407ステンレス鋼:特性と主要用途
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407ステンレス鋼はマルテンサイト系ステンレス鋼に分類されており、高い強度と中程度の耐腐食性で知られています。このグレードは主にクロム(12-14%)およびニッケル(1-2%)で合金化されており、これがその独特の特性に寄与しています。クロムの存在は耐腐食性を高め、ニッケルは靭性と延性を向上させます。
包括的な概要
407ステンレス鋼は優れた機械的特性を持ち、高い引張強度と硬度を特徴とし、耐久性と摩耗抵抗を必要とする用途に適しています。中程度の耐腐食性が十分な環境、例えば食品加工や化学産業でよく使用されます。
利点:
- 高強度:407ステンレス鋼は多くの他のステンレス鋼グレードと比較して優れた強度を示し、構造用途に理想的です。
- 良好な摩耗抵抗:その硬度により、研磨条件に耐えることができ、この材料から作られた部品の寿命を延ばします。
- 中程度の耐腐食性:オーステナイト系グレードほどではありませんが、軽度の腐食環境では十分に機能します。
制限:
- 低い延性:オーステナイト系ステンレス鋼と比較して、407は低い延性を持ち、成形性に限界があります。
- 応力腐食割れに対する感受性:特に塩素を含む環境では、応力腐食割れに対して脆弱かもしれません。
歴史的に、407ステンレス鋼はその強度と耐腐食性のバランスにより様々な用途で利用されており、製造業界で信頼できる選択肢として位置付けられています。
代替名称、規格、及び同等品
規格機関 | 指定/グレード | 発祥国/地域 | 注記/備考 |
---|---|---|---|
UNS | S40700 | USA | 成分の微小な違いがあるAISI 410に最も近い同等品。 |
AISI/SAE | 407 | USA | 410と類似ですが、特性がわずかに異なります。 |
ASTM | A240 | USA | クロムおよびクロム・ニッケルステンレス鋼プレート、シート及びストリップの標準仕様。 |
EN | 1.4006 | Europe | AISI 410に相当し、特性も類似しています。 |
JIS | SUS 410 | Japan | AISI 410に相当し、類似の用途で使用されます。 |
これらの同等品の違いは、特定の合金元素や機械的特性にあり、特定の用途での性能に影響を与えることがあります。例えば、407と410のステンレス鋼はどちらもマルテンサイト系ですが、410は通常、炭素含量が高く、硬度を高める一方で延性が低下する可能性があります。
主要特性
化学組成
元素(記号と名称) | 割合範囲(%) |
---|---|
Cr(クロム) | 12.0 - 14.0 |
Ni(ニッケル) | 1.0 - 2.0 |
C(炭素) | 0.08 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 |
クロムは耐腐食性を提供する主要な合金元素であり、ニッケルは靭性と延性を高めます。炭素は硬度と強度に寄与し、マルテンサイト系ステンレス鋼にとって重要な元素です。
機械的特性
特性 | 条件/状態 | 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) | 試験方法の参考標準 |
---|---|---|---|---|
引張強度 | アニーリング | 620 - 750 MPa | 90 - 109 ksi | ASTM E8 |
降伏強度(0.2%オフセット) | アニーリング | 450 - 550 MPa | 65 - 80 ksi | ASTM E8 |
伸び | アニーリング | 15 - 25% | 15 - 25% | ASTM E8 |
硬度(ロックウェルC) | アニーリング | 25 - 35 HRC | 25 - 35 HRC | ASTM E18 |
衝撃強度(チャーピー) | -20°C | 30 J | 22 ft-lbf | ASTM E23 |
高い引張強度と降伏強度の組み合わせにより、407ステンレス鋼は荷重下での構造的完全性が求められる用途に適しています。その硬度は摩耗抵抗を提供し、伸びの割合は成形プロセスにおける合理的な延性を示しています。
物理的特性
特性 | 条件/温度 | 値(メトリック - SI単位) | 値(インペリアル単位) |
---|---|---|---|
密度 | - | 7.75 g/cm³ | 0.28 lb/in³ |
融点/範囲 | - | 1450 - 1510 °C | 2642 - 2750 °F |
熱伝導率 | 20°C | 25 W/m·K | 14.5 BTU·in/h·ft²·°F |
比熱容量 | 20°C | 500 J/kg·K | 0.12 BTU/lb·°F |
電気抵抗率 | 20°C | 0.73 µΩ·m | 0.00000073 Ω·m |
熱膨張係数 | 20-100°C | 16.5 x 10⁻⁶ /K | 9.2 x 10⁻⁶ /°F |
407ステンレス鋼の密度は比較的重い材料であることを示しており、これはその強度に寄与しています。熱伝導率と比熱容量は、熱応力にうまく対処できることを示し、熱曝露を伴う用途に適しています。
耐腐食性
腐食性物質 | 濃度(%) | 温度(°C/°F) | 耐性評価 | 注記 |
---|---|---|---|---|
塩素 | 0 - 5 | 20 - 60 / 68 - 140 | 良好 | 浸食腐食のリスク。 |
酸(HCl) | 0 - 10 | 20 - 40 / 68 - 104 | 不良 | 使用は推奨されません。 |
アルカリ | 0 - 5 | 20 - 60 / 68 - 140 | 良好 | 中程度の耐性。 |
大気中 | - | - | 良好 | 軽度の環境で良好に機能します。 |
407ステンレス鋼は、特に大気条件においてさまざまな腐食性物質に対して中程度の耐性を示します。ただし、酸性環境では効果が薄く、重大な劣化を引き起こす可能性があります。304や316などのオーステナイト系グレードと比較して、407の耐腐食性は制限されており、浸食が懸念される塩素が豊富な環境では特に制約があります。
耐熱性
特性/制限 | 温度(°C) | 温度(°F) | 備考 |
---|---|---|---|
最大連続使用温度 | 400 °C | 752 °F | 高温用途に適しています。 |
最大間欠使用温度 | 425 °C | 797 °F | 短時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 | 600 °C | 1112 °F | この温度以上では酸化のリスク。 |
高温では、407ステンレス鋼はその強度を維持しますが、空気に露出することで酸化が生じる可能性があります。高温用途における性能は一般的には良好ですが、スケーリング限界を超える温度への長時間の曝露は避ける必要があります。
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 | 注記 |
---|---|---|---|
TIG | ER 410 | アルゴン | ひび割れを避けるために予熱が推奨されます。 |
MIG | ER 410 | アルゴン + CO2 | 薄い部分に適しています。 |
407ステンレス鋼は標準的な技術を用いて溶接可能ですが、ひび割れのリスクを最小限に抑えるために予熱が推奨されることが多いです。溶接後の熱処理も、応力を緩和し、延性を改善するために必要となる場合があります。
加工性
加工パラメータ | [407ステンレス鋼] | ベンチマーク鋼(AISI 1212) | 注記/ヒント |
---|---|---|---|
相対加工性指数 | 60% | 100% | 切削速度を遅くする必要があります。 |
典型的な切削速度 | 30 m/min | 60 m/min | 最良の結果を得るためにカーバイド工具を使用してください。 |
加工性は中程度ですが、407はAISI 1212のような加工しやすい鋼と比較して特定の工具と遅い速度を必要とします。
成形性
407ステンレス鋼はマルテンサイト構造のため、オーステナイト系グレードと比較して成形性が低いです。冷間成形は可能ですが、作業硬化をもたらす可能性があるため、曲げ半径や成形プロセスの慎重な制御が必要です。
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 | 主要な目的 / 予想される結果 |
---|---|---|---|---|
アニーリング | 800 - 900 / 1472 - 1652 | 1 - 2時間 | 空気 | 延性を向上させ、硬度を低下させます。 |
硬化 | 1000 - 1100 / 1832 - 2012 | 30 - 60分 | オイルまたは空気 | 硬度と強度を高めます。 |
熱処理プロセスは407ステンレス鋼のマイクロ構造に大きな影響を与え、硬度と強度を向上させながら、アニーリングを通じて延性の調整を可能にします。
典型的な用途と最終的な使用
産業/セクター | 特定のアプリケーション例 | このアプリケーションで利用される主要な鋼の特性 | 選定理由(簡潔に) |
---|---|---|---|
食品加工 | カトラリーやキッチンツール | 高強度、中程度の耐腐食性 | 耐久性と清掃のしやすさ。 |
化学産業 | ポンプ部品 | 摩耗抵抗、強度 | 過酷な環境での耐久性。 |
自動車 | 排気システム | 高温強度 | 熱応力下での性能。 |
その他の用途には:
- 医療機器:強度と耐腐食性のため。
- 石油とガス:腐食環境での耐久性が要求される部品。
407ステンレス鋼は、その強度、摩耗抵抗、中程度の耐腐食性のバランスにより、要求される環境に適しています。
重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察
特性/特性 | 407ステンレス鋼 | AISI 410ステンレス鋼 | AISI 304ステンレス鋼 | 簡潔な利点/欠点またはトレードオフの注記 |
---|---|---|---|---|
主要な機械的特性 | 高強度 | 中程度の強度 | 良好な延性 | 407は強いが延性が低い。 |
主要な耐腐食特性 | 中程度の耐性 | 中程度の耐性 | 優れた耐性 | 304は腐食環境で優れています。 |
溶接性 | 中程度 | 良好 | 優れた | 407は溶接においてより注意が必要。 |
加工性 | 中程度 | 良好 | 優れた | 407は304より加工が難しい。 |
成形性 | 制限あり | 中程度 | 優れた | 304は延性のため成形が容易。 |
概算の相対コスト | 中程度 | 中程度 | 高い | 304は合金成分のため一般的に高価。 |
典型的な供給状況 | 一般的 | 一般的 | 非常に一般的 | 304は人気のため広く流通している。 |
407ステンレス鋼を選定する際の考慮事項には、その機械的特性、耐腐食性、特定の用途への適合性が含まれます。強度や摩耗抵抗において有利である一方で、304のようなオーステナイト系グレードに対する延性や耐腐食性の制限も、意図した用途に基づいて慎重に評価する必要があります。
要約すると、407ステンレス鋼はその特有の特性の組み合わせにより、さまざまな産業で使用される多目的な材料です。その特性、利点、制限を理解することは、材料選定において情報に基づく意思決定を行うために不可欠です。