二相ステンレス鋼とは？

二相鋼は、そのユニークな形状から名付けられた特殊鋼である。 二相微細構造の両方を含んでいる。 オーステナイト系 そして フェライト系 各結晶相が約50%を構成している。この精密な微細構造が、二相鋼の高性 能の基礎となっている。フェライト相は高い強度と耐応 力腐食割れ性を、オーステナイト相は優れた 靭性と延性をもたらす。この完璧な組み合わせにより、二相鋼は単相鋼の 制約を克服し、強度と耐食性の両方を兼ね備えた材 料となっている。

この記事は、二相鋼の特性、種類、用途を包括的に概 説し、よくある質問に答えるものである。

歴史的発展

二相鋼の起源は、1930年代のスウェーデンにさかのぼ ることができ、亜硫酸製紙産業で塩化物腐食に耐えるた めに初めて開発された。しかし、当時の製錬技術により、その用途は 限定されたままであった。しかし、当時の製錬技術により、その用途は限定されたままであった。 アルゴン酸素脱炭 (AOD) 製錬技術によって、研究者たちは鋼中の炭素と窒素の含有量を正確に制御できるようになった。この画期的な技術によって、オーステナイトとフェライトの比率が安定し、鋼の大量生産と応用が可能になった。 2205第二世代の二相鋼である。その後、窒素強化スーパー二相鋼が開発され た。 2507)は、1980年代にはさらに過酷な環境での使用を拡大し、現代の産業界に不可欠な高性能素材となっている。

微細構造

オーステナイト相とフェライト相の両方からなり、これらは通常、帯状または島状に交互に配列している。オーステナイト相は面心立方(FCC)構造を持ち、フェライト相は体心立方(BCC)構造を持つ。フェライト相の粒界は亀裂の進展を効果的に止めることができるため、高い強度と耐応力腐食割れ性が得られる。同時に、オーステナイト相の靭性と延性は、加工と使用中の材料の信頼性を保証する。

構成

下表は、一般的な二相鋼の主要合金元素の典型的な 範囲を示している。

合金元素	2205（標準）	2507（スーパー）	2101（リーン）	32760（スーパー）
クロム（Cr）	22% – 23%	24% – 26%	21% – 22%	24% – 26%
ニッケル（Ni）	4.5% – 6.5%	6% – 8%	1.5% – 2.5%	6% – 8%
モリブデン (Mo)	3% – 3.5%	3% – 5%	0.1% – 0.8%	3% – 4%
窒素（N）	0.14% – 0.20%	0.24% – 0.32%	0.20% – 0.25%	0.20% – 0.30%
カーボン（C）	≤0.030%	≤0.030%	≤0.030%	≤0.030%
マンガン (Mn)	≤2%	≤1.2%	4% – 6%	–
ケイ素 (Si)	≤1%	≤0.8%	–	–
リン (P)	≤0.03%	≤0.035%	–	–
銅（Cu）	–	–	0.1% – 0.8%	0.5% – 1.0%
タングステン（W）	–	–	–	0.5% – 1.0%

パフォーマンス

二相鋼は、その独特な構造により優れた 性能を発揮し、要求の厳しい用途に最適な材 料である。以下の表は、一般的な二相鋼鋼種の具体的な特性 の詳細である。

プロパティ	2205（標準デュプレックス）	2507（スーパーデュープレックス）	2101（リーン・デュプレックス）	32760（スーパーデュープレックス）
引張強度	620 - 880 MPa	800 - 1000 MPa	600 - 850 MPa	780 - 950 MPa
降伏強度	最低450MPa	最低550MPa	最低400MPa	最低550MPa
耐食性	塩化物環境における孔食、隙間腐食、応力腐食割れに対する優れた耐性。	耐孔食性、耐隙間腐食性、耐応力腐食割れ性が極めて高い。2205より優れている。	多くの環境で304Lに匹敵し、優れた耐応力腐食割れ性を有する。	耐腐食性、耐侵食性に優れています。最も過酷な環境で使用される。
タフネス	特に-50℃までの低温で良好。	脆化しにくく良好。	いいね。	素晴らしい。

二相ステンレス鋼の種類

二相鋼は単一の材料ではなく、合金含有量と性能に基づき異なるタイプに分類される鋼種群である。

• リーン二相鋼： これらの等級は、高価なニッケルの含有量を減らし、マンガンと窒素を増やすことで補い、性能を維持している。その代表例が 2101耐食性に優れ、費用対効果の高いソリューションで、建築や構造用途によく使用される。
• 標準二相鋼： 代表者 2205この鋼種は、最も広く使用されており、強度と耐食性の優れた組み合わせを提供するバランスの取れた鋼種である。ほとんどの用途に適しています。
• スーパー二相鋼： グレード 2507 そして 32760 クロム、モリブデン、窒素を多く含む。そのため、非常に強く、耐腐食性に優れている。海水淡水化や強酸性媒体など、最も過酷な環境用に特別に設計されています。

グレード

二相鋼は、耐食性と強度レベルにより、様々 な鋼種がある。ここでは、一般的な二相鋼の鋼種とその用途を 紹介する：

グレード	一般名	主要物件	代表的なアプリケーション
2205	標準二相鋼	バランスのとれた強度と耐食性	石油・ガス、化学工学、海洋工学
2507	スーパー二相鋼	非常に高い 耐食性	海水淡水化、厳しい酸性環境
2101	リーン二相鋼	コストパフォーマンスが高く、耐食性に優れる	建設、軽工業
32760	スーパー二相鋼	極めて高い強度と耐食性	深海装置、熱交換器

溶接の問題

二相鋼の溶接は、単相ステンレス鋼の溶接 よりも複雑である。主な課題は、溶接部におけるオーステナイト相 とフェライト相のバランスの維持にある。溶接熱サイクルが適切に制御されないと、 以下のような問題が発生する可能性がある：

• 位相の不均衡： 溶接による熱は、溶接継ぎ目および熱影響部 の相バランスに影響を与える。過剰な入熱や急速な冷却は、フェライト相の含有 量を過度に増加させ、材料の靭性と耐食性を犠牲に する。
• 劣化相の形成： 特定の温度範囲（例えば800℃～950℃）に長時間曝されると、シグマ相（σ相）のような脆い金属間化合物が形成されることがある。これらの有害な相は、材料の靭性、延性、耐食性を著しく低下させる。

そのため、二相鋼の溶接では、入熱、パス間温 度、冷却速度を厳密に管理する必要がある。また、溶接継手の優れた機械的特性と耐食性を 維持するためには、母材の成分組成に密接に適合 する特殊な溶加材の使用も不可欠である。

よくある質問

二相鋼と316ステンレス鋼の違いは？

• 316ステンレス鋼 はオーステナイト系ステンレス鋼で、適度な強度と耐食性を持つが、応力腐食割れに対する耐性は低い。
• 二相ステンレス鋼 (2205など）は、316の2倍の強度を持ち、塩化物環境での孔食や応力腐食割れに対する耐性がはるかに優れている。

二相鋼2205に相当するステンレス鋼は？

国際的には、2205の標準ASTM等級は次のとおりである。 S32205.他国での同等グレードには、中国がある。 022Cr22Ni5Mo3N そしてEUの 1.4462.

304は二相ステンレス鋼ですか？

いや、 304ステンレス鋼 は典型的なオーステナイト系ステンレス鋼で、その微視組織はほとんどオーステナイト相で構成されている。

二相鋼のキログラム当たりの価格は？

二相鋼の価格は一般的に より高い 合金組成にクロム、モリブデン、ニッケルなど高価な元素が含まれるため、一般的なステンレス鋼（304や316など）よりも高価である。具体的な価格は、鋼種、市場の需給、製品形態（板、パイプなど）、供給業者によって異なる。

概要

優れた特性を併せ持つ二相鋼は、複雑で厳しい 産業上の課題に取り組む上で、比類ない利点を 提供する。二 相 鋼 は 、た だ の 材 料 で は な く 、現 代 の 工 学 技 術 の 進 歩 を 示 す も の で あ る 。高い強度と優れた耐食性の両方を備えた材 料をお探しの場合も、費用対効果と性能の完璧 なバランスをお求めの場合も、二相鋼は検討に値 する理想的な選択肢である。

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