応力腐食割れに免疫なステンレス鋼の開発

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。

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。