4116 ステンレス鋼：特性と主要な用途

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4116ステンレス鋼は、その強度、耐腐食性、および耐摩耗性のユニークな組み合わせで知られる高性能合金です。マルテンサイト系ステンレス鋼に分類され、主に鉄、クロム、炭素から構成されており、特性を向上させるための追加の合金元素が含まれています。4116の主な合金元素には以下が含まれます：

  • クロム (Cr): 通常12-14%程度のクロムは、優れた耐腐食性を提供し、鋼の硬度にも寄与します。
  • 炭素 (C): 炭素含有量が約0.4-0.5%の炭素は、熱処理によって硬度と強度を増加させます。
  • モリブデン (Mo): 通常少量(約0.5-1%)存在し、モリブデンはピッティング耐性と全体的な靭性を向上させます。

主要な特性

4116ステンレス鋼は、高い引張強度、良好な延性、優れた耐摩耗性が特徴です。高強度と中程度の耐腐食性を必要とする用途でよく使用されます。

利点:
- 高強度および硬度により、要求の厳しい用途に適しています。
- 良好な耐摩耗性を持ち、切削工具や産業用途に理想的です。
- 中程度の耐腐食性があり、さまざまな環境に適しています。

制限:
- オーステナイト系ステンレス鋼よりも耐腐食性が劣っており、高腐食環境での使用が制限されます。
- 最適な特性を得るためには慎重な熱処理が必要であり、製造を複雑にする可能性があります。

歴史的に、4116はさまざまな用途で使用されており、特にナイフ、外科器具、および硬度と耐腐食性の組み合わせが重要な他の工具の製造において重要です。

別名、基準、同等品

基準機関 指定/グレード 原産国/地域 備考
UNS S41160 米国 AISI 440Cに最も近い同等品
AISI/SAE 4116 米国 炭素含有量が高いAISI 420に類似
ASTM A276 米国 ステンレス鋼バーの標準仕様
EN 1.4116 ヨーロッパ X105CrMo17に相当
JIS SUS 440C 日本 知っておくべき小さな組成の違い

これらのグレード間の違いは、主に炭素含有量と熱処理プロセスにあり、これらは機械的特性や耐腐食性に大きな影響を与えます。

主要な特性

化学組成

元素 (記号と名称) 割合範囲 (%)
C (炭素) 0.4 - 0.5
Cr (クロム) 12.0 - 14.0
Mo (モリブデン) 0.5 - 1.0
Mn (マンガン) 0.5 - 1.0
Si (ケイ素) 0.5 max
P (リン) 0.04 max
S (硫黄) 0.03 max

クロムの主な役割は耐腐食性を向上させることであり、炭素は硬度と強度を増加させます。モリブデンはピッティングに対する耐性を改善し、靭性を高めており、4116はさまざまな用途に適しています。

機械的特性

特性 条件/温度 試験温度 通常値/範囲 (メトリック) 通常値/範囲 (インペリアル) 試験方法の参考標準
引張強度 焼きなまし 室温 700 - 900 MPa 101.5 - 130 ksi ASTM E8
降伏強度 (0.2%オフセット) 焼きなまし 室温 450 - 600 MPa 65.5 - 87.0 ksi ASTM E8
伸び 焼きなまし 室温 10 - 15% 10 - 15% ASTM E8
硬度 (HRC) 焼きなまし 室温 30 - 40 30 - 40 ASTM E18
衝撃強度 焼きなまし -20°C 30 - 50 J 22 - 37 ft-lbf ASTM E23

高い引張強度と降伏強度の組み合わせにより、4116ステンレス鋼は高い機械的負荷と構造的完全性を求められる用途に適しています。

物理的特性

特性 条件/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
melting point - 1450 - 1500 °C 2642 - 2732 °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 0.72 µΩ·m 0.0000013 Ω·in

4116の密度と融点は、高温用途に適していることを示しており、熱伝導率と比熱容量はさまざまな工学的用途における熱管理に重要です。

耐腐食性

腐食性物質 濃度 (%) 温度 (°C/°F) 耐性評価 備考
塩素化合物 3-10 20-60 / 68-140 公平 ピッティング腐食のリスク
硫酸 10-30 20-40 / 68-104 不良 推奨されません
酢酸 5-20 20-60 / 68-140 良好 中程度の耐性

4116ステンレス鋼は、特に塩素を含む環境で中程度の耐腐食性を示します。塩素が豊富な環境では、ピッティングや応力腐食割れ(SCC)に対して脆弱です。304や316のようなオーステナイト系グレードと比較すると、4116は耐腐食性が低いものの、硬度と耐摩耗性が優れています。

耐熱性

特性/制限 温度 (°C) 温度 (°F) 備考
最大連続使用温度 400 752 高温に適しています
最大間欠的使用温度 600 1112 短期的な露出に耐えられます
スケーリング温度 800 1472 この制限を超えると酸化のリスクがあります

高温条件下で、4116ステンレス鋼はその強度を保持しますが、酸化しやすくなる可能性があります。適切な熱処理は、高温用途での性能を向上させることができます。

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 ER410 アルゴン 予熱が推奨されます
MIG ER410 アルゴン + CO2 溶接後の熱処理が必要な場合があります

4116ステンレス鋼は従来の方法で溶接できますが、亀裂を避けるために予熱が推奨されます。溶接後の熱処理は、溶接部の機械的特性を改善することができます。

加工性

加工パラメータ 4116 AISI 1212 備考/ヒント
相対加工性指数 60 100 中程度の加工性
典型的な切削速度 30-50 m/min 80-120 m/min ベストな結果を得るために、カーバイド工具を使用してください

4116の加工には、切削速度と工具の慎重な考慮が必要です。一般的に、低炭素鋼に比べて加工が難しいです。

成形性

4116ステンレス鋼は、その高強度と硬度のため成形性が限られています。冷間成形は可能ですが、亀裂のリスクを減少させるために熱間成形が推奨されます。材料の破損を避けるためには、最小曲げ半径を注意深く計算する必要があります。

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
焼きなまし 800 - 900 / 1472 - 1652 1-2時間 空気 軟化、延性の向上
硬化 1000 - 1100 / 1832 - 2012 30分 油または空気 硬度と強度の向上
テンパリング 400 - 600 / 752 - 1112 1時間 空気 脆さの低減、靭性の向上

熱処理プロセスは、4116ステンレス鋼の微細構造に大きな影響を与え、柔らかな状態からさまざまな用途に適した硬化状態へと変化させます。

典型的な用途と最終使用

業界/セクター 具体的な用途例 この用途で活用される主要な鋼の特性 選定理由 (簡潔に)
医療 外科器具 高硬度、耐腐食性 耐久性と滅菌
自動車 切削工具 耐摩耗性、強度 ストレス下でのパフォーマンス
航空宇宙 エンジン部品 高強度、耐熱性 安全性と信頼性

その他の用途には:
- ナイフと刃物
- 産業機械部品
- ファスナーやフィッティング

これらの用途における4116ステンレス鋼の選択は、硬度と耐腐食性の優れたバランスに起因しており、両方の特性が重要な環境に理想的です。

重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察

特性/特性 4116 AISI 440C AISI 420 簡潔な利点/欠点またはトレードオフのメモ
主要な機械的特性 高強度 より高い耐腐食性 中程度の強度 4116は優れた耐摩耗性を提供します
主要な腐食側面 中程度の耐性 優れた耐性 公平な耐性 440Cは腐食性の環境に適しています
溶接性 中程度 不良 中程度 4116は440Cよりも溶接しやすいです
加工性 中程度 低 中程度 4116は440Cよりも加工しやすいです
成形性 制限あり 制限あり 中程度 420はより良い成形性を持っています
相対的コスト 中程度 高い 低い コストは市場の需要によって変動します
典型的な供給状況 一般的 あまり一般的でない 一般的 4116は広く入手可能です

4116ステンレス鋼を選定する際には、その機械的特性、耐腐食性、および加工特性を考慮することが含まれます。中程度のコストと入手可能性により、多くの用途にとって実用的な選択肢となりますが、高腐食環境での性能が考慮される場合は、代替グレードを検討する必要があります。

要約すると、4116ステンレス鋼は、強度、耐摩耗性、および中程度の耐腐食性のバランスが取れた多用途な材料であり、幅広い産業用途に適しています。

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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...

    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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