二相ステンレス鋼の概要
スーパー二相ステンレス鋼は、標準的な二相ステンレス鋼と比べて大幅に優れた耐食性を備えています。クロム（Cr）やモリブデン（Mo）などの耐食元素の含有量が高い高合金鋼です。スーパー二相ステンレス鋼の主要グレードであるS32750は、クロム28.0%、モリブデン3.5%、ニッケル（Ni）8.0%を含有しています。これらの成分により、酸、塩化物、苛性溶液などの腐食性物質に対する優れた耐性が得られます。
一般的に、スーパー二相ステンレス鋼は、二相ステンレス鋼の確立された利点に加え、化学的安定性を強化した鋼種です。そのため、熱交換器、ボイラー、圧力容器設備など、石油化学分野の重要部品の製造に最適な鋼種です。
二相ステンレス鋼の機械的特性
| 成績 | ASTM A789グレードS32520熱処理済み | ASTM A790グレードS31803熱処理済み | ASTM A790グレードS32304熱処理済み | ASTM A815グレードS32550熱処理済み | ASTM A815グレードS32205熱処理済み |
| 弾性係数 | 200万気圧 | 200万気圧 | 200万気圧 | 200万気圧 | 200万気圧 |
| 伸長 | 25％ | 25％ | 25％ | 15％ | 20％ |
| 抗張力 | 770 MPa | 620 MPa | 600 MPa | 800 MPa | 655 MPa |
| ブリネル硬度 | 310 | 290 | 290 | 302 | 290 |
| 降伏強度 | 550 MPa | 450 MPa | 400 MPa | 550 MPa | 450 MPa |
| 熱膨張係数 | 1E-5 1/K | 1E-5 1/K | 1E-5 1/K | 1E-5 1/K | 1E-5 1/K |
| 比熱容量 | 440 – 502 J/(kg·K) | 440 – 502 J/(kg·K) | 440 – 502 J/(kg·K) | 440 – 502 J/(kg·K) | 440 – 502 J/(kg·K) |
| 熱伝導率 | 13 – 30 W/(m·K) | 13 – 30 W/(m·K) | 13 – 30 W/(m·K) | 13 – 30 W/(m·K) | 13 – 30 W/(m·K) |
二相ステンレス鋼の分類
第一のタイプは低合金タイプで、代表的な鋼種はUNS S32304（23Cr-4Ni-0.1N）です。モリブデンを含まず、PREN値は24～25です。耐応力腐食性においては、AISI304や316の代替として使用できます。
2番目のタイプは中合金タイプに属し、代表的なブランドはUNS S31803（22Cr-5Ni-3Mo-0.15N）、PREN値は32〜33、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です。
3つ目のタイプは高合金タイプで、一般的には25%のCr、モリブデン、窒素を含み、銅やタングステンを含むものもあります。標準グレードのUNSS32550（25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N）のPREN値は38～39で、このタイプの鋼の耐食性は22%Cr二相ステンレス鋼よりも優れています。
4つ目のタイプは、モリブデンと窒素を高濃度に含むスーパー二相ステンレス鋼です。標準グレードはUNS S32750（25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N）で、一部にはタングステンと銅を含むものもあります。PREN値は40を超え、過酷な媒体条件にも適用できます。優れた耐食性と機械的総合特性を備え、スーパーオーステナイト系ステンレス鋼に匹敵します。
二相ステンレス鋼の利点
前述の通り、デュプレックス鋼は通常、その微細組織に含まれる個々の鋼種よりも優れた性能を発揮します。より正確に言えば、オーステナイト元素とフェライト元素がもたらす優れた特性の組み合わせは、様々な生産状況において、より優れた総合的なソリューションを提供します。
l 耐腐食性 – モリブデン、クロム、窒素はデュプレックス合金の耐腐食性に多大な影響を与えます。いくつかのデュプレックス合金は、304や316などの一般的なオーステナイト系ステンレス鋼と同等、あるいはそれ以上の耐腐食性能を備えています。特に、隙間腐食や孔食腐食に対して効果的です。
l 応力腐食割れ（SSC） - SSCは、温度と湿度をはじめとする様々な大気要因の結果として発生します。引張応力は、この問題をさらに悪化させます。通常のオーステナイト系ステンレス鋼は応力腐食割れに対して非常に敏感ですが、二相ステンレス鋼はそうではありません。
l 靭性 - デュプレックスは低温でもフェライト鋼よりも靭性がありますが、この点ではオーステナイトグレードの性能に匹敵するものではありません。
l 強度 – 二相合金は、オーステナイト系およびフェライト系合金の最大2倍の強度を有します。強度が高いということは、金属の厚さを薄くしても強度が維持されることを意味します。これは特に軽量化に重要です。
