耐食性
耐食性
腐食に耐える性能。防錆性も同義語。ボディシェルの場合、錆びを防ぎ美しさを保つため電着塗装、中塗り塗装、上塗り塗装をする。そのほか耐食性を上げるために犠牲腐食をさせて本体を守ったり酸化膜で覆ったりする方法がある。錆びると板厚減少や穴あきが起こる。板厚減少は耐久強度、大荷重強度、衝突安全、剛性、振動、騒音などの劣化を招く。穴あきは水、外気、排ガス、埃、砂、音などの浸入が起こる。
耐食性
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/02/21 15:54 UTC 版)
「オーステナイト系ステンレス鋼」の記事における「耐食性」の解説
ステンレス鋼の組織別種類の中で、オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性は高い部類に位置付けられる。具体的な鋼種や製造過程によって異なるが、おしなべて言えば、オーステナイト系の耐食性はフェライト系とマルテンサイト系より高く優れる。オーステナイト系の標準鋼種である SUS304 は中位レベルの耐食性を持つ。ステンレス鋼の耐食性は材料表面に存在する不働態被膜によるものであるが、クロム・ニッケル・鉄合金の不働態被膜は、クロム・鉄合金よりも高い修復力を持つ。一般的に、不働態になるためには臨界不動態化電流密度と呼ばれる電流ピークを超える必要がある。ニッケルがクロム・鉄合金に添加されると、臨界不動態化電流密度が下がり、再不動態化しやすくなる。 ステンレス鋼は優れた耐食性を持つが、使用環境によってはステンレス鋼でも腐食は発生する。全面腐食については、SUS304 相当の材料であれば大気中、淡水中、中性塩環境中、アルカリ環境中で良好な耐食性を示す。硫酸中では、一部の硫酸濃度範囲に対してのみ耐えることができるが、ほとんどの濃度の硫酸に対して腐食が進む。モリブデンや銅を加えると、硫酸に対しても耐食性が増す。304系よりも耐食性に優れたオーステナイト系鋼種としては、18Cr-11Ni-2Mo の316系が広く利用されている。モリブデンを 2–3% 添加してニッケル含有量を高めた鋼種で、304系では厳しい環境で利用される。316系の組成の例を、以下の表に示す。 高耐食系オーステナイト系の組成例規格材料記号CMnPSSiCrNiNMoISO X5CrNiMo17-12-2 0.07以下 2.00以下 0.045以下 0.030以下 1.00以下 16.5–18.5 10.0–13.0 0.11以下 2.0–3.0 EN 1.4401 0.07以下 2.00以下 0.045以下 0.030以下 1.00以下 16.5–18.5 10.0–13.0 0.11以下 2.00–2.50 ASTM 316(S31600) 0.08以下 2.00以下 0.045以下 0.030以下 0.75以下 16.0–18.0 10.0–14.0 0.10以下 2.00–3.00 JIS SUS316 0.08以下 2.00以下 0.045以下 0.030以下 1.00以下 16.00–18.00 10.00–14.00 - 2.00–3.00 ステンレス鋼の腐食において特に問題になるのは、孔食や粒界腐食といった局部腐食である。孔食とは、材料の一部が小さな穴状に腐食が進む腐食形態である。孔食に対する耐性を材料ごとに比較する指標として耐孔食性指数（PREN）がある。耐孔食性指数の計算式の1つは PREN = Cr + 3.3 × Mo + n × N という形で与えられる。ここで、Cr, Mo, N は各元素の質量パーセント濃度で、n は鋼種や研究者によって異なる係数である。n の値が大きいほど窒素 (N) の含有量に比して耐孔食性が向上する。フェライト系が n = 0、二相系が n = 16 が適当とされるのに対して、オーステナイト系では n = 30 が適当とされ、オーステナイト系では窒素添加によって大きな耐孔食性向上が期待できる。また、オーステナイト組織はモリブデン (Mo) と窒素 (N) の固溶限が大きいため、耐孔食性指数を高くすることできる。 粒界腐食とは、組織中の結晶粒界が優先的に腐食する現象で、オーステナイト系では鋭敏化によって引き起こされる。鋭敏化とは、オーステナイト系が 450 ℃ から 850 ℃ の温度に晒された時に、基地中のクロムがクロム炭化物となって析出し、クロム欠乏層が生じて耐食性が低下する現象である。一般に、炭素はクロムと結合しやすい性質を持っている。常温のオーステナイトでは過飽和に固溶されている炭素が、加熱されることでクロムと結合し、クロム炭化物 (Cr23C6) が結晶粒界に析出する。組成的に鋭敏化を防ぐには、炭素量の極小化、あるいはチタンやニオブなどの合金元素添加が有効である。後者のような合金元素を添加することで、優先的にそれら添加合金元素と炭素の炭化物を形成させ、クロム炭化物の析出を防ぐことができる。このようなチタンやニオブを添加することで鋭敏化への対策を取った鋼種を、安定化オーステナイト系ステンレス鋼と呼ぶ。 また、オーステナイト系は応力腐食割れが起きやすい。応力腐食割れへの感受性に関していえば、オーステナイト系の応力腐食割れ感受性はフェライト系よりも劣り、塩化物イオン環境で発生する。オーステナイト系の湿食事故の原因として、応力腐食割れの割合が高いことが知られている。オーステナイト系を使用した熱交換器などで、高温高圧の塩化物水溶液によって応力腐食割れが発生する事例がある。また、鋭敏化したオーステナイト系は、粒界腐食だけでなく応力腐食割れも起こしやすくなる。
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