二相ステンレス鋼（DSS）は、フェライト相とオーステナイト相がほぼ等量含まれるステンレス鋼の一種で、一般的にフェライト相が30%以上を占めます。DSSは通常、クロム含有量が18%～28%、ニッケル含有量が3%～10%です。また、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）などの合金元素が含まれています。
この鋼種は、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すると、DSSは塑性と靭性が高く、室温での脆性がなく、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℃での脆性と高い熱伝導率を保持し、超塑性を示します。オーステナイト系ステンレス鋼と比較すると、DSSは強度が高く、粒界腐食および塩化物応力腐食に対する耐性が著しく優れています。また、DSSは優れた孔食耐性を持ち、ニッケル節約型ステンレス鋼とみなされています。
構造と種類
オーステナイトとフェライトの二相構造を持ち、それぞれの相がほぼ半分を占めるため、DSS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示します。DSSの降伏強度は400MPaから550MPaの範囲で、これは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、脆性遷移温度が低く、粒界腐食耐性と溶接性が大幅に向上しています。また、475℃での脆性、高い熱伝導率、低い熱膨張係数、超塑性、磁性など、フェライト系ステンレス鋼の特性も一部保持しています。オーステナイト系ステンレス鋼と比較すると、DSSは強度、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、その化学組成に基づいてCr18、Cr23（モリブデンフリー）、Cr22、Cr25の4種類に分類できます。Cr25タイプはさらに標準二相ステンレス鋼とスーパー二相ステンレス鋼に分けられます。これらのうち、Cr22タイプとCr25タイプがより一般的に使用されています。中国では、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タイプ）、SAF2304（Cr23タイプ）、SAF2205（Cr22タイプ）、SAF2507（Cr25タイプ）などが含まれます。
二相ステンレス鋼の種類
1. 低合金タイプ：UNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N）で表されるこの鋼は、モリブデンを含まず、孔食抵抗当量（PREN）は24～25です。応力腐食耐性用途において、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）で代表され、PREN値は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に位置します。
3. 高合金タイプ：通常、25%のクロムに加え、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）で代表され、PREN値は38～39であるこの鋼は、22%クロム二相ステンレス鋼よりも優れた耐食性を持つ。
4. スーパーデュプレックスステンレス鋼：高濃度のモリブデンと窒素を含み、UNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）で表される。場合によってはタングステンや銅も含まれ、PREN値は40以上である。過酷な環境下での使用に適しており、超オーステナイト系ステンレス鋼に匹敵する優れた耐食性と機械的特性を備えている。
中国における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等級及び化学組成」には、14Cr18Ni11Si4AlTi、022Cr19Ni5Mo3Si2N、12Cr21Ni5Tiなど、多くの二相ステンレス鋼（DSS）の等級が含まれています。さらに、よく知られている2205二相鋼は、中国の等級022Cr23Ni5Mo3Nに相当します。
二相ステンレス鋼の特性
二相構造を持つDSSは、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塩化物応力腐食耐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は以下の特性を有しています。
1. 塩化物応力腐食耐性：モリブデン含有二相ステンレス鋼（DSS）は、低応力レベルにおいて塩化物応力腐食に対する優れた耐性を示します。18-8オーステナイト系ステンレス鋼は60℃以上の塩化物中性溶液中で応力腐食割れを起こしやすい傾向がありますが、DSSは微量の塩化物や硫化水素を含む環境下でも良好な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. 孔食耐性：DSSは優れた孔食耐性を有しています。孔食耐性等価量（PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）が同じ場合、DSSとオーステナイト系ステンレス鋼は同様の臨界孔食電位を示します。DSSの孔食および隙間腐食耐性は、特に高クロム、窒素含有タイプにおいて、AISI 316Lを凌駕します。
3. 腐食疲労および摩耗腐食耐性：DSSは特定の腐食環境下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。固溶化処理後の伸びは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、高温割れを起こしにくいという特徴があります。溶接前の予熱は一般的に不要で、溶接後の熱処理も必要ないため、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. 高温作業:低クロム（18%Cr）二相ステンレス鋼は、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、抵抗も低いため、鍛造せずに直接圧延して板材に加工できます。高クロム（25%Cr）二相ステンレス鋼は熱間加工がやや難しいものの、板材、管材、線材などに加工できます。
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時の加工硬化が大きいため、パイプやプレートの成形時に変形させるにはより高い初期応力が必要となる。
8. 熱伝導率と熱膨張：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、機器の内張りや複合板の製造に適しています。また、熱交換器のチューブコアとしても理想的で、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保持しており、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。
ウォミック・スチールの生産上の利点
Womic Steelは、二相ステンレス鋼の大手メーカーであり、パイプ、プレート、バー、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の認証を取得しています。第三者機関による監督および最終検査にも対応しており、最高品質基準を満たしていることを保証いたします。
Womic Steel社の二相ステンレス鋼製品は、以下の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：最先端の生産設備と経験豊富なチームにより、当社は精密な化学組成と機械的特性を備えた二相ステンレス鋼を製造することが可能です。
カスタマイズ可能なソリューション：お客様の個々のニーズにお応えするため、幅広いサイズと仕様をご用意しております。
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水準の品質を満たしていることを保証します。
グローバル展開：Womic Steelは、強固な輸出ネットワークを活かし、世界中の顧客に二相ステンレス鋼を供給し、信頼性と高性能を兼ね備えた材料で様々な産業を支えています。
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投稿日時：2024年7月29日