二相ステンレス鋼

二相ステンレス鋼^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}はステンレス鋼の一種です。これらの鋼は、冶金学的構造がオーステナイト（面心立方格子）とフェライト（体心立方格子）の2つの相からなり、ほぼ等しい割合で存在するため、二相（またはオーステナイト・フェライト）鋼と呼ばれています。

二相ステンレス鋼は、 A2/304やA4/316などの標準的なオーステナイト系ステンレス鋼よりも、特に塩化物応力腐食や塩化物孔食に対する耐食性が高く、強度も高い。オーステナイト系ステンレス鋼と比較した場合の主な組成の違いは、二相ステンレス鋼はクロム含有量が 20～28% と高く、モリブデン含有量が最大 5% と高く、ニッケル含有量が最大 9% と低く、窒素含有量が 0.05～0.50% である。ニッケル含有量が低いことと強度が高いこと (より薄い断面を使用できる) の両方により、コスト面で大きなメリットがある。二相ステンレス鋼は強度も高い。例えば、304型ステンレス鋼の0.2%耐力は280MPa （41ksi ）程度、22%Cr二相ステンレス鋼の0.2%耐力は最低でも450MPa （65ksi ）、スーパー二相ステンレス鋼の0.2%耐力は最低でも550MPa （80ksi ）である。^{[ 6 ]}      

二相ステンレス鋼は、海洋石油・ガス産業において配管システム、マニホールド、ライザーなどに広く使用されており、石油化学産業においてはパイプラインや圧力容器などに使用されている。

二相ステンレス鋼は通常、孔食耐性に基づいて3つのグループに分けられ、孔食耐性当量数PREN = %Cr + 3.3 %Mo + 16 %Nで特徴付けられます。^{[ 7 ]}

標準デュプレックス（PREN範囲： 28～38）

一般的にはEN 1.4462（2205とも呼ばれる）グレードです。これは中程度の特性の典型例であり、おそらく今日最も広く使用されているグレードです。

スーパーデュプレックス（PREN範囲： 38～45）

一般的にEN 1.4410グレードから、後に石油・ガス産業や化学産業の特定の要求を満たすために開発されたいわゆるハイパーデュプレックスグレード（PREN：>45）までが使用されています。これらは優れた耐食性と強度を提供しますが、Cr、Mo、N、さらにはWの含有量が高いため、金属間化合物の形成が促進され 、鋼の耐衝撃性が大幅に低下するため、加工がより困難です。加工不良は性能低下につながるため、ユーザーは評判の良いサプライヤー/加工業者と取引することをお勧めします。^{[ 8 ]}用途には、深海石油生産が含まれます。

低脂肪デュプレックスグレード（PREN値： 22～27）

一般的にEN 1.4362グレードは、近年、特に建築・建設業界など、それほど高い要求が求められない用途向けに開発されました。耐食性は標準的なオーステナイト系グレードEN 1.4401に近く（応力腐食割れに対する耐性は優れています）、機械的特性も優れています。これは、強度が重要な場合に大きな利点となります。例えば、橋梁、圧力容器、タイバーなどが挙げられます。

EN 10088-1 (2014) 規格のグレードの化学組成は、以下の表に示されています。^{[ 9 ]}

欧州規格EN 10088-3 (2014) ^{[ 9 ]}に基づく機械的特性（製品厚さ160mm未満の場合 ）：

*厚さが5 mm (0.20インチ)以下の場合  

最小降伏応力値は、オーステナイト系ステンレス鋼の約2倍である。

したがって、室温での機械的特性が重要な場合、二相ステンレス鋼はより薄い断面形状を実現できるため、魅力的な材料となる。

128時間時効硬化させた二相ステンレス鋼の電子後方散乱回折マップ。フェライト相がマトリックスを形成し、オーステナイト粒が散在している。フェライト相の体積分率は58%である。^{[ 11 ]}

オーステナイト粒を除いたEBSDマップ（白色）。スケールバーは500μm。色は結晶方位を示し、右下隅の逆極点図から取得した。 ^{[ 12 ]}

二相ステンレス鋼は、優れた耐酸化性を有するため産業界で広く使用されていますが、フェライト粒の大きさが大きいため靭性が限られており、280～500  ℃の温度範囲、特に475  ℃では硬化および脆化傾向があり、過飽和固体フェライト溶液のスピノーダル分解によりFeリッチナノ相（${\displaystyle {\acute {a}}}$）およびCrリッチナノ相（${\displaystyle {\acute {a}}{\acute {}}}$）とともにG相析出が起こり、^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}フェライト相がマイクロクラックの優先的な発生場所となる。^{[ 16 ]}

二相ステンレス鋼は、熱間成形後、室温までできるだけ早く冷却して、室温での耐衝撃性や耐食性を著しく低下させる金属間化合物（特にシグマ相）の析出を避ける必要がある。^{[ 17 ]}

合金元素であるCr、Mo、W、Siは、安定性を高め、金属間化合物の形成を促進します。そのため、スーパーデュプレックス鋼は、リーンデュプレックス鋼よりも高温加工温度範囲が広く、冷却速度も速くなります。

二相ステンレス鋼は、通常、高い機械的特性と良好から非常に高い耐食性（特に応力腐食割れに対する耐性）のために選ばれます。

• 建築
  • ストックホルムのウォーターフロントの建物^{[ 18 ]}
  • ルーブル・アブダビ^{[ 19 ]}
  • サグラダ・ファミリア^{[ 20 ]}
• インフラストラクチャー：
  • ヘリックス・ブリッジ、シンガポール^{[ 21 ]}
  • カラ・ガルダナ橋^{[ 22 ]}
  • 香港・珠海・マカオ大橋と海底トンネル^{[ 23 ]}
  • 防波堤、桟橋など
  • トンネル
• 石油・ガス：
  • フローライン、マニホールド、ライザー、ポンプ、バルブなど、幅広い機器^{[ 24 ]}
• パルプと紙：
  • 消化槽、圧力容器、液タンクなど^{[ 25 ]}
• 化学工学：
  • 圧力容器、熱交換器、凝縮器、蒸留塔、攪拌機、海洋化学タンカーなど^{[ 26 ]}
• 水：
  • 海水淡水化プラント、大型貯水タンク、廃水処理施設^{[ 27 ]}
• 再生可能エネルギー：バイオガスタンク
• 移動手段：路面電車とバスのフレーム、タンクトラック、鉄鉱石貨車^{[ 5 ]}
• エンジニアリング：ポンプ、バルブ、継手、スプリングなど
• 二相ステンレス鋼および超二相ステンレス鋼は、棒鋼、パイプ、板鋼、フランジ、継手、締結部品など、さまざまな製品形態で市販されています。これらの鋼種は、機械的強度と耐食性に基づいて選定され、頻繁に使用されます。これらの製品形態と鋼種は、化学処理、海洋、オフショア環境など、幅広い産業用途に対応しています。

• 時効硬化処理を施した二相ステンレス鋼
• スピノーダル分解

• TMRステンレス。二相ステンレス鋼の製造に関する実践的ガイドライン。第3版。国際モリブデン協会（IMOA）；2014年。