400シリーズステンレス鋼：特性と主要な用途

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400シリーズステンレス鋼は、主にフェライト系およびマルテンサイト系ステンレス鋼で構成されるステンレス鋼のカテゴリです。これらのグレードは、高いクロム含有量（通常11％から30％）に特徴づけられ、優れた耐腐食性と高温強度を提供します。400シリーズの主な合金元素には、クロム、炭素、場合によってはニッケルが含まれます。クロムの存在は重要であり、鋼表面にパッシブ層を形成し、酸化および腐食に対する抵抗を高めます。

包括的概要

400シリーズは、フェライト系とマルテンサイト系の2つの主要なタイプに分類されます。430などのフェライト系グレードは、良好な耐腐食性と成形性で知られていますが、410や420のようなマルテンサイト系グレードは、高い強度と硬度を提供しますが、耐腐食性は劣ります。これらの鋼におけるクロムと炭素のバランスは、機械的特性に影響を与え、さまざまな用途に適しています。

重要な特性：
- 耐腐食性：一般的に良好ですが、特定のグレードによって異なる。
- 強度と硬度：マルテンサイト系グレードは、炭素含有量のために高い強度と硬度を示します。
- 溶接性：大きく異なる; フェライト系グレードはマルテンサイト系グレードよりも溶接性が高い。
- 磁気特性：フェライト系グレードは磁性があり、マルテンサイト系グレードは熱処理によって磁性を示すことがあります。

利点：
- 高い強度と硬度（特にマルテンサイト系グレード）。
- 高温での酸化およびスケーリングに対する良好な抵抗。
- オーステナイト系ステンレス鋼に比べてコスト効率が良い。

制限：
- オーステナイト系グレードに比べて限られた耐腐食性。
- 特定の環境における応力腐食割れの感受性。
- 特にマルテンサイト系グレードでは、延性と靭性が低い。

歴史的に、400シリーズは、自動車部品、キッチン器具、産業機器など、中程度の耐腐食性と高い強度を必要とする用途で重要でした。

別名、規格、および同等品

規格機関 指定/グレード 国/地域 備考/コメント
UNS S41000 アメリカ マルテンサイト系、良好な硬度
AISI/SAE 410 アメリカ 一般的にカトラリーに使用される
ASTM A240 アメリカ ステンレス鋼板の標準仕様
EN 1.4006 ヨーロッパ フェライト系グレード、良好な成形性
DIN X20Cr13 ドイツ AISI 410に類似、成分のわずかな違いがある
JIS SUS410 日本 AISI 410に相当
GB 0Cr13 中国 AISI 410に相当

これらのグレード間の違いは、特定の性能要件に基づいて選択に影響を与える可能性があります。たとえば、UNS S41000とAISI 410は機械的特性の面で同等ですが、特定の加工および熱処理の違いが性能にばらつきをもたらす可能性があります。

主要特性

化学組成

元素（記号と名前） 割合範囲（%）
Cr（クロム） 11.5 - 13.5
C（炭素） 0.08 max
Ni（ニッケル） 0.75 max
Mn（マンガン） 1.0 max
Si（シリコン） 1.0 max
P（リン） 0.04 max
S（硫黄） 0.03 max

クロムは、耐腐食性と耐酸化性を高める主要な合金元素です。炭素は、特にマルテンサイト系グレードで硬度と強度を向上させます。ニッケルは少量存在しますが、靭性と延性を改善することがあります。

機械的特性

特性 状態/温度 テスト温度 一般的な値/範囲（メトリック） 一般的な値/範囲（インペリアル） テスト方法の基準規格
引張強度 アニーリング 室温 480 - 620 MPa 70 - 90 ksi ASTM E8
降伏強度（0.2％オフセット） アニーリング 室温 275 - 410 MPa 40 - 60 ksi ASTM E8
伸び アニーリング 室温 20 - 30％ 20 - 30％ ASTM E8
硬度（ロックウェルC） アニーリング 室温 20 - 30 HRC 20 - 30 HRC ASTM E18
衝撃強度 アニーリング -20°C (-4°F) 30 - 50 J 22 - 37 ft-lbf ASTM E23

これらの機械的特性の組み合わせにより、400シリーズは、自動車や航空宇宙産業など、高い強度と中程度の耐腐食性を必要とする用途に適しています。

物理的特性

特性 状態/温度 値（メトリック） 値（インペリアル）
密度 室温 7.75 g/cm³ 0.28 lb/in³
融点/範囲 - 1400 - 1450 °C 2550 - 2642 °F
熱伝導率 室温 25 W/m·K 14.5 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 0.73 µΩ·m 0.0000013 Ω·in
熱膨張係数 20 - 100 °C 10.5 x 10⁻⁶/K 5.8 x 10⁻⁶/°F

密度や融点などの主要な物理特性は、高温環境に関与する用途にとって重要です。熱伝導率は、材料がどれだけ熱を散逸できるかを示し、排気システムなどの用途において重要です。

耐腐食性

腐食性物質 濃度（%） 温度（°C/°F） 耐性評価 備考
クロリド 3-10 20-60 / 68-140 良好 ピッティングのリスク
硫酸 10-20 20-40 / 68-104 悪い 推奨されない
酢酸 5-10 20-60 / 68-140 良好 中程度の耐性
大気中 - - 優れた 良好な耐性

400シリーズは、環境に応じてさまざまな耐腐食性を示します。大気条件では優れた性能を発揮しますが、クロリド環境下ではピッティング腐食に対して感受性があり、酸性条件では避けるべきです。304のようなオーステナイト系グレードに比べて、400シリーズは腐食性物質に対する耐性が低く過酷な環境には不向きです。

耐熱性

特性/制限 温度（°C） 温度（°F） 備考
最大連続使用温度 815 1500 高温用途に適している
最大断続使用温度 870 1600 短期間の露出のみ
スケーリング温度 600 1112 この温度を超えるとスケーリングのリスク
クリープ強度 600 1112 この温度で劣化し始める

高温環境下では、400シリーズは強度を維持しますが、酸化やスケーリングに悩まされることがあります。最大連続使用温度は長期間の露出の上限を示し、スケーリング温度は表面劣化のリスクを強調します。

加工特性

溶接性

溶接プロセス 推奨充填金属（AWS分類） 典型的なシールドガス/フラックス 備考
TIG ER410 アルゴン 予熱が推奨される
MIG ER308L アルゴン + CO2 薄い部分に適している
スティック E410 - 屋外作業に適している

溶接性は400シリーズ内で大きく異なります。フェライト系グレードは一般的にマルテンサイト系グレードよりも溶接性が高いですが、ひび割れを避けるために予熱が必要な場合があります。溶接後の熱処理は溶接部の特性を改善することができます。

切削加工性

加工パラメータ [400シリーズ] AISI 1212 備考/ヒント
相対加工性指数 60 100 1212よりも加工性が低い
典型的な切削速度（旋削） 30 m/min 50 m/min パフォーマンス向上のために工具を調整

400シリーズでの加工性は中程度であり、マルテンサイト系グレードは硬度のために加工が難しいです。最適な性能を得るためには、適切な工具と切削速度が必要です。

成形性

400シリーズは成形性が限られており、特にマルテンサイト系グレードは冷間加工中にひび割れやすくなります。フェライト系グレードは成形性が良好であり、適切な技術で冷間成形が可能です。

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
アニーリング 800 - 900 / 1472 - 1652 1 - 2時間 空気 応力を緩和し、延性を改善
硬化 1000 - 1100 / 1832 - 2012 30分 油 硬度と強度を増加
テンパリング 400 - 600 / 752 - 1112 1時間 空気 脆さを減少し、靭性を改善

熱処理プロセスは400シリーズの微細構造と特性に大きな影響を与えます。アニーリングは延性を向上させ、硬化は強度を増加させるため、求められる用途に応じて適切な処理を選択することが重要です。

典型的な用途と最終用途

産業/セクター 特定の用途例 この用途で利用される鋼の主な特性 選択理由（簡潔に）
自動車 排気システム 高温強度、耐腐食性 耐久性と性能
キッチン用品 カトラリー 硬度、刃の保持 鋭さと耐久性
石油・ガス バルブ部品 強度、高温耐性 過酷な環境での信頼性
建設 ファスナー 高強度、中程度の耐腐食性 構造的完全性

その他の用途には以下が含まれます：
- 工業機器
- 海洋ハードウェア
- 建築用途

これらの用途における400シリーズの選択は、強度、硬度、および中程度の耐腐食性のバランスによるものであり、これらの特性が重要な環境に適しています。

重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察

特性/特性 [400シリーズ] [AISI 304] [AISI 316] 簡潔な利点/欠点またはトレードオフの注記
主要機械的特性 中程度 高い 高い 304および316はより良い耐腐食性を提供
主要な腐食側面 良好 優れた 優れた 400シリーズはクロリドに対する耐性が低い
溶接性 中程度 良好 良好 400シリーズは予熱が必要な場合がある
切削加工性 中程度 良好 良好 400シリーズは加工が難しい
成形性 限定的 良好 良好 フェライト系グレードはより成形性が高い
概算相対コスト 低い 高い 高い 中程度の用途に対するコスト効率が良い
典型的な入手可能性 一般的 非常に一般的 一般的 400シリーズは広く利用可能

400シリーズを選択する際の考慮事項には、コスト効率、入手可能性、および特定の機械的および耐腐食性要件が含まれます。腐食性環境でのオーステナイト系グレードの性能には及ばないかもしれませんが、その強度と硬度はこれらの特性が重要視される多くの用途に適しています。さらに、フェライト系グレードの磁気特性は、電気部品などの特定の用途において有利です。

結論として、400シリーズステンレス鋼は、さまざまなエンジニアリング用途に適したユニークな特性の組み合わせを提供します。強度、硬度、中程度の耐腐食性、コスト効率のバランスを持つため、ステンレス鋼ファミリーの中で価値のある材料として位置づけられています。

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    E350スチール（S355JRとしても知られている）は、建設や工学の用途で広く使用される構造用鋼材グレードです。低炭素の軟鋼として分類され、E350は優れた溶接性、良好な加工性、適度な強度を特徴としています。E350の主な合金元素は、炭素（C）、マンガン（Mn）、シリコン（Si）であり、これらが機械的特性と全体的な性能に寄与しています。 包括的な概要 E350鋼は、強度、延性、靭性のバランスが良いため、主に構造用途で使用されます。約350 MPaの降伏強度を持ち、橋や建物など、荷重支持能力が必要なさまざまな工学的用途に適しています。低炭素含有量は溶接性を向上させ、溶接構造物における好ましい選択肢となります。 主な特性： - 強度： E350は、構造用途に適した良好な降伏強度を提供します。 - 延性： 鋼は優れた伸長性を示し、破断することなく変形できます。 - 溶接性： 低炭素含有量は、建設用途において重要な簡単な溶接を促進します。 利点： - 高い強度対重量比により、軽量構造が可能です。 - 優れた溶接性と加工性により、加工コストを削減します。 - 低温でも良好な靭性があり、さまざまな環境条件に適しています。 制限： - 高合金鋼に比べて腐食抵抗が限られており、特定の環境では保護コーティングが必要です。 - 高温での機械的特性が低下するため、高温用途には適していません。 E350鋼は、その汎用性と信頼性により市場において重要な位置を占めており、建設業界の必需品となっています。 別名、基準、および同等品 基準機関 指定/グレード...

  • 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...

    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...

  • 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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