第4章 マクロレーザープロセシング

7. 非平衡金属組織形成およびアモルファス相の結晶

著者:河野 渉

1. 非平衡金属組織形成

1.1 概要

 金属材料はその組成と温度によって各種の相変態を生じて、熱力学的に安定な平衡状態にあろうとするが、高温状態から急激に冷却された場合には、安定相の形成が不十分となり、非平衡状態を示すことがある。安定相の形成によって材質の劣化が生じるような場合には、意図的に非平衡状態にすることも一つの対策となる。このような非平衡状態を再現するには、レーザー照射によって金属材料表面を急熱急冷する表面処理が有効な方法である。
 その具体的な例として、レーザーを用いた脱鋭敏化処理をここで紹介する。この処理はオーステナイト系ステンレス鋼SUS304に有効な手法である。オーステナイト系ステンレス鋼は550〜850°Cの温度域に加熱されるとCr炭化物が粒界に析出し、Cr欠乏層を形成することによって耐食性が劣化する。この現象は鋭敏化と言われており、オーステナイト系ステンレス鋼の溶接熱影響部にも発生し、粒界腐食や応力腐食割れの原因の一つとされている。
 このように鋭敏化した領域にレーザー照射による急熱急冷処理を施し、加熱過程でCr炭化物を固溶させた後、急冷過程でCr炭化物の再析出を防止する手法をレーザ一脱鋭敏化処理という1,2)
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