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鋼材の使用中劣化を防止するために

 金属材料は高温で拡散によって原子が移動し、組織変化が起こる。通常、材料は初期使用状態において、最適の特性を示すように熱処理などによって調整されている。従って、使用中の材料特性の変化は、特性の低下(劣化)となる。材料特性の低下後は、それまでの使用条件でも破損が起きることがある。
 材料特性劣化は、強度、靭性および耐食性の低下である。材料特性劣化は材料固有の現象で、発生条件が限定されており、材料および使用条件の選定によってほとんど回避が可能である。
 下表に代表的材料特性劣化の条件と回避方法を示す。

材料特性劣化 対象材料 劣化現象 劣化条件 回避方法
焼戻し脆化 低合金鋼 脆化 350-600℃で長時間加熱(対策されていない古い鋼材のみ) 母材および溶接材料中のMn、Si、P、Sn、SbおよびAsの量を限定する。
475℃脆化 Cr量12%以上のフェライト、マルテンサイトおよび二相ステンレス鋼 脆化
(硬さ上昇)
320-540℃での長時間加熱(475℃付近では短時間で発生する) 対象材料をこの温度範囲で使用しない。
σ相脆化 高Cr鋼 脆化
(常温)
700℃付近での長時間加熱(材料によって温度域が異なる) 高温では延性、靭性は維持され、常温のみでの脆化であるので、σ相析出材に常温で高負荷を与えない。
液体金属脆化 ほとんどの金属材料 脆化 亜鉛、水銀、カドミウム、鉛などの溶融金属との接触 液体金属との接触を避ける以外方法はない。
黒鉛化 炭素鋼
0.5Mo鋼
強度低下 430-590℃での長時間加熱(1%Cr以上の鋼では発生しない) 強度部材としては、炭素鋼および0.5Mo鋼の430℃以上での長時間使用を避ける。
水素侵食(水素アタック) 炭素鋼
低合金鋼
割れ
膨れ
高温高圧水素中で長時間使用 材料別、水素アタック発生条件(温度、水素分圧)を示すネルソン曲線を用いて、発生限界以下の条件で材料を使用する。
 材料劣化などでお困りの問題がありましたら、MatGuideのお問い合わせページから、または直接下記へメールで、ご相談ください。

s-kihara(at)b-mat.co.jp【(at) を @ に替えて下さい。】
(株)ベストマテリア
木原重光

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