21-6-9 ステンレス鋼：特性と主要な用途

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21-6-9 ステンレス鋼（ナイトロニック 40）は、オーステナイト系ステンレス鋼に分類され、高強度、優れた耐腐食性、良好な溶接性のユニークな組み合わせが特徴です。このグレードにおける主な合金元素には、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）、およびマンガン（Mn）が含まれており、全体の性能特性に大きく寄与しています。

包括的概要

ナイトロニック 40 はその高強度と摩耗および腐食に対する抵抗性に特徴付けられ、さまざまな要求の厳しい用途に適しています。この合金はおおよそ21%のクロム、6%のニッケル、9%のマンガンを含み、窒素などの微量元素が機械的特性を向上させます。

ナイトロニック 40 の最も重要な利点の一つは、特に塩素環境におけるピッティングおよび隙間腐食への優れた抵抗性です。これは、海洋用途や塩水にさらされることが一般的な他の環境に非常に適しています。さらに、その高い強度対重量比は、構造の完全性を損なうことなく、材料の使用を減少させることを可能にします。

しかし、ナイトロニック 40 には制限があります。標準的なステンレス鋼と比較してコストが高いため、一部の用途には不利になることがあります。さらに、加工性は良好ですが、低合金鋼と比べて容易に加工できないため、生産コストが増加することがあります。

歴史的に、ナイトロニック 40 は航空宇宙、海洋、および化学処理といった業界でそのユニークな特性が完全に活用されてきました。特に高性能と信頼性が求められる特殊用途において、その市場での地位は強固です。

別名、規格、および同等品

標準機関 指定/グレード 発祥国/地域 備考/コメント
UNS S21900 USA AISI 316に最も近い同等品ですが、特性が向上しています。
AISI/SAE 21-6-9 USA 高強度と耐腐食性で知られています。
ASTM A240/A240M USA クロムおよびクロム-ニッケル ステンレス鋼の板、シート、ストリップの標準仕様。
EN 1.3964 Europe AISI 316に類似していますが、マンガン含有量が高いです。
JIS SUS 329J3 日本 成分の違いはわずかです。

ナイトロニック 40 の最も近い同等品である AISI 316 は、マンガン含有量が低いため、特定の腐食環境での性能が劣る場合があります。この違いは、材料のピッティングおよび応力腐食割れに対する抵抗に大きく影響する可能性があります。

主な特性

化学組成

元素（記号と名称） 割合範囲（%）
Cr（クロム） 20.0 - 22.0
Ni（ニッケル） 5.0 - 7.0
Mn（マンガン） 8.0 - 10.0
N（窒素） 0.1 - 0.2
Fe（鉄） 残部

ナイトロニック 40 におけるクロムの主な役割は耐腐食性を向上させることであり、ニッケルはその靱性および延性に寄与します。マンガンは強度を改善するだけでなく、オーステナイト構造を安定化させるのに役立ちます。窒素はさらに強度と耐腐食性を強化し、特に塩素環境において有効です。

機械的特性

特性 状態/温度 試験温度 典型的な値/範囲（メートル法） 典型的な値/範囲（インペリアル法） 試験方法の参考規格
引張強度 焼鈍状態 室温 620 - 800 MPa 90 - 116 ksi ASTM E8
降伏強度（0.2%オフセット） 焼鈍状態 室温 310 - 450 MPa 45 - 65 ksi ASTM E8
伸び 焼鈍状態 室温 40 - 50% 40 - 50% ASTM E8
硬度（ロックウェルB） 焼鈍状態 室温 85 - 95 HRB 85 - 95 HRB ASTM E18
衝撃強度（シャルピー） 焼鈍状態 -196°C 40 J 29.5 ft-lbf ASTM E23

引張強度と降伏強度の高い組み合わせにより、ナイトロニック 40 は機械的負荷の下で構造的完全性を必要とする用途に適しています。優れた伸びは良好な延性を示し、変形に耐えることができます。

物理的特性

特性 状態/温度 値（メートル法） 値（インペリアル法）
密度 室温 7.9 g/cm³ 0.285 lb/in³
融点 - 1400 - 1450 °C 2552 - 2642 °F
熱伝導率 室温 16.3 W/m·K 112 BTU·in/h·ft²·°F
比熱容量 室温 500 J/kg·K 0.12 BTU/lb·°F
電気抵抗率 室温 0.72 µΩ·m 0.72 µΩ·in

ナイトロニック 40 の密度は比較的軽量な材料であることを示しており、重量削減が重要な用途において有利です。熱伝導率は中程度であり、過度ではないものの熱放散が必要な用途に適しています。比熱容量は、急激な温度変化を伴わずに大量の熱を吸収できることを示しており、熱管理用途において有益です。

耐腐食性

腐食性物質 濃度（%） 温度（°C） 耐性評価 備考
塩素化合物 3.5% 25°C 優れた 滞留条件下におけるピッティングのリスク。
硫酸 10% 20°C 良好 限られた抵抗；慎重な取り扱いが必要。
塩酸 5% 25°C 普通 長時間の暴露には推奨されません。
海水 - 25°C 優れた 海水腐食に対して非常に耐性があります。

ナイトロニック 40 は、塩素環境においてピッティングおよび隙間腐食に対する優れた抵抗性を示し、海洋用途に最適です。しかし、特定の条件下、特に塩素および高温の存在下では応力腐食割れに影響されやすいです。AISI 316 と比較すると、ナイトロニック 40 は攻撃的な環境での性能が優れていますが、AISI 304 がピッティングに対する十分な保護を提供しない場合があります。

耐熱性

特性/限界 温度（°C） 温度（°F） 備考
最大連続使用温度 800°C 1472°F 高温用途に適しています。
最大間欠使用温度 900°C 1652°F 短期間の高温暴露に耐えることができます。
スケーリング温度 1000°C 1832°F 高温で酸化し始めます。

ナイトロニック 40 は高温で機械的特性を維持し、熱暴露のある用途に適しています。酸化抵抗性により、高温環境で良好に機能しますが、800°C を超える温度に長期間さらされないよう注意が必要です。

加工特性

溶接性

溶接プロセス 推奨フィラー金属（AWS分類） 典型的なシールドガス/フラックス 備考
TIG ER309L アルゴン 薄いセクションに適しています。
MIG ER308L アルゴン/CO2 厚いセクションに適しています。
SMAW E309L - 厚いセクションには前加熱が必要です。

ナイトロニック 40 は一般的に良好な溶接性があると見なされていますが、厚いセクションでは亀裂を避けるために前加熱が必要になる場合があります。溶接後の熱処理は溶接部の機械的特性を向上させ、構造的完全性を確保します。

加工性

加工パラメータ ナイトロニック 40 AISI 1212 備考/ヒント
相対加工性指数 50 100 より遅い切削速度が必要です。
典型的な切削速度 20 m/min 40 m/min 高速度鋼工具を使用してください。

ナイトロニック 40 の加工は、加工硬化特性のために難しい場合があります。高速度鋼または carbide 工具を使用し、最適な結果を得るために低速切削を維持することをお勧めします。

成形性

ナイトロニック 40 は良好な成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスに対応できます。しかし、高強度のため、曲げ動作中に亀裂を避けるために、より大きな曲げ半径を使用する必要があります。作業硬化が発生する可能性があり、複雑な形状の場合は中間焼鈍が必要になる場合があります。

熱処理

処理プロセス 温度範囲（°C/°F） 典型的な浸漬時間 冷却方法 主な目的/期待される結果
焼鈍 1050 - 1150 °C / 1922 - 2102 °F 1 - 2 時間 空気 内部応力を解放し、延性を改善します。
固溶処理 1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F 30 分 水 耐腐食性を向上させます。

熱処理中、ナイトロニック 40 はその微細構造と特性を改善する金属組織変化を受けます。焼鈍は内部応力を解放し、固溶処理は析出物を溶解することによって耐腐食性を向上させます。

典型的な用途と最終的な使用

業界/セクター 特定の応用例 この応用で利用される重要な鋼の特性 選択の理由
航空宇宙 航空機コンポーネント 高強度、耐腐食性 軽量で耐久性のある材料が不可欠です。
海洋 造船 海水腐食に対する優れた抵抗性 過酷な環境での耐久性と信頼性を確保します。
化学処理 ポンプおよびバルブコンポーネント 攻撃的な化学物質に対する耐性 化学物質の取り扱いにおいて安全性と性能が重要です。

その他の用途には：

  • 石油およびガス業界のコンポーネント
  • 食品加工設備
  • 医療機器

ナイトロニック 40 は、その強度、耐腐食性、成形性のユニークな組み合わせにより、性能と信頼性が最も重要な環境での選択に適しています。

重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察

特徴/特性 ナイトロニック 40 AISI 316 AISI 304 簡潔な利点/欠点またはトレードオフのメモ
主要機械的特性 高強度 中程度の強度 中程度の強度 ナイトロニック 40 は優れた強度を提供します。
主要な腐食側面 優れた 良好 普通 ナイトロニック 40 は塩素環境に優れています。
溶接性 良好 優れた 優れた ナイトロニック 40 は慎重な取り扱いが必要です。
加工性 中程度 良好 優れた 304/316 よりも加工が難しいです。
成形性 良好 良好 優れた 似た成形性ですが、より大きな曲げ半径が必要です。
おおよその相対コスト 高い 中程度 低い コストは選択の要因となる場合があります。
一般的な入手可能性 中程度 高い 高い 316 と 304 はより一般的に在庫されています。

ナイトロニック 40 を選択する際には、コストパフォーマンス、入手可能性、特定の用途要件などが考慮されます。他のステンレス鋼よりも高価かもしれませんが、要求の厳しい環境での性能はしばしば投資の正当化につながります。また、その磁気特性は微小であり、磁性が懸念される用途に適しています。

要約すると、ナイトロニック 40 は高い強度と耐腐食性を提供する高性能ステンレス鋼グレードとして際立っており、特に困難な環境でのユニークな利点があります。その慎重な選択と応用は、さまざまな業界で耐久性と信頼性を向上させることができます。

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    DX51Dスチールは、主に低炭素微鋼として分類される亜鉛メッキ鋼の広く認識されたグレードです。その優れた成形性と溶接性に特徴づけられ、特に自動車や建設業界においてさまざまな用途で人気の選択肢となっています。DX51Dの主な合金元素には、一般的に炭素（C）含有量が0.2％未満の鉄（Fe）と、微量のマンガン（Mn）、リン（P）、硫黄（S）が含まれます。スチールを亜鉛（Zn）でコーティングする亜鉛メッキプロセスは、その耐腐食性を大幅に向上させます。 包括的な概要 DX51Dスチールは、良好な機械的特性と耐腐食性を要求される用途で主に使用されます。その低炭素含有量は、優れた延性と成形性に寄与し、容易に形状を変えたり溶接したりすることが可能です。亜鉛メッキプロセスは、スチールを錆から保護するだけでなく、見た目にも機能的にも美しい滑らかな表面仕上げを提供します。 DX51Dスチールの利点： - 耐腐食性：亜鉛コーティングが環境要因から保護バリアを提供します。 - 成形性：低い炭素含有量により、容易に形状変更や曲げが可能です。 - 溶接性：標準的な方法を使用して溶接することができ、さまざまな用途に対応可能です。 DX51Dスチールの制限： - 強度：高炭素鋼と比較すると、DX51Dは高い強度を必要とする用途には適していない可能性があります。 - 温度感度：高温での性能が劣化する可能性があり、高温環境での使用が制限されます。 歴史的に、DX51Dは軽量構造の開発において重要な役割を果たしてきました。特に自動車セクターでは、燃費効率のために重さの削減が重要です。 別名、規格、および同等物 標準組織 指定/グレード 出身国/地域 ノート/備考 EN DX51D ヨーロッパ ASTM A653の最も近い同等品 ASTM A653 アメリカ 微小な成分の違い...

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    DX51D鋼：特性と主要用途の概要

    DX51Dスチールは、主に低炭素微鋼として分類される亜鉛メッキ鋼の広く認識されたグレードです。その優れた成形性と溶接性に特徴づけられ、特に自動車や建設業界においてさまざまな用途で人気の選択肢となっています。DX51Dの主な合金元素には、一般的に炭素（C）含有量が0.2％未満の鉄（Fe）と、微量のマンガン（Mn）、リン（P）、硫黄（S）が含まれます。スチールを亜鉛（Zn）でコーティングする亜鉛メッキプロセスは、その耐腐食性を大幅に向上させます。 包括的な概要 DX51Dスチールは、良好な機械的特性と耐腐食性を要求される用途で主に使用されます。その低炭素含有量は、優れた延性と成形性に寄与し、容易に形状を変えたり溶接したりすることが可能です。亜鉛メッキプロセスは、スチールを錆から保護するだけでなく、見た目にも機能的にも美しい滑らかな表面仕上げを提供します。 DX51Dスチールの利点： - 耐腐食性：亜鉛コーティングが環境要因から保護バリアを提供します。 - 成形性：低い炭素含有量により、容易に形状変更や曲げが可能です。 - 溶接性：標準的な方法を使用して溶接することができ、さまざまな用途に対応可能です。 DX51Dスチールの制限： - 強度：高炭素鋼と比較すると、DX51Dは高い強度を必要とする用途には適していない可能性があります。 - 温度感度：高温での性能が劣化する可能性があり、高温環境での使用が制限されます。 歴史的に、DX51Dは軽量構造の開発において重要な役割を果たしてきました。特に自動車セクターでは、燃費効率のために重さの削減が重要です。 別名、規格、および同等物 標準組織 指定/グレード 出身国/地域 ノート/備考 EN DX51D ヨーロッパ ASTM A653の最も近い同等品 ASTM A653 アメリカ 微小な成分の違い...

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  • デュアルフェーズ鋼：特性と主要な用途

    二相鋼（DP鋼）は、その独特の微細構造によって特徴づけられる高度な高強度鋼の一種であり、柔らかいフェライト相と硬いマルテンサイト相の混合から成り立っています。この組み合わせは、強度、延性、および成形性の優れたバランスを提供し、二相鋼は特に自動車および構造用途に適しています。二相鋼における主な合金元素は通常、炭素、マンガン、およびシリコンを含み、これらは材料の機械的特性および全体的な性能を向上させる上で重要な役割を果たします。 包括的な概要 二相鋼は低合金鋼に分類され、制御された加工技術を通じて二相微細構造を達成するように特別に設計されています。主な合金元素は次の通りです： 炭素（C）: 固溶体強化とマルテンサイトの形成を通じて強度と硬度を向上させます。 マンガン（Mn）: 硬化能力を向上させ、マルテンサイト相の形成に寄与します。 シリコン（Si）: 脱酸剤として機能し、フェライト相の強度を改善することができます。 二相鋼の最も重要な特性は次の通りです： 高い強度対重量比: 相の組み合わせにより、高い引張強度を維持しながら軽量性を確保します。 優れた延性: フェライト相は良好な伸びと成形性を提供し、複雑な形状に適しています。 優れた疲労抵抗性: 微細構造はストレスを分散させ、疲労性能を向上させます。 利点: - エネルギー吸収能力による自動車用途での衝突安全性の向上。 - 複雑な形状を製造するための成形性の向上。 - 高い強度により薄い断面が可能になり、重量および材料コストを削減します。 制限事項: - マルテンサイトの存在により、他の鋼種と比較して溶接性が限定されています。 - 適切に処理されない場合、低温での靭性が低下する可能性があります。 二相鋼は自動車産業で非常に重要な役割を果たしており、特にシャシーやボディ構造のような高強度および安全性を必要とするコンポーネントに使用されています。その歴史的な重要性は、安全性を損なうことのない軽量材料への需要に応じて開発されたことにあります。 代替名、規格、及び同等品...

    デュアルフェーズ鋼：特性と主要な用途

    二相鋼（DP鋼）は、その独特の微細構造によって特徴づけられる高度な高強度鋼の一種であり、柔らかいフェライト相と硬いマルテンサイト相の混合から成り立っています。この組み合わせは、強度、延性、および成形性の優れたバランスを提供し、二相鋼は特に自動車および構造用途に適しています。二相鋼における主な合金元素は通常、炭素、マンガン、およびシリコンを含み、これらは材料の機械的特性および全体的な性能を向上させる上で重要な役割を果たします。 包括的な概要 二相鋼は低合金鋼に分類され、制御された加工技術を通じて二相微細構造を達成するように特別に設計されています。主な合金元素は次の通りです： 炭素（C）: 固溶体強化とマルテンサイトの形成を通じて強度と硬度を向上させます。 マンガン（Mn）: 硬化能力を向上させ、マルテンサイト相の形成に寄与します。 シリコン（Si）: 脱酸剤として機能し、フェライト相の強度を改善することができます。 二相鋼の最も重要な特性は次の通りです： 高い強度対重量比: 相の組み合わせにより、高い引張強度を維持しながら軽量性を確保します。 優れた延性: フェライト相は良好な伸びと成形性を提供し、複雑な形状に適しています。 優れた疲労抵抗性: 微細構造はストレスを分散させ、疲労性能を向上させます。 利点: - エネルギー吸収能力による自動車用途での衝突安全性の向上。 - 複雑な形状を製造するための成形性の向上。 - 高い強度により薄い断面が可能になり、重量および材料コストを削減します。 制限事項: - マルテンサイトの存在により、他の鋼種と比較して溶接性が限定されています。 - 適切に処理されない場合、低温での靭性が低下する可能性があります。 二相鋼は自動車産業で非常に重要な役割を果たしており、特にシャシーやボディ構造のような高強度および安全性を必要とするコンポーネントに使用されています。その歴史的な重要性は、安全性を損なうことのない軽量材料への需要に応じて開発されたことにあります。 代替名、規格、及び同等品...

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