Blog 鉄合金とは

11月 20, 2021

鉄合金または金属は、大部分が鉄(Fe)からなる金属です。 鉄は2%以上の炭素を含むことが多いのですが、鋼は通常1%未満の炭素を含む鉄ベースの合金です。 鉄は2%以上の炭素を含むことが多く、広く入手でき、丈夫で安価であり、鋳造によって形を作ることができる。 鉄合金の特性は、熱処理や、鋼の場合は加工(圧延や鍛造)により改善することができる。 ステンレス鋼は耐食性を高めるために開発され、一般に12%以上のクロムを含み、望ましい機械的性質や用途に応じて、クロムの含有量まで、あるいはそれを超える量のニッケルを含むことがある。

ステンレス鋼にはいくつかのタイプがある。 腐食環境で使用するためにこれらの合金を考慮する場合、最初の選択のために最も広く使用されている方法は、材料間でPREnの評価(耐孔食性等価数)を比較することである。 これは、特定のステンレス鋼種に含まれる主要な合金元素の重量%を使用して計算されます。 PREn = % Cr + (3.3 x % Mo) + (16 x % N)

明らかに、クロム、モリブデンおよび窒素を最も多く含む合金は、孔食に対してより良い抵抗力を有すると考えられています。

フェライト系ステンレス鋼

ステンレス鋼の耐食性は、主にその表面に存在する不動態皮膜の存在に起因しています。 この不働態皮膜の形成には、主にクロムが関与している。 鉄は約12%のクロムを含むと錆びなくなる。 酸化性腐食剤に対する耐性は、クロム含有量が20%程度までは急速に向上する。 しかし、それ以上の含有量では、耐食性はより緩やかに低下する。 その結果、27%以上のクロムを含むステンレス合金はほとんどない。 これらの合金は、主にクロムと鉄で構成され、炭素含有量は少ない。 合金は結晶構造で分類されることが多いが、結晶構造は化学的性質と熱処理などの加工によって影響を受ける。 フェライト系ステンレス鋼は、主にフェライトからなる結晶構造を持っている。

マルテンサイト系ステンレス鋼

クロムと鉄の合金に十分な炭素を添加すると、硬化と焼戻しができる合金が得られます。 耐腐食性は炭素レベルによって多少低下しますが、これらの合金が完全に硬化および焼戻しされた場合、その低下は最小限に抑えられます。 したがって、高炭素合金(0.15%C以上)は、通常、完全に硬化および焼戻しされた状態でのみ使用されます。 1600°F / 870°C以上の温度から急冷したときの構造は、主にマルテンサイト系です。

一般的なマルテンサイト系グレードには以下のものがあります。 MTEK 410、MTEK 416、MTEK 420、MTEK 431、およびMTEK 440。

オーステ ナイト系ステンレス鋼

クロムと鉄の基本合金に加えられるすべての元素の中で、ニッケルは最も重要である。 耐食性を向上させるだけでなく、合金の構造や機械的性質も変化させます。 フェライト系の鉄とクロムの合金にニッケルを添加すると、合金の構造はフェライトからフェライトとオーステナイトの混合、そして基本的にすべてオーステナイトに変化します。 ほとんどの「18-8グレード」(約18%のクロムと8%のニッケルで構成される304ステンレスの一般的な表現)は、溶接特性の改善と高強度化のためにフェライトの量を制御して作られている。 組織の変化に伴い、延性・靭性が著しく向上する。 ステンレス合金は、オーステナイト組織が主体のステンレス鋼の一種で、あらゆる種類の中で圧倒的に多く使用されている。

スーパーオーステナイト系ステンレス鋼

特定の厳しい条件下では、オーステナイト系ステンレス鋼の一般グレードは孔食、隙間腐食および応力腐食割れに対してより感受性が高くなります。

スーパーオーステナイトの使用は、今日のプロセス産業における条件の変化により急速に成長しています。

スーパーオーステナイトステンレス鋼は、モリブデンと窒素の大幅な追加と一緒に高レベルのクロムとニッケルを含んでいます。 その結果、オーステナイト系のシリーズです。 彼らは、従来の300シリーズステンレスよりも30%に強いと孔食、隙間腐食、応力腐食割れに対して優れた抵抗性を提供します。 そのPREnは40.

一般的なスーパーオーステナイト系グレードが含まれているを超えているときオーステナイト系ステンレス鋼は、スーパーオーステナイトとみなされます。 MTEK 20、MTEK 20M、MTEK 6XN、および254SMO®。

二相ステンレス鋼

二相ステンレス鋼は、組織がオーステナイトとフェライトのほぼ同量であると一般的にみなされ、60/40、40/60相の分布が広く受け入れられると考えられる封筒である合金を指します。

オーステナイト/フェライトの組み合わせは、従来のオーステナイト系ステンレス鋼の2倍の強度を持つ合金を生成する。

二相鋼は、応力腐食割れ(一般的なオーステナイト系ステンレス鋼の弱点)にほとんど影響を受けず、孔食や隙間腐食に対して高い耐性を持っています。 このような特性から、海水に関連する用途が大半を占めるのは当然である。 二相鋼は、オフショア石油・ガス生産および海軍 設備、特にサブサーフェスに多く使用されている。

一般的な二相鋼グレードは以下の通り。 MTEK 2205, MTEK 29MN / CD4MCuN, Ferralium® 255, Zeron® 100

析出硬化 (時効硬化) ステンレス鋼

オーステナイト系の優れた耐腐食性と熱処理による硬化能力を兼ね備えたステンレス鋼の必要性から、PH系と呼ばれる一連のステンレス鋼の開発に至った。 低温(900°F / 480℃)で析出(時効)硬化させることができ、歪みを最小限に抑えることができます。

一般的なグレードは以下の通りです。 MTEK 17-4PH®, MTEK 15-5PH®, MTEK および 14-4PH®.

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