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せない関係にあり、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発展を制限する重要な問題です。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の316Lおよび2205ステンレス鋼の腐食と摩耗挙動を研究し、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、ミクロ組織の相変化を分析します。この角度から、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）316Lの高荷重下での摩耗率は、低荷重下での摩耗率よりも小さい。XRDおよび金属組織分析の結果、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%以上であることがわかった。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）ポテンショダイナミック分極走査法および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査した。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につながることが明らかになった。耐食性は低下し、電気化学インピーダンス（EIS）分析でも同様の結論に達した。また、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ことが明らかになった。
（３）物質的損失316Lステンレス鋼海水中における摩擦と摩耗による材料損失（W0）、腐食が摩耗に及ぼす相乗効果（S'）、摩耗が腐食に及ぼす相乗効果（S'）などについて説明し、マルテンサイト相変態が各部の材料損失に及ぼす影響の関係について説明します。
（４）腐食および摩耗挙動2205二相鋼の2種類の海水条件下における摩耗特性を研究した結果、2205二相鋼は高荷重下で摩耗速度が小さく、海水滑り摩耗によって二相鋼の表面にσ相が生成することが示された。変形、転位、格子シフトといった微細組織変化が二相鋼の耐摩耗性を向上させ、316L鋼と比較して、2205二相鋼は摩耗速度が小さく、耐摩耗性に優れている。
（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。海水中での滑り摩耗後、二相鋼の摩耗面の自己腐食電位は、2205二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電気化学インピーダンス試験法（EIS）からも判明しました。海水による二相鋼の滑り摩耗により生成されたσ相は、フェライトとオーステナイトの周りのCrとMo元素を減少させ、二相鋼が海水腐食を受けやすくし、これらの欠陥領域に孔食ピットも形成されやすくなります。
（６）物質的損失2205二相鋼主に純粋な摩擦と摩耗による材料損失で、全体の損失の約80%から90%を占めています。316Lステンレス鋼と比較すると、二相鋼の各部品の材料損失は316Lよりも大きくなっています。
要約すると、2205 二相鋼は海水環境での耐食性が優れており、海水腐食および摩耗環境での用途により適していると言えます。
投稿日時: 2023年12月4日