腐食環境中で引張応力負荷を受けるステンレス鋼の電気化学特性評価

摘要

ステンレス鋼は機械的性質，加工性，溶接性を備え，特に耐食性を著しく向上させた合金であり，広く使用されている．合金元素はCrとNiが主になっており，特にCr量が10%以上の場合が多い．表面に形成されたCrを主成分とする数nmの不働態皮膜が耐食性の本質である．環境中の塩化物イオンの影響で不働態皮膜が損傷し，孔食などの腐食を生じることがある．不働態皮膜の欠陥部に活性アニオン，とくにCl~-が進入してピットを生じ，隙間腐食と同様の機構で，周囲の酸化物でおおわれた大きな面積のカソード領域との間に局部電池を作って孔食が進む．この状態からさらに引張や疲労などの負荷がかかると，孔食部に応力集中がかかり，き裂が発生する．き裂が進展すると，最終的に応力腐食割れや腐食疲労を引き起こす．よって，応力腐食割れや腐食疲労などの腐食挙動を定量的に予測評価できれば，材料を安全かつ効率的に使用でき，省資源化にも貢献できる．本研究では，ステンレス鋼やアルミニウム合金の腐食疲労や応力腐食割れによる破壊挙動を予測するシミュレーション技術の開発を最終目的とし，その初期段階として，腐食環境下でオーステナイト系ステンレス鋼SUS304の電気化学特性に対する引張負荷の影響を評価する．