腐食概論:鋼の腐食

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    【目 次】

1.鋼構造物に用いる鋼材
 1章では,鋼橋等の陸上構造物に用いられる主な鋼材の変遷を含めた種類とその特徴について紹介する。
 1.1 「鋼材の変遷」  鋼橋に用いる鋼材の変遷について。
 1.2 「鋼材の選定」  炭素鋼材(SS材,SM材,SMA材),めっき鋼など選定時の留意点について。
 1.3 「耐候性鋼の適用」  大気中において通常の鋼に比べてちみつなさびを形成しやすく,腐食速度を低減することができるとされる耐候性鋼(atmospheric corrosion resisting steel , weathering steel)の適用検討時の留意点について。

2.主な腐食形態
 2章では,鋼橋等の陸上構造物で観察される腐食形態について,【腐食の基礎】「腐食現象の分類」と重複する内容も多いが,腐食現象理解を深めるため,鋼の腐食事例を中心に紹介する。
 2.1 「乾食」(dry corrosion)  高温の空気や腐食性ガスなど,液体状の水の作用を受けることなく,腐食性の気体と反応して生じる腐食形態の概要を紹介する。
 2.2 「湿食」(wet corrosion)  液体状態の水の存在下で起きる腐食形態の概要を紹介する。
 2.3 「全面腐食」(general corrosion)と「局部腐食」(local corrosion)  金属表面にほぼ均一に生じる全面腐食(均一腐食)と局部的に集中して生じる局部腐食の違いを解説する。
 2.4 「濃淡電池腐食」(concentration cell corrosion)  局部腐食の一種で,金属表面に接触する水溶液中のイオンや溶存酸素の濃度が局部的に異なるために生じた電池による腐食について解説する。
 2.5 「異種金属接触腐食」(bimetallic corrosion, galvanic corrosion)  局部腐食の一種で,ガルバニック腐食ともいわれる異種金属が直接接続されて,両者間に電池が構成された時に生じる腐食について解説する。
 2.6 「すき間腐食」(crevice corrosion) 濃淡電池腐食の一種で,金属又は金属と他の材料との間にすき間が存在する場合,すき間の内外においてイオン,酸素などの濃淡電池が構成されて生じる腐食について解説する。なお,用語のイメージから比較的安易に用いられる用語であるが,誤解した使われ方も多い。
 2.7 「孔食」(pitting corrosion) 局部腐食の一種で,金属内部に向かって孔状に進行する腐食について解説する。なお,明確な定義が無いため,不適切な用語の使い方もある。一般的には,ステンレス鋼やアルミニウムなど不動態化した金属で観察されることの多い現象である。
 2.8 「粒界腐食」(intergranular corrosion ) 金属の結晶粒と結晶粒の界面は,結晶格子の乱れた領域であり,不純物も集まり易い。
 ある種の合金(オーステナイト系ステンレス鋼や銅を含むアルミニウム合金など)が不適切な熱影響を受けたときに問題となる結晶粒界の選択的腐食による損傷を紹介する。
  
3.機械特性に直接影響する腐食現象
 3章では,金属の機械特性に直接影響する腐食現象として,「応力腐食割れ」,「水素脆化(遅れ破壊)」,「腐食疲労」,「エロージョン・コロージョン」,「キャビテーション・コロージョン」及び「フレッティングコロージョン」を紹介する。
 3.1 「応力腐食割れ(SCC)」(stress corrosion cracking) 腐食と引張応力との相乗作用によって金属材料に割れを生じる現象について解説する。
 3.2 「水素脆性」(hydrogen embrittlement) 遅れ破壊(delayed fracture)ともいわれ,腐食,酸洗い,電解,溶接などによって生じた水素(原子状水素)が金属中に吸蔵されて,材質がもろくなる現象について解説する。
 3.3 「腐食疲労」(corrosion fatigue) 腐食と繰り返し応力との相乗作用によって,腐食しない条件での金属疲労試験結果より少ない繰り返し数で割れが生じるとともに,疲労限が認められない現象について解説する。
 3.4 「エロージョン・コロージョン」(erosion corrosion) 流動する水,土砂などの環境物質の摩耗作用と腐食作用の相乗作用によって金属に生じる損耗について解説する。
 3.5 「キャビテ-ション・コロージョン」(cavitation corrosion) とは,金属表面でこれに接触する液体の圧力の繰返し変動によって気泡の発生,崩壊が起こることによって金属に生じるキャビテーション損傷(cavitation damage)によって酸化皮膜(不動態皮膜)が破壊され,損傷が促進される現象について解説する。
 3.6 「フレッティング・コロージョン」(fretting corrosion) 擦過(さっか)腐食ともいい,空気中で金属とそれに接触する金属又は他の物質との接触面で微小滑りが繰り返し起こるとき,金属表面に生じる腐食について解説する。

4.鋼の腐食生成物
 鉄の腐食で生成される主な酸化物として酸化鉄(iron oxide),水酸化鉄(iron(II) hydroxide),オキシ水酸化鉄(iron(III) oxide-hydroxide , ferric oxyhydroxide)を紹介する。

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