highly corrosion resistant for nitric acid, acetic acid, 20 % aqueous solution of sodum chloride, 20 % aqueous solution of sodum hydroxide, 20 % aqueous solution of potassium hydroxide and ammoniak wasser.

1.緒 言

Ti-Cr stainless stee1は,パ イ プ 材 と して 同 種 用 途 のstainless steelあ るい はcopper,brass,alu-minum等 に較 べ て耐 蝕 性,強 度,熱 損 失,熱 膨 脹 量,加 工 性 そ の 他 に種 々の 利 点 を 持 つ こ と は よ く知 ら れ て い る通 りで あ るが,Tiの 添 加 に 伴 な うTi-Cr-Fe-C系 の高 温 に 於 け る材 質 変 化 が 非 常 に あ い ま い で あ る た め,例 え ばSolder flow temp,あ る い は 熔 接 温 度 でMatrixが α-相 で あ り得 るの か,或 い は α-γ 共 存領 域 で は あ るが 普 通 の 現 場 的 冷 却 条 件 で 常 温 迄 マ ル テ ンサ イ ト組 織 を持 ち来 る 焼 鈍 条 件 が存 在 す る の か 等 々不 明瞭 な 点 が多 くあ る。 普 通Fe-Cr-C系 で は高 温 に 於 い て 安 定 な7相 は 冷 却 途 上 で γ-α 変 態 点 を 有 し,常 温 で の 安 定 組 織 は α 相 で あ る が,Crの 添 加 に よ り溶 質 原 子 の拡 散 を抑 制 し,Crお よびCの 拡 散 を 伴 う γ-αの 変 態 は 容 易 に阻 止 さ れ て常 温 組 織 は マ ル テ ンサ イ トと な り得 る. しか しこ の種 の鋼 の基 本 は α⇔ γ変態 で あ るか ら高 温 に於 い て γ相 が 存 在 し常 温 迄 の 問 に 変 態 点 を 通 過 す る こ とが 必要 で あ る.従 つ て まず 高 温 に 於 け る γ相 の組 成 およ び そ の他 共 存 相 の性 質 に つ い て 本 鋼 種 の組 成 と 関連 させ て確 認 して お くべ き で あ る. 高 温 に 於 いて γ単 相 を 得 る に はCr含 有 量 に 応 じて Cの 一 定 濃度 範 囲 が必 要 で あ る.(Fig.1参 照)

Fig. 1 The relation between -phase range and the content of Cr, (W. Tofaute, C. Kiitter, A. Biittinghaus) 実 際 の 熱 処 理 に 於 い て は い く らか の 温 度 差 は あ る が,本 鋼 種 に於 け るFe-Cr-C系 に 於 い て はわ ず か な が ら約930∼1010℃ 付 近 に γ領 域 を もつ 可 能 性 が あ り,さ ら に0.75%Ti添 加 に よ つ て 実 際 に は この 領 域 が ど の様 に変 化 して来 るか 確 認 す る必 要 が あ る 。 又,非 硬 化 性,溶 接 性 付 与,炭 化 物 安 定 化 と粒 界 腐 蝕 の 防 止 を 目 的 と す る 改 良 法 に はC量 を制 限 してAl, 又 はTi,Nb等 の 添 加 法 が 用 い られ るが,こ の 場 合

28 鹿 児 島 大 学 工 学 部 研 究 報 告 第12号 TiはC量 の約5倍,Nb等 で も 約C量 の8倍 程 度 が 普 通 で あ る.本 鋼 種 に お い て は,C量 の約10倍 弱 の Tiが 添 加 され て い る もの とみ な され,こ のTiに よ る 材質 の 変 化 を 適 確 に 究 明 して お く こ とは,さ らに新 し い 材 質 の 開 発 に 非 常 に有 用 な こ とで あ ろ う と考 え る. ま た,ス テ ン レス鋼 關 発 の最 終 目的 は,(1)耐 酸 化 性,(2)耐 候 性,(3)耐 硫 化 性,(4)耐 淡 水 な らび に 耐 海 水性,(5)耐 摩 耗 性,(6)応 力 腐 蝕 割 れ に対 す る 抵 抗 性 の 改 良 に あ り,加 えて 次 の5つ の 条 件 が 要 求 さ れ る.(1)耐 水 性(気 密 性)の 容 器 を 作 るの に成 形, 溶 接 が 容 易 で あ る こ と 。(2)一 般 業 務 あ るい は 運 送 中 の応 力 に 耐 え る こ と.(3)冷 却 効 果 を 良 くし,腐 蝕 か ら保 護 す る た め の 塗 装 が 容 易 で,塗 料 が"よ くな じ む"こ と.(4)又 塗 装 が は げ て も局 部 灼 腐 蝕 に 耐 え ら れ る こ と.(5)い ろい ろ な要 素 を考 慮 した 場 合 低 コ ス トで あ る こ とな ど で あ る. 特 に この 材 料 が,(1)ボ イ ラお よ び 各 種 熱 交 換 器 用 鋼 管(大 型 ゴ ミ焼 却 ボ イ ラ の空 気 予 熱 器 管,石 油 精 製 お よ び 石 油 化 学 プ ラ ン トの クー ラー お よ び 熱 交 換 器 用 鋼 管)−(耐 酸 化 性,耐 硫 化 性,耐 淡 水 お よ び 耐 海 水 性),(3)海 水 配 管 お よ び 工 業 用 水 配 管(火 力 発 電 設 備 の 灰 処 理 配 管,高 炉 冷 却 管 な ど 製 鉄 関 係 冷 却 水 配 管,そ の 他各 種 プ ラ ン トの 冷 却 水 配 管)−(耐 酸 化 性, 耐 淡 水 お よ び耐 海 水性,耐 摩 耗 性),(4)船 舶 配 管(甲 板 蒸 気 配 管,ヒ ー テ ィ ン グ コ イ ル,居 住 区 配 管)− (耐 候 性,耐 淡 水 お よび 耐 海 水 性,耐 硫 化 性),(5)集 中暖 房 配 管(温 水 暖房 配 管,給 湯 浴 場 配 管)−(耐 淡 水 性),(6)温 泉 配 管 お よ び ケ ー シ ン グ(温 泉 地 に お よ る各 種 配 管 お よ び ケ ー シ ング)一(耐 候 性,耐 硫 化 性,耐 淡 水 お よ び 耐 海 水 性),(7)冷 凍 設 備 関 係(ア ン モ ニ ア コ ンデ ンサ ー お よ び クー ラー)−(耐 淡 水 お よび 耐 海 水 性),(8)屋 外 構 造 物(特 に 海 岸 地 帯 の構 造 物,燃 焼 ガ ス 排 気 管,煙 突,フ レア ス タ ック な ど) − (耐 候 性,耐 硫 化 性,耐 酸 化 性,耐 淡 水 お よ び 耐 海 水 性)な ど に 使 用 され る際 いず れ も問 題 と な る の は そ の 耐 酸 化 性,耐 硫 化 性 お よ び耐 海 水 性 等 で あ る. 本 報 は さ らに これ らの 要 求 に も とず い て 本 鋼 種 の 耐 酸 化 性,耐 硫 化 性,耐 海 水 性 お よ び 耐 熱 性 の 問 題 を 吟 味 し,併 わ せ て,同 種 目的 の た め に 開 発 され つ つ あ る Olin系 合 金(Olin Alloy No.194,01in Alloy No.638,0lin Alloy No.688)及 び 同 種 フ ェ ラ イ

ト系 ス テ ン レス 鋼Type-430と 比 較 検 討 す る も の で あ る. 2.実 験 方 法 下 記 成 分 のSheetよ り15mm×15mmに 試 験 片 11ケ を 切 り 出 し, (1)760℃ ×30min焼 鈍 後 空 冷. (2)760℃ ×30rnin焼 鈍 後 空 冷,後350℃, 400℃,450℃,500℃,550℃,600℃,650℃, 700℃,720℃,740。C,760℃,800℃,850℃, 900℃,950℃,1000℃,1050℃,1100℃ の 各 温 度 に そ れ ぞ れ30minづつ 加 熱 した 後 水 冷. し た も の 各 々 に つ い て 硬 度 変 化(Vickers Hard-ness(Lord 20kg)),お よ び 組 織 変 化(腐 蝕 液, CuNO_34g十HCl・20cc十H_2O20cc)を 詳 細 に観 察 した. 尚 電 顕 観察 はUH11-D型,観 察 直 接 倍 率10,000∼ Table 1 The chemical composition of Ti-Cr stainless steel.

29

Table 3 Hardness and microstructure changes by annealing at high temperature. annealing specimen (760°Cx 30 min.)

(1) 720°Cx30 min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min.

(2) 740°Cx30 min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min.

(3) 760°Cx30 min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min.

30 鹿 児 島 大 学 工 学 部 研 究 報 告 第12号

(5) 850°Cx30 min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min.

(6) 900°Cx30 min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min.

(7) 950°Cx30 min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min.

(8) 1000°Cx30 min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min.

(10) 1100°Cx30 min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min. 20,000倍,二 段 レプ リカ法 を 用 い て 行 つ た. 腐 蝕 試験 はTable2に 示 す 紅 成 の 合 金 につ い て も 併 わ せ て行 ない 比 較 材 とな した. 各 試験 片 は,1.硫 酸,2.塩 酸,3.硝 酸,4.酢 酸,5.リ ン酸,6.過 塩 素 酸,7.塩 化 ナ トリウ ム20 %水 溶 液,8.水 酸化 ナ トリウ ム20%水 溶 液,9.水 酸 化 カ リウ ム20%水 溶 液,10.ア ン モ ニ ア水 に 各 々 20分 ∼40時 間 内 の6種 の測 定 点 を 選 ん で 浸 し,そ の 腐蝕 量 を 浸蝕 全 表 面 積 との 比 と して表 わ しだ 尚,腐 蝕生 成 物 の除 去 法 はJIS-H-0521に 基 づ き, 1l の水 に35mlの りん 酸 と20gの クロ ム 酸 を 含 む 沸 騰 液 中 に10分 以 内浸 せ きす る こ と に よ り除 去 した. 3.実 験 結 果 と そ の考 察 3-1.高 温 域 に 於 け る熱 的 挙 動 Table3に760℃ ×30min焼 鈍 材,お よ び760℃ ×30min焼 鈍,720℃ ×30min,740℃ ×30min, 760℃ ×30min,800℃ ×30min,850℃ ×30min,

900℃ ×30min,950℃ ×30min,1000℃ ×30min, 1050℃ ×30min,1100℃ ×30min問 加 熱 して水 冷 し た も の の 硬 度 変 化(Vickers,Load 20kg)お よ び 組 織 変 化(光 学 顕 微 鏡,400倍)を 示 す. 本 鋼 種 は 高 温 組 織 が 一応 α-相 と み な さ れ る に 拘 ら ず1000℃ 以 上 の 温 度 で 著 し い硬 度 差 と,お び た だ し い ピ ッ トの 発 生 を 見 出 し た. そ こで 念 の た め,荷重 を20kgに 上 げ て 測 定 を 行 つ た が,そ れ に も 拘 らず,Table3に 見 られ る 如 く Matrixの2∼3倍 も の値 を持 つ ば らつ きを 生 じ,当 然 測 定 誤 差 とは 考 え られ な い,何 らか の 第 二 相 析 出 物 の 存 在 を 想 定 せ ざ る を 得 な くな つ て きた. こ の温 度 領 域 に於 け る 第 二 相 析 出物 の存 在 は,本 鋼 種 の 温 間 加 工 の 問題 に,は た また 溶 接 技 術 に,或 い は ろ う付 け そ の 他 に種 々の 問 題 を 持 ち込 む こ と の可 能 性 は 言 を待 た な い.そ こで この 硬 度 差 と,ピ ッ トの成 因 を た しか め る た め 電 子 顕 微鏡(UH11-D型)を 用 い て レプ リカ 観察 を 行 つ た.

32 鹿児島大学工学部研究報告 第12号 Photo.1.は 試 料 を760℃ で30min間 焼 鈍 した も の の電 子 顕 微 鏡 組 織 で あ る. 粒 内 に於 け る 組 織 は ほ ぼ 均 一 な α-相 で あ る が,粒 界 部 に は溶 質 元 素 のCarbide又 はOxideと お ぼ し き微 細 な析 出物 が見 受 け られ る. Photo.2は こ の76℃ で30min間 焼 鈍 し た も の を さ らに720℃ で30min間 焼 鈍 した も の で あ るが, α 相matrix中 に 微 細 な 析 出物 が 出 現 す る.こ れ は Photo.3に 見 られ る様 に 大 体900℃ で の30min焼 鈍 付 近 迄 組 織 上 の変 化 は な く,そ の 析 出 物 の大 き さ は 平 均0.05∼0.1μ で あ り,最 も 大 きい もの で0.2μ 程 度 の も の で あ る. と こ ろ が,こ の 折 出 物 は900∼950℃ の 間 で非常 に 活 性 な ベ ル トラ イ ド状 化 合 物 の様 相 を 呈 し急 速 に 成 長 して 約1∼2μ(長 軸)に も達 す る.(Photo.4,5, 6参 照) 一方_{,こ の 活性 な 凝 集 過 程 は 同 時 にmatrix中 の} carbide,oxide,nitride等 の 強 力 な 吸 着 作 用 を な し,

Photo. 2 720°Cx30 min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min. (x20, 000x2)

岡 村:Ti-Cr Stainless steel冷 延 板 の 高 温 お よ び 低 中 温 域 に 於 け る 熱 的 挙 動 と 耐 蝕 性 33

Photo. 4 950°Cx30min. w. q. after annealing at 760°C for 30min. (x20,000x2)

Photo. 5 950 °Cx30min. w. q. after annealing at 760°C for 30min. (x20, 000x2)

matrix内 の,特 に粒 界 部 の浄 化 に有 効 に 効 き,Ti-Cr Stainless steel特 有 の強 力 な 受 働 態 被 膜 と共 に 本 鋼 種 の 示 す強 力 な 耐 蝕 性 の 要 因 の 一 つ に なつ て い る こと が判 つ た.(Photo7参 照) この 活性 の 由に 複 雑 な結晶 系 を なす も の と考 え られ るTiの 複 合物 は1∼2μ 程 度 に 成 長 す る と活 性 で あ る に も拘 らず 非 常 にmatrixか ら剥 離 し易 く,Photo. 8の1100℃ ×30min焼 鈍 材 に 於 け る も の は,レ プ リ カ作 成 中にmatrix表 面 か ら剥 離 し て しま つ たTi複 合 物 の 痕 跡 を 観 察 して い るに す ぎ な い. した が つ て900℃ 以 上 で 長 時 間 の溶 接,ろ う付 け 等 に は 細 心 の 注 意 を 要 し,Solder  fiow temp.に は特 に900∼950℃ の もの は適 当 で な い. ま た,こ の 温 度 領 域 で の 細 心 の 注 意 に よつ て この Ti複 合 物 の 剥 離 性 に よ るjoint部 の強 度 低 下,漏 出 ガ ス,fluxに よ る点 孔 及 び 応 力 腐 蝕 破 れ 等 は非 常 に改 善 され る もの と考 え られ る.さ ら に こ のTi複 合 物 の 痕 跡 を 利 用 す れ ば 異 種 金 属 と非 常 に な じ み の よ い接 合

34 鹿 児島 大 学 工 学 部 研 究 報 告 第12号

Photo. 6 950°Cx30min. w. q. after annealing at 760°C for 30min. (x20, 000x2)

Photo. 7 950°Cx30min. w. q. after annealing at 760°C for 30min. (x20, 000x2)

が 可 能 な はず で,複 雑 な 形 状 を な すjoint部 に は 利 用 度 の 高 い も の と思 われ る が,こ のTi複 合 物 は 非 可 逆 性 の ベ ル トラ イ ト状 化 合 物 で あ る と考 え られ るた め, matrix部 に お け るmatrixとTi複 合 物間 の 静 電 効 果,fluxに 関す る 研 究 等 併 わ せ て 考 慮 す る必 要 が あ る と考 え られ る。 しか しな が ら,こ の 場 合Photo.1とPhoto.7に よ り明 らか な よ うに,粒 界 部 に お け る 耐 蝕 性 は か な り 改 善 され て い る と考 え られ る. ま た特 に 外 観 形 状 の 美 し さ を 要 求 され る製 品 に 関 し て は,そ の成 形 度 に 応 じて700℃ 以 下 の 各 温 度 に そ れ ぞ れ 適 当 な 焼 鈍 温 度 を 探 して み る こ とに よ つ て,本 鋼 種 の利 用 範 囲 を 更 に 広 域 な も の と し,coating等 の わ ず らわ し さよ り解 放 され る の で は な い か と考 え る. ま た本 鋼 種 の 加 工 法 に 関 し て は,加 工 に よ る 摩 擦 等 の発 熱 量 が900℃ 以 下 に な る こ とが 好 ま し く,stai-nless steelの 熱 伝 導 度 の 小 な るを 利 用 す れ ば 冷 却 庫 (槽)等 の 併 用 に よ つ て ス ピニ ング 加 工 法 等 に よ る

岡 村:Ti-Cr Stainless steel冷 延 板 の 高 温 お よ び 低 中 温 域 に 於 け る 熱 的 挙 動 と 耐 蝕 性 35

Photo. 8 1100°Cx30min. w. q. after annealing at 760°C for 30 min. (x20, 000x2)

joint部 の加 工 も可 能 で あ る と考 え られ る。 この 場 合, 温 度 の 制 御 が 工 具 寿 命 に大 き く影 響 す る こ と は述 べ る ま で もな い こ とで あ るが 特 に こ のTi複 合 物 は通 常 の 非 金 属 介 在 物 等 と異 な り共 有 結 合 を な す 非 イ オ ン系 の 金 属 結 合 を なす も の で あ る た め,ダ イ ス と材 料 間 に こ ぼ れ る と ダ イ ス を損 ね る だ け で な く,材 料 自体 の 加 工 面 の受 働 態 被 膜 を も著 し く損 ね る と思 わ れ る.こ の た

36 鹿 児 島 大 学 工 学 部 研 究 報 告 第12号 め摩 擦 面 に於 け る温 度 が900℃ 以 下 で あ る な ら ば そ のTi複 合 物 は ほ ぼ0.1∼0.2μ 程 度 で あ る た め グ リ ー ス等 に よ つ て取 り去 る こ との 可 能 性 も あ る と考 え ら れ るが,連 続 工 程 一 貫 作 業 の 面 よ りhigh speedの 強 制 冷 却 水 に よ り洗 い 流 すsystemの 方 が 有 利 で は な い か と考 え る. 3-2.低,中 温 域 に 於 け る熱 的 挙 動

Table4に760° ×30min焼 鈍 後350℃ ×30min,

400℃ ×30min,450℃ ×30min,500℃ ×30min, 550℃ ×30min,600℃ ×30min,650℃ ×30min, 700℃ ×30min間 焼 鈍 し た も の の 硬 度 変 化 を 示 す.表 に 知 る 如 く,ほ とん ど測 定 に か か る 様 な 第二 相 析 出 物 は 存 在 しな い. しか しな が ら,次 に示 す 電 顕 写 真 で よ く判 る よ うに 400∼500℃ 付 近 の 焼 鈍 材 に は お び た だ しい 微 細 析 出 物 が見 受 け られ た. Photo.9はas-obtained specimenの 組 織 で あ る

Photo. 9 as-rolled specimen (x10,000x2)

岡 村:Ti-Cr Stainless steel冷 延 板 の 高 温 お よ び 低中 温 域 に 於 け る 熱 的 挙 動 と 耐 蝕 性 37

Photo. 11 350°Cx30min. w. q. after annealing at 760°C for 30min. (x10,000x2)

Photo. 12 400°Cx30min. w. q. after annealing at 760°C for 30min. (x10, 000x2)

が微 細 な 析 出物 が 多 く,こ の ま ま の状 態 で は 成 型 加 工 は 非常 に 困難 で あ ろ う と考 え られ る. Photo.10は これ を760℃ で30min焼 鈍 した も ので,か な り均 一 な な め らか なMatrixに な つ て 来 る. Photo.11は こ の760℃ で30min焼 鈍 した もの を さ らに350℃ で30min間 焼 鈍 した もの の 組 織 で あ る. matrixは 一 層 均 一 な組 織 に な り,冷 延 板 の 焼 鈍 温 度 あ るい は温 間加 工 温 度 と して は この760℃ ×30min →350℃ ×30minの 焼 鈍 法 は か な り 有 望 と 考 え られ る. Photo.12は760℃ ×30min焼 鈍 後,400℃ ×30 min焼 鈍 し た も の の 組 織 で あ る が,微 細 な 析 出 物 が あ り,matrixが 非 常 に 不 均 一 に な つ て 来 る.こ の 傾 向 は400∼500℃ 付 近(Photo.13)ま で続 き,Photo。

38 鹿児島大学工学部研究報 告 第12号

Photo. 13 500°Cx30min. w. q. after annealing at 760°C for 30min. ( x10,000x2)

Photo. 14 550°Cx30min. w. q. after annealing at 760°C for 30min. (x10, 000x2)

14の550℃ ×30min焼 鈍 材 に な る とや や回 復 に 向 い 始 め,700℃ 焼 鈍 材 ま で 次 第 に 回 復 して 行 く傾 向が う か が わ れ る. この400∼500℃ 付 近 に はstainless steel特 有 の 脆 性 域 が あ り,含 有C量 の 約10倍 弱 のTiを 持 つ 本 鋼 種 に あ つ て も こ の脆 性 挙 動 は い か ん と も しが た く, 温 間 加 工 あ るい は 溶 接 等 と の 問題 に この 熱 間 挙 動 を 充 分 に考 慮 に 入 れ て お く必 要 が あ ろ う. さ らに 本 鋼 種 は 鋳 込 時,或 い は 熱 間鍛 造 時 に 生 成 し た と考 え られ るTiCの た め低 温 域 に お い て もか な り の ピ ッ トが あ り,さ ら に加 工 性 の 良 好 な 製 品 を 得 る た め に は こ の 方 而 の 開 発 も併 わせ て考 え ね ば な らな い と 考 え られ る, 3-3.耐 酸 化 性,耐 硫 化 性,耐 海 水 性 に つ い て 耐 酸 化 性,耐 硫化 性,耐 海 水 性 の 腐 蝕試 験 に は,

44 鹿 児 島 大 学 工 学 部 研 究 報 告 第12号

Fig. 12 The relation between corrosive ratio and corrode time by ammoniak wasser (33%).

1.硫 酸,2.塩 酸,3.硝 酸,4.酢 酸,5.リ ン酸, 6.過 塩 素 酸,7.塩 化 ナ トリウ ム20%水 溶 液,8。 水 酸 化 ナ トリ ウ ム20%水 溶 液,9.水 酸 化 カ リウ ム20 %水 溶 液,10.ア ン モ ニ ア 水 の 十 種 類 に つ い て,又 比 較 材 と して は,現 在 同種 目的 の た め に 開発 され つ つ あ るOlin系 合 金(Olin Alloy No.194,Olin Alloy No.638,Olin Alloy No.688)及 び 同 種 フ ェ ラ イ ト 系 ス テ ン レス鋼Type-430を 用 い た.

Fig.2∼Fig.12に 腐 蝕 試 験 の結 果 を 示 す. フ ェ ラ イ ト系 ス テ ン レス鋼Type-409,430は 他 の 比 較 試 料 と して 用 い たPure Cu,Olin Alloy No. 638,No.688,No.194と 比 較 して 塩 酸,過 塩 素 酸 を 除 く腐 蝕 液 に 対 して は腐 蝕 割 合 は 小 さい. 409に つ い て は② 塩 酸,⑥ 過 塩 素 酸 に対 して は 腐 蝕 割 合 は 非 常 に 大 き く,更 に腐 蝕 時 間 を 延 長 す る と腐 蝕 割 合 は 更 に 増 加 す る と思 わ れ る.ま た① 硫 酸,⑤ リン 酸 に 対 して は10hrま で は 大 体 一 定 の腐 蝕 割 合 で あ る が20hr,40hrと 時 間 を 延 ば す と急 激 に増 加 す る傾 向 に あ る.し か し耐 海 水 性,耐 アル カ リ 性 は 非 常 に 良 い. 430に つ い て は 傾 向 は 大 体409と 同 じで あ るが,⑤ リ ン酸,⑧ 水 酸 化 ナ ト リウ ム20%水 溶 液 に 対 す る デ ータを 除 い て は,常 に腐 蝕 割 合− 腐 蝕 時 間 曲線 は409 の 曲 線 の 上 に 位 置 し,総 体 的 に409の 方 が 耐 蝕 性 は 優 る. 409,430は ③ 硝 酸,④ 酢 酸,⑦ 塩 化 ナ ト リウ ム20 %水 溶 液,⑧ 水 酸 化 ナ ト リウム20%水 溶 液,⑨ 水 酸 化 カ リウ ム20%水 溶 液,⑩ ア ン モ ニ ア 水 に 対 して は 時 間 的 な 腐 蝕 割 合 の 変 化 は あ ま り み られ な い. 4.結 言

Ti-Cr stainless steelの 高 温 お よ び 低,中 温 域 に お け る熱 的 挙 動 と耐 蝕 性 に 関 して 実 験 し た結 果,次 の こ と が 判 つ た. 1)760℃ で30minの 焼 鈍 を 行 な う と,粒 内 は ほ ぼ 均 一 な α-相 で あ るが,粒 界 部 に は 溶 質 元 素 の carbide又 はoxideと お ぼ し き微 細 な 析 出 物 が 見 受 け られ る. 2)760℃ で30min焼 鈍 の 後,720℃ で30min 焼 鈍 す る α 相matrix中 に微 細 な 析 出 物 が 出現 す る.こ の 析 出 物 の大 き さ は 平 均0.05∼0.1μ で あ り最 も 大 きい もの で も0.2μ 程 度 の も の で あ る 。 この 大 き さは900℃ で30min間 焼 鈍 付 近 迄 変 らな い 。

岡 村:Ti-Cr Stainless steel冷 延 板 の 高 温 お よ び 低 中 温 域 に 於 け る 熱 的 挙 動 と 耐 蝕 性 45 3)こ の 析 出 物 は900∼950℃ の 間 で 非 常 に 活 性 な ベ ル トラ イ ド状 化 合 物 の様 相 を 呈 し急 速 に成 長 し て 約1∼2μ(長 軸)に 成 る. この 活 性 な 凝 集 過 程 は 同 時 にmatrix中 の carbide,oxide,nitride等 の強 力 な 吸 着 作 用 を な し,matrix内 の,特 に 粒 界 部 の 浄 化 に 有 効 に 効 く. この 第 二 相 析 出物 はTi複 合 物 で あ る と考 え ら れ る. 4)こ の 析 出物 は1∼2μ 程 度 に 成 長 す る と 非 常 に 活 性 で あ るに 拘 らずmatrixか ら剥 離 し易 く ピ ッ トの成 因 に な る. 5)400∼500℃ 付 近 の 焼 鈍 材 に は お び た だ しい 微 細析 出物 が見 受 け られ,含 有C量 の 約10倍 弱 の Tiを 持 つ 本 鋼 種 に あ つ て も こ の脆 性 挙 動 は い か ん と も し が た く,温間 加 工 あ る い は溶 接 等 との 問 題 に こ の熱 的 挙 動 を 充 分 に 考 慮 す る 必 要 が あ る. 6)冷 延 板 を760℃ で30min焼 鈍 し て,さ らに 350℃ で30min間 焼鈍 す る とmatrixは か な り均 一 な 組 織 とな る.し た が つ て 冷 延 板 の焼 鈍 温 度 あ る い は 温 間 加 工 温 度 と して は,こ の760℃ × 30min→350℃ ×30minの 焼 鈍 法 は か な り 有 望 と考 え る. 7)腐 蝕 試 験 の結 果 ② 塩 酸,⑥ 過 塩 素酸 に対 して は 腐 蝕 割 合 は 非 常 に大 き い. ① 硫 酸,⑤ リン酸 に対 して は10hrま で は 大 体 一 定 の腐 蝕 割 合 で あ る が ,20hr,40hrと 時 間 を 延 ば す と急 激 に増 加 す る 傾 向 に あ る. 8)総 体 的 に他 の試 料 と 比 較 して,耐 海 水 性,耐 ア ル カ リ性 は 非 常 に良 い と思 わ れ る. 9)同 種 フ ェ ライ ト系 ス テ ン レス鋼Type-430に 比 べ て,総 体 的 に耐 蝕 性 は 優 れ て い る 。 10)③ 硝 酸,④ 酢 酸,⑦ 塩 化 ナ ト リウ ム20%水 溶 液,⑧ 水 酸 化 ナ トリウ ム20%水 溶 液,⑨ 水酸 化 カ リウ ム20%水 溶 液,⑩ ア ン モ ニ ア 水 に対 して は 時 間 的 な腐 蝕 割 合 の 変 化 は あ ま りみ られ な い.