二相ステンレス鋼とは？特徴や用途を徹底解説

二相ステンレス鋼（デュプレックスステンレス鋼）は、従来のステンレス鋼に比べて強度や耐食性に優れた素材です。

フェライト系とオーステナイト系という二つの相を併せ持つ構造が、独自の性能を生み出しています。

この記事では、二相ステンレス鋼の特徴や用途、加工性について詳しく解説します。

二相ステンレス鋼の特徴

二相ステンレス鋼は、フェライト系とオーステナイト系の二つの金属相が混ざり合っていることから、その名前が付けられました。

それぞれの長所を取り入れた「いいとこどり」のステンレス鋼です。

以下では、二相ステンレスの具体的な特徴について説明します。

フェライト系とオーステナイト系の二相構造

二相ステンレス鋼は、フェライト系ステンレスとオーステナイト系ステンレスがそれぞれ50%程度の割合で含まれています。

フェライト相は磁性を持ち、やわらかく、オーステナイト相は耐食性や延性・靭性に優れています。

この二つの金属相が共存することにより、両者の長所を兼ね備えた特性を発揮します。

高強度・高耐食性

フェライト相とオーステナイト相が組み合わさることで、強度と腐食に強いステンレス鋼が生まれます。

二相ステンレス鋼は、従来のステンレス鋼と比べて約2倍の強度を持っています。

また、塩化物による腐食や応力腐食割れに対しても強い耐性を持っており、海水や化学薬品がかかる環境でも長期間使用することが可能です。

価格が安定している

二相ステンレス鋼は、ニッケル含有量が比較的少ないため、価格の変動が少ないというメリットがあります。

ニッケルはステンレス鋼の主要な合金元素の一つですが、その価格は市場の供給と需要に大きく依存しています。

二相ステンレス自体はやや高価ではありますが、長期的なプロジェクトや大量の材料を必要とする場合などでは経済的に優れた選択肢となります。

二相ステンレスの主な用途

二相ステンレス鋼は、さまざまな産業分野で利用されています。

以下に、代表的な用途について解説します。

石油・ガス産業

二相ステンレス鋼は、石油・ガスの採掘現場で広く使用されています。

塩水やその他の腐食性物質にさらされることが多いため、高い耐食性が求められるからです。

さらに、高圧下でも耐えうる強度が必要とされるため、二相ステンレス鋼が非常に有効とされています。

化学プラント

化学プラントでは化学薬品に常にさらされるため、耐食性が最も重要な要素の一つです。

二相ステンレス鋼は、酸や塩化物に対して耐久性が高いことから、タンクやパイプ、リアクターなどの設備に使用されています。

海洋構造物

二相ステンレス鋼は、塩に対しても優れた耐食性を発揮するため、船舶や海上プラットフォーム、さらには海底ケーブルなどにも広く使用されています。

また、外的な力や振動にも強く、過酷な海洋環境においても長期間にわたって安定した性能を発揮します。

食品プラント

二相ステンレス鋼は、酸や塩分に対して優れた耐性を持っているため、食品加工ラインにも使用されています。

他のステンレス鋼と比較して、汚れや腐食が発生しにくく、清掃やメンテナンスが容易である点も魅力です。

二相ステンレス鋼の加工性

二相ステンレス鋼の加工性についてはどうなのでしょうか。

以下に、二相ステンレス鋼の主な加工方法について説明します。

切削加工

二相ステンレス鋼は固くて丈夫ですが、それゆえに加工の難しさも抱えています。

特に切削加工が困難で、「難削材」として知られています。

塑性加工

二相ステンレス鋼は、加工のしやすさが温度によって大きく変わる特徴的な材料です。

熱を加えて高温にすると、柔らかくなるので、熱間加工に向いています。

一方で、常温や低温での加工、つまり冷間加工は難しいとされています。

冷えた状態の二相ステンレス鋼はとても硬く、形を変えるためには大きな力が必要です。

また、曲げたり押したりした後に元の形に戻ろうとする「スプリングバック」も起こりやすくなります。

溶接加工

二相ステンレス鋼を溶接するのは、通常のステンレス鋼を溶接するよりも難しいとされています。

その理由は、二相ステンレス鋼の中に含まれるフェライト相とオーステナイト相のバランスが崩れやすいからです。

溶接する際、温度が変化することでバランスが崩れ、溶接した部分が壊れやすくなる可能性があります。

例えば、溶接後に急激に冷やしすぎると、一方の組織（オーステナイト）が十分に形成されず、代わりに不要な物質が出てきて、錆びやすくなってしまいます。

逆に冷やすのが遅すぎると、別の不要な物質が出てきて錆びやすくなったり、衝撃に弱くなったりします。

まとめ

二相ステンレス鋼は、フェライト系とオーステナイト系の特性を併せ持つ特殊なステンレス鋼です。

高い強度と耐食性を実現しているため、厳しい環境下での使用が求められる分野で広く採用されています。

弊社では二相ステンレス鋼の曲げ加工にも対応しておりますので、お気軽にご相談ください。