腐食概論:鋼の腐食

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         【応力腐食割れ(SCC)】

 断面欠損に至らない程度の腐食(目視観察で検知できない程度)であっても,引張応力(外力,残留応力)が,その材料の引張強さ以下でも割れや破断に至ることがある。この現象の一つに,応力腐食割れがある。
 応力腐食割れは,金属結晶粒を横断するように進む粒内割れ,又は貫粒割れ(trans-granular cracking)と,結晶粒界に沿って割れる粒界割れ (inter-granular cracking)に分けられる。
 応力腐食割れには,次の項で解説する水素脆化を含めていう場合と,分けていう場合がある。ここでは分けて扱う。
 応力腐食割れの発生には,その金属(合金)に固有の腐食環境でしか生じないという特徴がある。また,割れを発生させる最小の応力(限界応力)が存在し,それ以下の応力では腐食割れを起こさないのも特徴である。
 炭素鋼では高温,高濃度の苛性アルカリ水溶液や硝酸塩水溶液で粒界割れが発生する。
 オーステナイト系ステンレス鋼では,高温の塩化物イオンを含む環境で粒内割れを起こすことが多い。
 現時点では,割れが発生する塩化物イオン濃度の下限や温度などに関して明確になっていない。また,高温の純水環境となる原子炉内のステンレス鋼でも応力腐食割れが観察されている。このように,応力腐食割れの機構については十分に解明されていないことが多い。
 鋭敏化したステンレス鋼では,粒界割れを起こすことも多いが,粒界腐食とは異なる機構で割れていると考えられている。フェライト系ステンレス鋼はオーステナイト系ステンレス鋼より応力腐食割れに対する感受性が小さい。
 アルミニウム合金は,海水,塩水などの環境で,粒界腐食と同様の条件で粒界割れに至ることが知られている。しかし,その機構については明確にされていない。
 銅合金は,アンモニウムイオンが存在すると粒界割れを生じやすいことが知られている。

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