社会経済の急速な発展に伴い、広大な海洋空間と豊富な海洋資源が人々の視野に入り始めています。海洋は生物資源、エネルギー資源、海洋エネルギー資源が豊富な巨大な資源の宝庫です。海洋資源の開発と利用は海洋特殊材料の研究開発と切り離すことができず、過酷な海洋環境における摩擦と摩耗は、海洋材料の応用と海洋機器の開発を制限する重要な課題です。316Lおよび2205ステンレス鋼の腐食と摩耗挙動を、海水腐食摩耗と陰極防食という2つの一般的な海水条件下で研究し、XRD、金属組織学、電気化学試験、腐食と摩耗の相乗効果などのさまざまな試験方法を使用して微細構造相変化を分析し、海水滑り摩耗がステンレス鋼の腐食と摩耗特性に及ぼす影響を分析します。研究結果は次のとおりです。
（１）高負荷時の316Lの摩耗率は低負荷時の摩耗率よりも小さい。XRDおよび金属組織分析により、316Lは海水滑り摩耗中にマルテンサイト変態を起こし、その変態効率は約60％以上であることが示された。2つの海水条件下でのマルテンサイト変態率を比較すると、海水腐食がマルテンサイト変態を阻害することがわかった。
（２）電位動的分極スキャン法と電気化学インピーダンス法を用いて、316Lの微細構造変化が腐食挙動に及ぼす影響を調べた。その結果、マルテンサイト相変態がステンレス鋼表面の不動態皮膜の特性と安定性に影響を与え、ステンレス鋼の腐食を引き起こし、耐食性が弱まることがわかった。電気化学インピーダンス（EIS）分析でも同様の結論が得られ、生成されたマルテンサイトと未変態のオーステナイトが微視的な電気的結合を形成し、それがステンレス鋼の電気化学的挙動を変化させる。
（３）物的損失316Lステンレス鋼海水中では、純粋な摩擦と摩耗による材料損失（W0）、腐食と摩耗の相乗効果（S'）、摩耗と腐食の相乗効果（S'）が含まれ、マルテンサイト相変態が各部分の材料損失に及ぼす影響の関係が説明されています。
（４）腐食および摩耗挙動22052種類の海水条件下における二相鋼の摩耗特性を調べた。その結果、高負荷下では2205二相鋼の摩耗速度が小さく、海水滑り摩耗によって二相鋼の表面にσ相が形成されたことが分かった。変形、転位、格子シフトなどの微細構造変化により二相鋼の耐摩耗性が向上し、316L鋼と比較して2205二相鋼は摩耗速度が小さく、耐摩耗性も優れている。
（５）電気化学ワークステーションを用いて、二相鋼の摩耗面の電気化学的特性を試験した。海水中で滑り摩耗させた後、二相鋼の自己腐食電位は、2205二相鋼の抵抗値が低下し、電流密度が増加しました。電気化学インピーダンス試験法（EIS）からも、二相鋼の摩耗面の抵抗値が低下し、海水腐食耐性が弱まることが分かりました。海水による二相鋼の滑り摩耗によって生成されたσ相は、フェライトとオーステナイト周辺のCrとMo元素を減少させ、二相鋼を海水腐食に対してより脆弱にし、これらの欠陥領域では孔食も発生しやすくなります。
（６）物的損失2205二相ステンレス鋼主に摩擦と摩耗による材料損失で、総損失の約80%～90%を占めます。316Lステンレス鋼と比較すると、二相ステンレス鋼の各部分の材料損失は316Lよりも小さいです。
要約すると、2205二相鋼は海水環境において優れた耐食性を有しており、海水腐食および摩耗環境での使用により適していると結論づけることができる。
投稿日時：2023年12月4日