310ステンレス鋼:特性と主要な用途
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310ステンレススチールはオーステナイト系ステンレススチールに分類され、高いクロムおよびニッケル含有量で知られています。これにより、優れた酸化抵抗と高温強度が提供されます。310ステンレススチールの主要な合金元素には、約24%のクロムと19%のニッケルが含まれており、これが優れた耐食性と機械的特性に寄与しています。
包括的な概要
310ステンレススチールは、極端な温度や腐食性環境に耐える能力が特に評価されており、航空宇宙、化学処理、発電などのさまざまな産業での用途に適しています。高いクロム含有量は、酸化に対する耐性を高め、高温でのスケーリングを抑え、ニッケル含有量は延性と靭性を改善します。
利点と制限
利点 | 制限 |
---|---|
優れた高温強度 | 低合金グレードに比べてコストが高い |
優れた酸化抵抗 | 他のステンレススチールと比べて溶接性が制限される |
硫酸およびリン酸に対する良好な耐性 | 特定の環境での応力腐食割れに敏感 |
高い延性と靭性 | 加工中に作業硬化を避けるための慎重な取り扱いが必要 |
310ステンレススチールは、その独自の特性により市場で重要な位置を占めており、高温用途に好まれる選択肢となっています。歴史的には、炉の部品、熱交換器、ガスタービン部品などの用途に使用され、その多用途性と信頼性を示しています。
代替名、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 | S31000 | アメリカ | AISI 310に最も近い同等品 |
AISI/SAE | 310 | アメリカ | 一般的に使用される指定 |
ASTM | A240 | アメリカ | ステンレススチールプレートの標準仕様 |
EN | 1.4845 | ヨーロッパ | 類似の特性、わずかな成分の違い |
JIS | SUS310 | 日本 | 類似の特性を持つ同等グレード |
GB | 00Cr25Ni20 | 中国 | わずかな変動を伴う最も近い同等品 |
これらの同等グレードの違いは、温度制限や耐食性など、特定のアプリケーション要件に基づく選択に影響を与える可能性があります。たとえば、1.4845は類似の特性を提供しますが、特定の環境での性能に影響を与える可能性のあるわずかに異なる機械的特性を持つことがあります。
主要特性
化学組成
元素(記号と名称) | パーセンテージ範囲(%) |
---|---|
Cr(クロム) | 24.0 - 26.0 |
Ni(ニッケル) | 19.0 - 22.0 |
C(炭素) | ≤ 0.08 |
Mn(マンガン) | ≤ 2.0 |
Si(シリコン) | ≤ 1.0 |
P(リン) | ≤ 0.045 |
S(硫黄) | ≤ 0.03 |
クロムは耐食性と酸化抵抗を高めるために重要であり、ニッケルは鋼の靭性と延性に寄与します。低炭素含量は、粒界腐食を引き起こす可能性のある炭化物の析出リスクを最小限に抑えます。
機械的特性
特性 | 状態/テンパ | 典型値/範囲(メトリック - SI単位) | 典型値/範囲(インペリアル単位) | 試験方法の基準標準 |
---|---|---|---|---|
引張強度 | 焼鈍 | 515 - 750 MPa | 75 - 109 ksi | ASTM E8 |
降伏強度(0.2%オフセット) | 焼鈍 | 205 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
伸び | 焼鈍 | 40 - 50% | 40 - 50% | ASTM E8 |
硬度(ロックウェルB) | 焼鈍 | 70 - 90 | 70 - 90 | ASTM E18 |
衝撃強度(シャルピー) | -20°C | 30 J | 22 ft-lbf | ASTM E23 |
高い引張強度と降伏強度、良好な伸びの組み合わせにより、310ステンレススチールは機械的荷重における構造的完全性を要求する用途に適しています。低温での衝撃強度は、低温アプリケーションにおける信頼性を保証します。
物理的特性
特性 | 状態/温度 | 値(メトリック - SI単位) | 値(インペリアル単位) |
---|---|---|---|
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 | 16.2 W/m·K | 112 BTU·in/ft²·h·°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 | 0.0000013 Ω·in |
310ステンレススチールの密度はその強度に寄与し、熱伝導率と比熱容量は熱伝達が重要な高温用途に適しています。
耐食性
腐食性物質 | 濃度(%) | 温度(°C/°F) | 耐性評価 | 備考 |
---|---|---|---|---|
塩素化合物 | 3-10 | 20-60 / 68-140 | 普通 | ピッティングのリスク |
硫酸 | 10-30 | 20-60 / 68-140 | 良好 | 中温で耐性あり |
リン酸 | 10-50 | 20-60 / 68-140 | 優れた | 非常に良好な耐性 |
大気条件 | - | - | 優れた | 酸化に対して耐性あり |
310ステンレススチールは、特に酸性条件での様々な腐食環境に対して優れた耐性を示します。塩素に対する性能は中程度であり、ピッティング腐食を避けるための注意が必要です。304や316のグレードと比較すると、310は高温酸化抵抗において優れているが、塩素が豊富な環境での性能には劣る場合があります。
耐熱性
特性/限界 | 温度(°C) | 温度(°F) | 備考 |
---|---|---|---|
最大連続使用温度 | 1150 °C | 2100 °F | 高温用途に適している |
最大断続使用温度 | 1050 °C | 1922 °F | 短期間の高温暴露に耐えられる |
スケーリング温度 | 900 °C | 1652 °F | この温度を超えると酸化が著しく始まる |
高温で、310ステンレススチールはその強度と酸化抵抗を維持し、炉の用途や熱交換器に理想的です。ただし、1150 °Cを超える温度への長期間の曝露は、スケーリングや材料特性の劣化を引き起こす可能性があります。
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 | ER310 | アルゴン | 薄いセクションに適している |
MIG | ER310 | アルゴン + CO2混合ガス | 厚いセクションに適している |
SMAW | E310 | - | 厚いセクションには予熱が必要 |
310ステンレススチールは、さまざまな方法で溶接できますが、亀裂を避けるために注意が必要です。焼鈍後の熱処理が推奨され、ストレスを緩和し、溶接の完全性を向上させます。
加工性
加工パラメータ | 310ステンレススチール | AISI 1212 | 備考/ヒント |
---|---|---|---|
相対加工性インデックス | 30% | 100% | 遅い速度が必要 |
典型的な切削速度 | 20-30 m/min | 60-80 m/min | 最良の結果を得るためにカーバイド工具を使用 |
310ステンレススチールの加工性は、AISI 1212のような自由切削鋼に比べて低いです。最適な条件は、鋭い工具と適切な切削液を使用して作業硬化を最小限に抑えることです。
成形性
310ステンレススチールは良好な成形性を示し、冷間および熱間加工プロセスを許容します。ただし、その高い強度のため、成形操作中に亀裂を避けるために大きな曲げ半径が必要と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 |
---|---|---|---|---|
固溶化焼鈍 | 1000 - 1100 °C / 1832 - 2012 °F | 1時間 | 空気または水 | 炭化物を溶解し、延性を改善 |
応力除去 | 600 - 800 °C / 1112 - 1472 °F | 1時間 | 空気 | 残留応力を減少 |
固溶化焼鈍のような熱処理プロセスは、炭化物を溶解し、微細構造を改善することによって310ステンレススチールの延性と靭性を向上させます。
典型的な用途および最終用途
産業/セクター | 特定の用途例 | この用途で利用される主要な鋼の特性 | 選択理由(簡潔に) |
---|---|---|---|
航空宇宙 | 排気システム | 高温強度、酸化抵抗 | 極端な条件に必要 |
化学処理 | 熱交換器 | 耐食性、熱安定性 | 酸性環境で効果的 |
発電 | ボイラー管 | 高強度、熱伝導率 | 熱伝達に不可欠 |
石油およびガス | フレアスタック | 高温性能 | 極端な条件での安全性 |
その他の用途には以下が含まれます:
- 炉部品
- 窯の内張り
- 産業用オーブン
- 熱処理具
これらの用途での310ステンレススチールの選択は、主に高温および腐食性環境に耐える能力に起因しており、長寿命と信頼性を確保します。
重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察
特徴/特性 | 310ステンレススチール | AISI 316 | AISI 304 | 簡潔なメリット/デメリットまたはトレードオフのノート |
---|---|---|---|---|
主要機械特性 | 高強度 | 中程度の強度 | 低強度 | 310は高温により適している |
主要な耐食性の側面 | 酸に対して優れた | 塩素に対して良好 | 酸に対して普通 | 310は高温酸に優れています |
溶接性 | 中程度 | 良好 | 優れた | 310は溶接時により多くの注意が必要 |
加工性 | 低い | 中程度 | 高い | 310は加工が難しい |
成形性 | 中程度 | 良好 | 優れた | 310はより大きな曲げ半径が必要 |
概算相対コスト | 高い | 中程度 | 低い | コストは性能のメリットを反映 |
典型的な供給状況 | 中程度 | 高い | 非常に高い | 304は最も一般的なステンレススチール |
310ステンレススチールを選択する際の考慮事項には、そのコスト効率、供給状況、および高温および腐食性環境での特定の性能要件が含まれます。他のグレードと比較して高価であるかもしれませんが、その独自の特性は重要な用途における投資を正当化することがよくあります。
要約すると、310ステンレススチールは高温および腐食性の用途に理想的な多用途かつ強靭な材料です。その独自の特性は、さまざまな産業での選択肢となることを保証し、厳しい環境での安全性と信頼性を確保します。