オーステナイト系ステンレスと耐食性の関係
オーステナイト系ステンレスSUS304/SUS316等は、錆びにくく、加工性にも優れることから、
食品機械、化学装置、医療分野など、高い耐食性が求められる用途で広く使用されています。
しかし、「ステンレス＝必ず錆びない」というわけではありません。
実際には、加工や加熱の履歴によって耐食性が大きく左右される材料です。
その代表的な現象が、鋭敏化や加工応力です。
鋭敏化とは何か
鋭敏化とは、オーステナイト系ステンレスを
ある温度域で加熱・保持した際に、耐食性が低下する現象を指します。
「鋭敏化」要因としては、炉内で約800℃～850℃に加熱保持された場合（主に応力除去焼鈍）溶接加工などによる部分的な加熱時に発生しやすいです。
この状態では、目では見えない材料内部の結晶粒の境目付近から腐食しやすくなります。
特に、溶接後・熱間加工後・中温域での長時間使用といった条件では、鋭敏化が起こりやすくなります。
外観上は問題がなくても、使用環境によっては結晶粒界と呼ばれる部分から腐食が進行し、思わぬ早期劣化につながることがあります。
鋭敏化が問題となる理由
鋭敏化による腐食は、表面全体が均一に錆びるのではなく、材料内部の弱くなった部分から進行するのが特徴です。
そのため、発見が遅れ→強度低下につながり→突発的な破損を招く、といったリスクがあります。
特に食品・薬品・化学関連設備など、安全性や清浄性が求められる分野では、鋭敏化対策は非常に重要です。
固溶化処理の役割
固溶化処理とは、オーステナイト系ステンレスを高温まで加熱し、その後急冷することで、材料内部の状態を均一な組織に戻す処理です。
一般的な焼入れ鋼は、加熱保持後に急冷することで組織がマルテンサイト化（焼入れ組織化）し、材料全体が硬化します。
この硬化によって高い強度や耐摩耗性が得られますが、その一方で内部応力が大きくなりやすいという特徴があります。
一方、オーステナイト系ステンレス鋼は、同様に加熱後に急冷してもマルテンサイト化せず、組織はオーステナイトのまま維持されます。
そのため、焼入れ鋼のように硬化することはなく、処理後の硬さはおおよそ Hv150～200程度にとどまります。
この加熱・急冷の工程は、硬化を目的としたものではなく、加工や溶接によって生じた内部応力の除去や、
材料内部の組織を均一な状態に戻すことを主な目的としています。
特にオーステナイト系ステンレスでは、これは耐食性を維持・回復するための重要な処理となります。
適切に固溶化処理を行うことで、鋭敏化の原因となる偏りを解消、耐食性を本来の状態に回復、加工や溶接による影響を改善、荒加工による応力を除去することになります。
つまり、固溶化処理はオーステナイト系ステンレスの耐食性やポテンシャルを守るための基本処理と言えます。
時効硬化処理前に固溶化処理を行う
一部のステンレス鋼では、強度を高めるために時効硬化処理が行われます。
この時、時効硬化処理の前に必ず固溶化処理を行う必要があります。
時効硬化系ステンレスに時効硬化処理を行う前工程として、固溶化処理を施すことで「析出物をいったん完全に固溶させた状態」を作ることが不可欠です。
多くの時効硬化系ステンレス鋼は、出荷時に固溶化処理が施されていおりますので、ステンレス鋼の時効硬化処理のご用命の前には鋼材メーカーに確認することも必要です。
固溶化処理は、時効硬化処理の効果を最大限に引き出すための準備工程としても重要な役割を果たしています。
まとめ
オーステナイト系ステンレスの耐食性は、材料そのものだけでなく、どのような熱履歴を経ているかによって大きく変わります。
鋭敏化を防ぎ、材料本来の性能を維持するためには、適切な固溶化処理が欠かせません。
また、時効硬化処理を行う場合にも、事前の固溶化処理が品質と信頼性を左右する重要な工程となります。
当社では、用途や加工履歴を踏まえた最適な固溶化処理をご提案しています。
又、固溶化処理による急冷により変形が生じます、そのため加工形状や用途により固溶化処理を実施することが出来ない案件につきましては、材料選定からお手伝いさせていただくこともございます。
オーステナイト系ステンレスの耐食性や熱処理でお悩みの際は、ぜひお気軽にご相談ください。