オーステナイト系ステンレス鋼は固溶化処理によって軟化される。一般的に、ステンレス鋼管950～1150℃程度に加熱し、しばらく保持することで、炭化物や各種合金元素をオーステナイト中に十分かつ均一に溶解させた後、急速に焼入れして冷却します。すると、炭素やその他の合金元素が析出する時間がなく、純粋なオーステナイト組織が得られます。これを固溶体処理といいます。
固溶体処理の役割は3つあります。
1. 鋼管の組織と組成を均一にする。これは原料にとって特に重要です。熱間圧延線材の各部における圧延温度と冷却速度が異なるため、組織構造が不均一になります。高温では原子の活性が高まり、σ相が溶解し、化学組成が均一になります。急冷後、均一な単相組織が得られます。
2. 加工硬化を排除して、継続的な冷間加工を容易にします。
固溶化処理により、歪んだ結晶格子が修復され、伸長して破断した結晶粒が再結晶化され、内部応力が除去され、鋼管の引張強度が低下し、伸び率が上昇します。
3. ステンレス鋼本来の耐食性を回復します。
ステンレス鋼は、冷間加工によって炭化物の析出や格子欠陥が発生するため、耐食性が低下します。溶体化処理後、鋼管の耐食性は元の状態に戻ります。ステンレス鋼管の場合、溶体化処理の3つの要素は、温度、保持時間、冷却速度です。固溶温度は主に化学成分によって決まります。一般的に、合金元素の種類が多く、含有量が多い鋼種では、固溶温度を適宜高くする必要があります。特に、マンガン、モリブデン、ニッケル、シリコンの含有量が多い鋼の場合、固溶温度を上昇させて完全に溶解させることによってのみ軟化効果が得られます。しかし、1Cr18Ni9Tiなどの安定化鋼の固溶温度が高い場合、安定化元素の炭化物はオーステナイト中に完全に溶解し、その後の冷却中に粒界にCr23C6の形で析出するため、粒界腐食を引き起こします。安定化元素の炭化物（TiC および Nbc）が分解したり固溶したりするのを防ぐために、下限固溶温度が一般的に採用されます。
ステンレス鋼は錆びにくい鋼のことであり、ステンレスの中にはステンレス性と耐酸性（耐食性）を兼ね備えたものもあります。ステンレスの耐食性は、表面にクロムを多く含む酸化膜（不動態膜）が形成されることで生じます。その中でも、ステンレス性と耐食性は相対的なものです。実験によれば、鋼中のクロム水分含有量が増加すると、大気や水などの弱い媒体、硝酸などの酸化媒体における鋼の耐食性も増加することが示されており、増加率にも比例します。クロム含有量が一定の割合に達すると、鋼の耐食性は急激に変化します。つまり、錆びやすい状態から錆びにくい状態へ、腐食に弱い状態から腐食に強い状態へと変化します。
投稿日時: 2023年9月14日