ステンレス鋼 は、強度、耐食性、美観の優れた組み合わせにより、エンジニアリングおよびテクノロジーの分野で最も広く使用されている材料の 1970 つです。 しかし、従来のステンレス鋼は靭性が低く、溶接性が悪く、コストが高いなどのいくつかの制限がありました。 これらの欠点を克服するために、二相ステンレス鋼 (DSS) と呼ばれる新しい種類のステンレス鋼が XNUMX 年代に開発されました。
二相ステンレス鋼のさまざまなグレードの中で、2205 が最も広く使用され、研究されています。 公称組成は 22% Cr、5% Ni、3% Mo、0.15% N です。
二相ステンレス鋼 2205 の化学成分
二相ステンレス鋼 2205 の化学組成は、その特性と性能を決定するために重要です。 二相ステンレス鋼 2205 を構成する主な元素は、クロム (Cr)、ニッケル (Ni)、モリブデン (Mo)、窒素 (N) です。
化学組成 | コンテンツ |
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Cr | 22-23％ | フェライト相の形成と耐食性の向上に貢献します。 |
Ni | 4.5-6.5％ | オーステナイト相を形成し、延性と靭性を向上させる役割を果たします。 |
Mo | 3-3.5％ | 孔食や隙間腐食に対する耐性を強化します。 |
N | 0.14-0.2％ | オーステナイト相の安定化と耐孔食性および耐すきま腐食性の向上に貢献します。 |
C | 0.03% | これらの元素は、二相ステンレス鋼 2205 の特性および性能に軽微または悪影響を及ぼします。したがって、それらの含有量はできるだけ低く抑える必要があります。 |
Mn | 2% | |
Si | 1% | |
P | 0.03% | |
S | 0.02% | |
Cu | 0.5% |
二相ステンレス鋼2205には、S31803や S32205は、化学組成がわずかに異なる2種類の鋼種です。これらの鋼種の主な違いは窒素含有量です。S31803はS32205よりも窒素含有量が低いため、S31803の耐孔食性および耐隙間腐食性はS32205よりも低くなります。一方、S31803はS32205よりもフェライト含有量が高いため、S31803の強度と硬度はS32205よりも高くなります。
二相ステンレス鋼 2205 の機械的性質
二相ステンレス鋼 2205 の機械的特性は、従来のステンレス鋼や他の合金の機械的特性を上回るため、この材料の最も魅力的な特徴の 2205 つです。 二相ステンレス鋼 XNUMX の機械的特性には、強度、延性、硬度、疲労、破壊靱性が含まれます。
- 第３章：濃度
強度とは、力が加えられたときの変形や破損に抵抗する材料の能力です。
二相ステンレス鋼 2205 の降伏強度はオーステナイト系ステンレス鋼の約 XNUMX 倍であり、高強度低合金鋼の降伏強度に匹敵します。
二相ステンレス鋼 2205 の引張強度もオーステナイト系ステンレス鋼よりも高く、析出硬化ステンレス鋼の引張強度と同等です。
- 延性
延性とは、破損したり亀裂が入ったりすることなく塑性変形する材料の能力です。
二相ステンレス鋼 2205 は、塑性変形とひずみ硬化をもたらすオーステナイト相の存在により、優れた延性を備えています。
二相ステンレス鋼 2205 の伸びと減面率はフェライト系ステンレス鋼よりも高く、オーステナイト系ステンレス鋼よりも低くなります。
- 硬度
硬度は、へこみや摩耗に対する材料の耐性です。
二相ステンレス鋼 2205 の硬度は、オーステナイト系ステンレス鋼よりも高く、マルテンサイト系ステンレス鋼よりも低いです。 二相ステンレス鋼 2205 の硬度は冷間加工または時効によって高めることができますが、延性と耐食性が低下する可能性があります。
- 疲労
破壊靱性とは、応力下での亀裂の伝播と破壊に抵抗する材料の能力です。
二相ステンレス鋼 2205 は、フェライト相とオーステナイト相のバランスの取れた組み合わせにより、高い耐疲労性を備え、強度と靭性のバランスが優れています。 二相ステンレス鋼 2205 の疲労強度は、オーステナイト系ステンレス鋼よりも高く、フェライト系ステンレス鋼よりも低くなります。
- 破壊靭性
破壊靱性とは、応力下での亀裂の伝播と破壊に抵抗する材料の能力です。
二相ステンレス鋼 2205 は、延性破壊とエネルギー吸収を提供するオーステナイト相の存在により、高い破壊靱性を備えています。 二相ステンレス鋼 2205 の破壊靱性はフェライト系ステンレス鋼よりも高く、オーステナイト系ステンレス鋼よりも低くなります。
2205 二相ステンレス鋼鋳造プロセス
二相ステンレス鋼 2205 の鋳造プロセスは、溶融金属を型に注ぎ、所望の形状に固化させることによってニアネットシェイプ部品を製造する方法です。
- 金型製作： 鋳型は、鋳物の形状とサイズを定義するキャビティです。
- 溶かして注ぐ： 溶解および注入プロセスには、二相ステンレス鋼 2205 を液体状態に加熱し、それを金型に移すことが含まれます。
- 凝固と冷却： 凝固と冷却のプロセスには、金型内で液体金属が固体金属に変化することが含まれます。
- 脱型と洗浄: 脱型および洗浄プロセスには、鋳型から鋳物を取り外し、鋳物から余分な金属、砂、セラミック、または石膏を除去することが含まれます。
- 検査とテスト： 検査およびテストのプロセスでは、仕様および規格に照らして鋳造品の品質と性能をチェックします。
二相ステンレス鋼 2205 の鋳造プロセスには、次のようないくつかの課題と解決策もあります。
- 高温割れ： 高温割れとは、金属の熱応力、偏析、または相変態により、凝固中または凝固直後に鋳物に亀裂が形成されることです。
- 解決策： 高温割れは、金型の設計、鋳造形状、注入温度、冷却速度、金属の化学組成を最適化することで防止または軽減できます。
- 相変換: 相変態とは、温度、組成、または金属の変形による、凝固中または凝固後の鋳物中のフェライト相とオーステナイト相の変化です。
- 分離： 偏析とは、液体または固体金属中の元素の溶解度、拡散率、または密度の違いに起因する、鋳物中の合金元素の不均一な分布です。
2205二相ステンレス鋼鋳造の利点
二相ステンレス鋼 2205 鋳造は、鍛造、圧延、機械加工などの他の方法と比較して優れた製造方法です。
- ニアネットシェイプの生産
二相ステンレス鋼 2205 鋳造は、材料の無駄と機械加工を最小限に抑えて、複雑で大型のコンポーネントを製造できます。 たとえば、米国鋳物協会による研究では、バルブ本体を鋳造することは 二相ステンレス鋼 2205 鍛造と比較して材料を 40%、加工時間を 30% 節約できます。
- 高性能と耐食性
二相ステンレス鋼 2205 鋳造は、フェライトとオーステナイトのバランスの取れた微細構造を実現し、高い強度、延性、硬度、耐疲労性、および破壊靱性を実現します。
二相ステンレス鋼 2205 鋳造は、クロム、モリブデン、窒素の含有量が高いため、孔食、隙間、応力腐食割れ、一般腐食などのさまざまな種類の腐食にも耐えることができます。 これらの特性により、二相ステンレス鋼 2205 鋳造は、石油・ガス、化学、海洋産業などの要求の厳しい用途に適しています。
- 環境的、経済的、社会的利益
二相ステンレス鋼 2205 鋳造は、他の方法と比較して、温室効果ガスの排出、資源消費、製造プロセスの環境への影響を削減できます。
2205 DSS 鋳物の用途
- 航空宇宙：着陸装置、エンジン部品、構造要素。
- オートモーティブ・ソリューション :排気システム、ターボチャージャー、燃料インジェクター。
- 生物医学:インプラント、プロテーゼ、手術器具。
- 構造： 橋、塔、パイプライン。
- バルブ
- パンプス
- インペラ
- 付属品
結論
二相 2205 ステンレス鋼は、高度な品質の二相ステンレス鋼合金です。 また、優れた疲労強度と、過酷な環境における応力腐食割れ、亀裂、孔食、エロージョン、および一般腐食に対する優れた耐性を備えています。
