凝固モードおよび凝固形態を考慮した316ステンレス鋼の凝固割れ感受性に対する数値解析－凝固·偏析モデルによる高温割れシミュレーション

摘要

SUS304およびSUS316などのオーステナイト系ステンレス鋼は様々な産業分野において適用されているが，一般に，溶接時の高温割れ（特に，凝固割れ）感受性が高いことが知られている．このため，同鋼の溶接では，凝固割れ防止の観点から，溶接凝固の際にδフェライト相が晶出するよう溶加材を設計している．凝固割れの発生は溶接凝固現象と密接に関連していることから，オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の凝固現象に関しては，これまで非常に多くの調査·検討がなされ，凝固組織，凝固モード·凝固形態，δフェライト晶出，さらに，これらに及ぼす鋼材組成や溶接条件などの影響について明らかにされている．その結果，多くのオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属では，オーステナイト／フェライト二相凝固となるが，凝固モード遷移に伴いδフェライト晶出量のみならず凝固形態も変化する可能性が示唆されている．すなわち，凝固モードがFA→AFに変化するとδフェライト量が減少し，一般にAFモード凝固では分離共晶的に，FAモード凝固では包共晶あるいは分離共晶的に第二相が晶出するものと理解されている．このため，同鋼の凝固割れを理解するためには，凝固モード，凝固形態およびδフェライト量（凝固完了時）が凝固割れ感受性に及ぼす影響を系統的に解明する必要がある．しかしながら，オーステナイト系ステンレス鋼の凝固モード，凝固形態およびδフェライト晶出量を独立に変化させ，凝固割れ感受性に及ぼす影響を実験的に評価することは不可能である．