二相ステンレス鋼におけるシグマ相脆化

物理化学的作用機構

二相ステンレス鋼では、特定の条件下で鉄、クロム、モリブデンからなる硬く脆い金属間化合物相が形成される。この相は元素の拡散速度の違いによって生じ、高温または冷却が遅すぎる場合に顕著になることがある。

冶金学的関連性と溶接リスク

シグマ相の脆化は溶接部を劇的に硬化させ、靭性と弾性を大きく損なう。これにより割れや高温割れの感受性が高まる。さらに、新しい相は腐食環境に対する感受性が高いため、耐食性も低下する。

現場実務と対処指示

シグマ相脆化を避けるには、溶接部の冷却速度を管理することが重要だ。これは溶接方法と溶接パラメータの最適な選択によって達成できる。二相ステンレス鋼には、より冷たい冷却か、溶接後熱処理（PWHT）の使用が推奨される。PWHTでは溶接後に一時的に高温に上げ、その後徐々に冷却する。これにより硬い相の形成が防がれ、ビードの靭性と耐食性が向上する。