最適化 ステンレス鋳造部品 耐食性と機械的特性を向上させるには、材料の選択、鋳造プロセスの最適化、後処理技術、アプリケーションシナリオ分析などの多くの側面が関係します。具体的な最適化手段と技術的パスは次のとおりです。
適切なステンレス鋼素材を選択してください
主要な要素の割合を調整する
クロム (Cr) 含有量を増やす (18%-25%): 鋳物の耐酸化性と耐食性を強化します。
ニッケル (Ni) 含有量を増やす (8% ～ 12%): 材料の応力腐食割れに対する耐性が向上し、靭性が向上します。
重要な微量元素を追加する
モリブデン (Mo): 孔食および隙間腐食に対する耐性が大幅に向上し、特に高塩化物環境に適しています。
窒素（N）：機械的強度を高め、耐局部腐食性を向上させます。
チタン (Ti) またはニオブ (Nb): 特に溶接後の粒界腐食を防止します。
用途シナリオに応じて鋼種を選択
オーステナイト系ステンレス鋼 (304、316 など): 優れた総合特性があり、ほとんどの環境に適しています。
二相ステンレス鋼 (2205 など): 高強度と優れた耐食性を兼ね備え、化学環境や海洋環境に適しています。
析出硬化型ステンレス鋼（17-4PHなど）：高強度、耐食性に優れ、航空宇宙分野や医療分野などで使用されます。
鋳造プロセスを最適化する
金属純度の向上
真空溶解またはエレクトロスラグ再溶解プロセスを使用して、材料内のガスや介在物を削減し、鋳物の密度を向上させます。
注湯システムの最適化
注湯ライザーと排気チャンネルを適切に設計して、気孔や引け巣などの欠陥を減らし、鋳造品質を向上させます。
冷却速度の制御
金型材質や冷却媒体を調整することで、鋳物内部の粗粒や不均一な粒を回避し、材質の均一性を向上させることができます。
数値シミュレーション技術
コンピューター シミュレーション ソフトウェア (ProCAST など) を使用して、凝固プロセス中の温度場と応力分布を予測し、設計計画を最適化します。
結晶粒の微細化
鋳造プロセス中に結晶粒微細化剤 (希土類元素など) が添加され、鋳物の微細構造が改善され、それによって機械的特性と耐食性が向上します。
熱処理プロセスの改善
溶体化処理
プロセスの重要なポイント
鋳物を適切な温度（1050℃～1150℃）に加熱し、十分な時間保持した後、急冷して炭化物を溶解し、オーステナイト組織を復元します。
パフォーマンスの向上
粒界腐食を解消し、耐食性を向上させます。
微細構造を均質化し、靭性と引張強度を高めます。
老化治療
適用範囲
析出硬化型ステンレス鋼は、時効処理を行うことで強化相を析出させ、強度と硬度を大幅に向上させます。
典型的な温度
450℃～550℃の時効処理により、一定の靭性を維持しながら機械的特性を向上させることができます。
表面処理技術
不動態化処理
原理
鋳物の表面に安定した酸化クロムの不動態皮膜を形成し、耐食性を向上させます。
プロセスの最適化
厳密に制御された温度と時間条件下で、硝酸、クエン酸、またはその他の環境に優しい不動態化溶液を使用してください。
メッキまたはコーティングの保護
よく使われるテクニック
鋳物の表面にニッケルまたはクロムを電気めっきし、表面の耐食性を高めます。
極端な腐食環境に対処するには、フッ素コーティングまたはセラミックコーティングを使用してください。
注意事項
局所的な脆弱性による腐食を避けるために、コーティングの厚さは均一である必要があります。
機械的強化
ショットピーニング
高硬度粒子を溶射することにより、表面の残留応力状態が改善され、疲労強度と耐孔食性が向上します。
電解研磨
表面仕上げを改善し、表面の亀裂や微細な欠陥を減らし、局所的な腐食の可能性を減らします。
テストと品質管理
非破壊検査
超音波検査: 気孔や亀裂などの鋳造品の内部欠陥を特定し、内部の気密性を確認します。
X 線検査: 複雑な構造の鋳造品に隠れた欠陥がないか確認します。特に高精度の部品に適しています。
耐食性能試験
塩水噴霧試験: 腐食性の高い環境での耐食性をシミュレートします。
電気化学腐食実験: 材料の耐食性を評価するために、鋳物の電気化学的性能パラメータ (耐孔食電位など) を決定します。
機械的特性試験
引張試験：鋳物の引張強さと延性を試験します。
衝撃試験：特に低温環境下での鋳物の靭性を評価します。
アプリケーションと最適化の設計
使用環境に最適化
化学産業: 高酸およびアルカリ環境に対応するには、高モリブデン オーステナイト系ステンレス鋼 (316L など) を使用します。
海洋分野：二相ステンレス鋼を使用し、孔食や隙間腐食を防止します。
食品産業: 溶接領域の粒界腐食を軽減するには、低炭素ステンレス鋼 (304L など) を使用します。
構造設計の改善
応力集中の軽減: 鋳物の形状を最適化して、鋭利なコーナーや遷移領域での局所的な腐食や亀裂を回避します。
肉厚の差を減らす: 均一な肉厚を維持し、耐食性に対する熱応力の影響を軽減します。
材料を科学的に選択し、鋳造プロセスを改善し、熱処理と表面処理を強化することにより、ステンレス鋼鋳物の耐食性と機械的特性を大幅に向上させることができます。同時に、最適化ソリューションは、費用対効果とパフォーマンスの最適なバランスを達成するために、特定の使用シナリオとパフォーマンス要件に基づいて調整する必要があります。
