なぜステンレス鋼管に溶体化処理が必要なのでしょうか?

溶体化処理は炭化物溶体化処理とも呼ばれ、加工部品を1010℃以上に加熱して炭化物析出物（ステンレス鋼固溶体からの炭素）を除去し、その後、通常は水冷で急冷し、炭化物をステンレス鋼固溶体に戻す処理です。溶体化処理は、合金鋼とステンレス鋼に適用できます。 304ステンレス 鋳物では、溶体化処理により炭化物不純物のない均一な微細組織を生成できます。一般的に、ステンレス鋼管を約950〜1150℃に長時間加熱して、炭化物とさまざまな合金元素をオーステナイトに完全に均一に溶解させ、その後、急速に急冷して炭素と他の合金元素が後から沈殿することで純粋なオーステナイト組織が得られます。ステンレス鋼管に溶体化処理が必要なのはなぜかという疑問が生じます。まず、溶体化処理の機能を知っておく必要があります。

均一な金属組織

これは特に原材料にとって重要です。熱間圧延鋼管の圧延温度と冷却速度の不一致は、組織に同じ結果をもたらします。高温で原子の活動が増加すると、σが溶解して化学組成が均一になる傾向があり、その後急速冷却すると均一な単相組織が得られます。

 

加工硬化の排除

固溶体化処理により、ねじれた格子が復元され、壊れた結晶粒が再結晶化されます。鋼管の内部応力と引張強度が減少し、伸び率が増加して連続冷間加工が容易になります。

 

耐腐食性の向上

ステンレス鋼の耐食性は炭化物の析出とともに低下しますが、固溶化処理後に鋼管の耐食性は最高に戻ります。温度、保持時間、冷却速度はステンレス鋼の固溶化処理における最も重要な要素です。

固溶温度は化学成分に依存します。一般的に、合金元素が多く含有量が多いグレード、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、固溶温度もそれに応じて高くする必要があります。固溶温度を上げ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。

ただし、316Ti などの例外もあります。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に完全に溶解し、Cr23C6 の形で粒界に析出し、その後の冷却で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) が分解して固溶するのを防ぐには、固溶温度を低くすることが推奨されます。