粒界腐食
粒界腐食が問題となる代表的な材料がステンレス鋼である。ステンレス鋼の粒界腐食は、ステンレス鋼開発当時から既に問題として知られていた。ステンレス鋼の粒界腐食の多くは、次のような材料の鋭敏化によって引き起こされる。ステンレス鋼はクロムを含むことで耐食性を向上させた材料である。しかし、炭素とクロムは互いに結合しやすいため、高温になると組織中の炭素とクロムが化合し、Cr23C6 のようなクロム炭化物が粒界に析出する。クロム欠乏域の耐食性は低いので腐食環境では選択的に腐食が進み、ステンレス鋼の粒界腐食が起きるようになる。
ある高温である時間保持したときに鋭敏化するかどうかをプロットして、縦軸を温度、横軸をその温度の保持時間に取って、図中にその温度と保持時間で鋭敏化を起こすかどうかを示した図を、TTS曲線や鋭敏化曲線などという。ここで、TTS は Time(時間)、Temperature(温度)、Sensitization(鋭敏化)の略である。オーステナイト系ステンレス鋼の SUS 304 の例では、550 °C から 800 °C の温度域で保持すると、または高温からこの温度域を徐冷して通過すると、組織が鋭敏化される。利用においては試験評価方法や試料履歴に注意が必要だが、ステンレス鋼の各鋼種ごとにTTS曲線がこれまでに数多く公表されている。
ステンレス鋼の鋭敏化の対策としては、次の3つが挙げられる。炭素含有量を 0.02 % 以下や 0.001 % 以下の水準まで少なくし、クロム炭化物の生成を抑制する。ニオブやチタンなどを添加し、これら元素と含有炭素を化合させてクロム炭化物を生成させないように炭素を固定する。材料組織が鋭敏化してしまった場合は、溶体化処理を施して鋭敏化組織を解消する。
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