二相ステンレス鋼（DSS）は、フェライトとオーステナイトがほぼ同量含まれ、オーステナイト相が通常少なくとも30%を占めるステンレス鋼の一種です。DSSのクロム含有量は通常18%～28%、ニッケル含有量は3%～10%です。一部の二相ステンレス鋼には、モリブデン（Mo）、銅（Cu）、ニオブ（Nb）、チタン（Ti）、窒素（N）などの合金元素も含まれています。
このカテゴリーの鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の両方の特性を兼ね備えています。フェライト系ステンレス鋼と比較して、DSSは塑性と靭性が高く、常温脆性がなく、粒界腐食耐性と溶接性が向上しています。同時に、フェライト系ステンレス鋼の475℃脆性と高い熱伝導性を維持し、超塑性を示します。DSSはオーステナイト系ステンレス鋼と比較して強度が高く、粒界腐食および塩化物応力腐食に対する耐性が大幅に優れています。また、DSSは優れた耐孔食性を備えており、省ニッケルステンレス鋼と考えられています。
構造と種類
DSSは、オーステナイトとフェライトの二相構造（各相が約半分ずつ）のため、オーステナイト系ステンレス鋼とフェライト系ステンレス鋼の両方の特性を備えています。DSSの降伏強度は400MPa～550MPaで、通常のオーステナイト系ステンレス鋼の2倍です。DSSはフェライト系ステンレス鋼と比較して、靭性が高く、脆化遷移温度が低く、粒界腐食耐性と溶接性が大幅に向上しています。また、475℃脆性、高熱伝導率、低熱膨張係数、超塑性、磁性など、フェライト系ステンレス鋼の一部の特性も保持しています。DSSはオーステナイト系ステンレス鋼と比較して、強度、特に降伏強度が高く、孔食、応力腐食、腐食疲労に対する耐性が向上しています。
DSSは化学組成に基づき、Cr18、Cr23（Moフリー）、Cr22、Cr25の4種類に分類されます。Cr25型はさらに標準二相鋼とスーパー二相鋼に分類されます。これらのうち、Cr22型とCr25型が最も一般的に使用されています。中国で採用されているDSSグレードの大部分はスウェーデン製で、3RE60（Cr18型）、SAF2304（Cr23型）、SAF2205（Cr22型）、SAF2507（Cr25型）などが挙げられます。
二相ステンレス鋼の種類
1. 低合金タイプ：UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N）で代表されるこの鋼はモリブデンを含まず、孔食抵抗等価数（PREN）は24～25です。耐応力腐食用途において、AISI 304または316の代替として使用できます。
2. 中合金タイプ：UNS S31803 (22Cr-5Ni-3Mo-0.15N) に代表され、PRENは32～33です。耐食性はAISI 316Lと6% Mo+Nオーステナイト系ステンレス鋼の中間です。
3. 高合金タイプ：典型的には25%のCrに加え、モリブデンと窒素を含み、場合によっては銅とタングステンも含まれる。UNS S32550 (25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N) に代表されるこの鋼は、PRENが38～39で、22%CrのDSSよりも優れた耐食性を有する。
4. スーパーデュプレックスステンレス鋼：UNS S32750 (25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N) に代表される高レベルのモリブデンと窒素を含み、タングステンと銅を含む場合もあります。PREN は 40 を超えています。過酷な媒体条件に適しており、スーパーオーステナイト系ステンレス鋼に匹敵する優れた耐腐食性と機械特性を備えています。
中国の二相ステンレス鋼のグレード
中国の新規格GB/T 20878-2007「ステンレス鋼及び耐熱鋼の鋼種及び化学成分」には、14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Tiといった多くのDSS鋼種が含まれています。また、よく知られている2205二相鋼は、中国の鋼種022Cr23Ni5Mo3Nに相当します。
二相ステンレス鋼の特性
DSSは二相構造を有し、化学組成と熱処理プロセスを適切に制御することで、フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼の両方の利点を兼ね備えています。オーステナイト系ステンレス鋼の優れた靭性と溶接性、そしてフェライト系ステンレス鋼の高強度と耐塩化物応力腐食性を継承しています。これらの優れた特性により、DSSは1980年代以降、溶接可能な構造材料として急速に発展し、マルテンサイト系、オーステナイト系、フェライト系ステンレス鋼に匹敵するようになりました。DSSには以下の特性があります。
1. 塩化物応力腐食耐性：モリブデン含有DSSは、低応力レベルにおいて優れた塩化物応力腐食耐性を示します。18-8オーステナイト系ステンレス鋼は、60℃を超える中性塩化物溶液中では応力腐食割れを起こす傾向がありますが、DSSは微量の塩化物と硫化水素を含む環境でも優れた性能を発揮するため、熱交換器や蒸発器に適しています。
2. 耐孔食性：DSSは優れた耐孔食性を有します。同じ耐孔食性相当値（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）を持つDSSとオーステナイト系ステンレス鋼は、同等の臨界孔食電位を示します。DSSの耐孔食性および耐隙間腐食性は、特に高クロム・窒素含有タイプにおいて、AISI 316Lを上回ります。
3. 腐食疲労および摩耗に対する耐性：DSS は特定の腐食性環境で優れた性能を発揮するため、ポンプ、バルブ、その他の動力機器に適しています。
4. 機械的特性：DSSは高い強度と疲労強度を有し、降伏強度は18-8オーステナイト系ステンレス鋼の2倍です。溶体化処理後の伸びは25%に達し、靭性値AK（Vノッチ）は100Jを超えます。
5. 溶接性：DSSは溶接性に優れ、高温割れが発生しにくいという特徴があります。通常、溶接前の予熱は不要で、溶接後の熱処理も不要なため、18-8オーステナイト系ステンレス鋼や炭素鋼との溶接が可能です。
6. 熱間加工：低クロム（18%Cr）DSSは、18-8オーステナイト系ステンレス鋼よりも熱間加工温度範囲が広く、抵抗が低いため、鍛造せずに直接板材に圧延することができます。高クロム（25%Cr）DSSは熱間加工がやや難しいものの、板材、パイプ、ワイヤー材として製造可能です。
7. 冷間加工：DSS は、18-8 オーステナイト系ステンレス鋼よりも冷間加工中に大きな加工硬化を示すため、パイプやプレートの成形時に変形に高い初期応力が必要になります。
8. 熱伝導率と熱膨張率：DSSはオーステナイト系ステンレス鋼に比べて熱伝導率が高く、熱膨張係数が低いため、機器のライニングや複合プレートの製造に適しています。また、熱交換器のチューブコアにも最適で、オーステナイト系ステンレス鋼よりも高い熱交換効率を実現します。
9. 脆さ:DSSは高クロムフェライト系ステンレス鋼の脆性傾向を維持するため、300℃を超える温度での使用には適していません。DSS中のクロム含有量が低いほど、シグマ相などの脆性相が発生しにくくなります。
Womic Steelの生産上の利点
Womic Steelは、二相ステンレス鋼のリーディングカンパニーとして、パイプ、プレート、棒鋼、ワイヤーなど、幅広い製品を提供しています。当社の製品は主要な国際規格に準拠しており、ISO、CE、API認証を取得しています。第三者機関による監督と最終検査にも対応し、最高水準の品質基準を満たしています。
Womic Steel の二相ステンレス鋼製品は、次のような特徴で知られています。
高品質の原材料：当社は、優れた製品性能を保証するために最高級の原材料のみを使用しています。
高度な製造技術:当社の最先端の生産設備と経験豊富なチームにより、正確な化学組成と機械的特性を備えた二相ステンレス鋼を生産することができます。
カスタマイズ可能なソリューション:弊社では、お客様の特定のニーズを満たすために、幅広いサイズと仕様を提供しています。
厳格な品質管理：当社の厳格な品質管理プロセスにより、すべての製品が最高の品質基準を満たすことが保証されます。
グローバルリーチ:Womic Steel は強力な輸出ネットワークを活用して、世界中の顧客に二相ステンレス鋼を供給し、信頼性が高く高性能な材料でさまざまな産業をサポートしています。
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投稿日時: 2024年7月29日