【基礎知識3】：クロム不足とは何か（懸賞クイズ）
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貧クロム理論とは何か、それはどのような結果をもたらすのか？
ステンレス鋼において、C元素が結晶境界部のCrと結合してCr23C6の析出を生じ、結晶境界部のCr含有量がステンレス鋼の表面や内部よりも低くなることを指す。Crはステンレス鋼の耐食性を保証する要素であるため、クロム欠乏領域が優先的に腐食する。
クロムは粒間腐食を引き起こす主な原因であり、オーステナイト系ステンレス鋼の粒間腐食の原因は、一般的に粒界部のクロム欠乏によるものと考えられています。オーステナイト系ステンレス鋼は、鋼に高いクロム成分が含まれているため、非常に優れた耐食性を持っています。しかし、ステンレス鋼が450～850度の温度範囲に長時間留まると、鋼中の炭素がオーステナイトの結晶境界に拡散し、その境界でクロムと結合してクロムカーバイドを析出する。その結果、カーバイドの両側にはクロム含有量が11.4％未満で、厚さが数十から数百ナノメートル程度のクロム欠乏領域が生じる。このクロム欠乏領域により、結晶間は特定の媒体による侵食に耐えられなくなる。したがって、このような結晶間は腐食性媒体に非常に敏感である。溶接時に溶接部と熱影響部が加熱・冷却過程で450～850度の温度帯を避けるのが難しいため、溶接継手の金属の結晶間にクロムが不足しやすく、結晶間腐食が生じやすい。それ以外にも、他の熱処理や使用過程において、温度が敏感化温度帯にある場合などでも、オーステナイト系ステンレス鋼の結晶間のクロム欠乏を引き起こす可能性があります
1、オーステナイト系ステンレス鋼の炭化物飽和固溶体は高温下で不安定であり、炭化物が結晶境界に沿って析出し、クロムは結晶境界で炭化物から分離される。 2、クロムの拡散速度は炭素よりもはるかに低いため、結晶境界付近のクロムしか消費できず、クロムが少ない領域が生じる。 3、クロム欠乏領域のクロム含有量はピッチングに必要なレベルを大幅に下回っており、その電位は結晶粒や炭化物よりも低いため、腐食性媒体にさらされると電池効果が発生する。 4、この場合、クロムカーバイドと結晶粒が陰極となり、クロム欠乏領域が陽極となるため、結晶境界が急速に侵食され、粒間腐食が発生する。 これがいわゆる貧クロム理論であり、粒間腐食のメカニズムでもある。
CrとCが結合してCr23C6が析出すると、クロム欠乏が生じる。危害とは粒間腐食です
1、オーステナイト系ステンレス鋼の炭化物飽和固溶体は高温下で不安定であり、炭化物が結晶境界に沿って析出し、クロムは結晶境界で炭化物から分離される。 2、クロムの拡散速度は炭素よりもはるかに低いため、結晶境界付近のクロムしか消費できず、クロムが少ない領域が生じる。 3、クロム欠乏領域のクロム含有量はピッチングに必要なレベルを大幅に下回っており、その電位は結晶粒や炭化物よりも低いため、腐食性媒体にさらされると電池効果が発生する。 4、この場合、クロムカーバイドと結晶粒が陰極となり、クロム欠乏領域が陽極となるため、結晶境界が急速に侵食され、粒間腐食が発生する。 これがいわゆる貧クロム理論であり、粒間腐食のメカニズムでもある。
クロムは粒間腐食を引き起こす主な原因であり、オーステナイト系ステンレス鋼の粒間腐食の原因は、一般的に粒界部のクロム欠乏によるものと考えられています。オーステナイト系ステンレス鋼は、鋼に高いクロム成分が含まれているため、非常に優れた耐食性を持っています。しかし、ステンレス鋼が450～850度の温度範囲に長時間留まると、鋼中の炭素がオーステナイトの結晶境界に拡散し、その境界でクロムと結合してクロムカーバイドを析出する。その結果、カーバイドの両側にはクロム含有量が11.4％未満で、厚さが数十から数百ナノメートル程度のクロム欠乏領域が生じる。このクロム欠乏領域により、結晶間は特定の媒体による侵食に耐えられなくなる。したがって、このような結晶間は腐食性媒体に非常に敏感である。溶接時に溶接部と熱影響部が加熱・冷却過程で450～850度の温度帯を避けるのが難しいため、溶接継手の金属の結晶間にクロムが不足しやすく、結晶間腐食が生じやすい。それ以外にも、他の熱処理や使用過程において、温度が敏感化温度帯にある場合などでも、オーステナイト系ステンレス鋼の結晶間のクロム欠乏を引き起こす可能性があります