析出硬化系ステンレス鋼

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析出硬化系ステンレス鋼(せきしゅつこうかけいステンレスこう)とは、特定の元素を添加して母相中に析出させることで硬化させるステンレス鋼の一種である。析出硬化型ステンレス鋼とも呼ばれ、英語名は precipitation hardening stainless teel で PHステンレス鋼とも呼ばれる[1]。ステンレス鋼の金属組織別分類の一つで、他には「フェライト系ステンレス鋼」「マルテンサイト系ステンレス鋼」「オーステナイト系ステンレス鋼」「オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼」がある[2]。オーステナイト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼と同じクロム・ニッケル系ステンレス鋼の一種に分類される[3]

析出硬化系ステンレス鋼には、母相の種類に応じて「マルテンサイト系」「オーステナイト系」「セミオーステナイト系」「オーステナイト+フェライト二相系」の4種類が存在する[1]。ただし、最後のオーステナイト+フェライト二相系は製造上および性能上の理由からほとんど使われておらず、前の3つが代表的な析出硬化系ステンレス鋼の種類である[4]。それぞれ、マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼、オーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼、セミオーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼などと呼ぶ[5]

チタンアルミニウムモリブデンなどが、析出硬化系ステンレス鋼において析出硬化を起こすために使われる合金元素である[6]。これらの金属間化合物が母相に分散・析出することで硬化を起こす[7]。高強度でありながら、耐食性、延性、溶接性が並存するステンレス鋼種である[7][6]。原料および製造コストが高いため、ステンレス鋼の中で析出硬化系ステンレス鋼は高価な部類に入る[7]。使用例としては、航空機のエンジン付近、油圧機器部、脚部などで析出硬化系ステンレス鋼が使われている[8]

代表的な析出硬化系ステンレス鋼種の一つが「17-4PH」と呼ばれる鋼種で、クロム 17 %、ニッケル 4 %、銅 4 % を基本組成とするマルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼である[9]。17-4PH に固溶化処理後に570-590℃で4時間時効処理する熱処理条件の例では、引張り強さが 1138 MPa、0.2%耐力が 1034 MPa、伸びが 16 %、ロックウェル硬さが HRC 38 となっている[10]

1929年に、ウィリアム・ジャスティン・クロール英語版がチタニウムを添加して析出硬化させたステンレス鋼種が、最初に開発された析出硬化系ステンレス鋼とされる[11]。その後1960年代までにかけて、マルテンサイト系、オーステナイト系、セミオーステナイト系、オーステナイト+フェライト二相系の一通りの鋼種が発明された[12]

出典[編集]

  1. ^ a b 谷野・鈴木 2013, p. 202.
  2. ^ How many types of stainless steel are there?”. British Stainless Steel Association. 2018年1月13日閲覧。
  3. ^ 田中 2010, p. 26.
  4. ^ ステンレス協会 1995, pp. 640–641.
  5. ^ ステンレス協会 1995, pp. 641, 646, 651.
  6. ^ a b Lai Leuk et al. 2012, p. 64.
  7. ^ a b c 野原 2016, p. 35.
  8. ^ ステンレス協会 1995, p. 1281.
  9. ^ ステンレス協会 1995, p. 642.
  10. ^ ステンレス協会 1995, p. 643.
  11. ^ Cobb 2010, p. 191.
  12. ^ 鈴木 2000, pp. 125&nash:132.

参照文献[編集]

  • ステンレス協会(編)、1995、『ステンレス鋼便覧』第3版、 日刊工業新聞社 ISBN 4-526-03618-8
  • 野原 清彦、2016、『ステンレス鋼大全』初版、 日刊工業新聞社〈技術大全シリーズ〉 ISBN 978-4-526-07541-4
  • 田中 良平(編)、2010、『ステンレス鋼の選び方・使い方』改訂版、 日本規格協会〈JIS使い方シリーズ〉 ISBN 978-4-542-30422-2
  • 鈴木 隆志、2000、『ステンレス鋼発明史』初版、 アグネ技術センター ISBN 4-900041-80-7
  • 谷野 満・鈴木 茂、2013、『鉄鋼材料の科学 : 鉄に凝縮されたテクノロジー』第3版、 内田老鶴圃〈材料学シリーズ〉 ISBN 978-4-7536-5615-8
  • Harold M. Cobb, ed (2010). The History of Stainless Steel. ASM International. ISBN 978-1-61503-010-1. 
  • Joseph Ki Leuk Lai, Kin Ho Lo, Chan Hung Shek, ed (2012). Stainless Steels: An Introduction and Their Recent Developments. Bentham Science Publishers. doi:10.2174/97816080530561120101. ISBN 978-1-60805-305-6.