420ステンレス鋼：特性と主要な用途

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420ステンレス鋼は、強度が高く、耐腐食性が中程度で、熱処理によって硬化できることから知られるマルテンサイト系ステンレス鋼です。炭素含有量が高く、主要な合金元素としてクロムを含むことで特徴づけられるマルテンサイト系ステンレス鋼のカテゴリに分類されます。420ステンレス鋼の一般的な組成は、約12-14%のクロムと0.15-0.4%の炭素を含み、これがその特性に大きく影響します。

包括的な概要

420ステンレス鋼は、主に高い硬度と中程度の耐腐食性を要求される用途に使用されます。420の合金元素、特にクロムと炭素は、その特性を定義する上で重要な役割を果たします。クロムは耐腐食性を高め、鋼の硬度に寄与し、炭素は強度と耐摩耗性を向上させます。

420ステンレス鋼の利点：
- 高硬度：熱処理後、420は最大50 HRCの硬度レベルを達成でき、切削工具や刃物に適しています。
- 良好な耐摩耗性：高炭素含有量により、優れた耐摩耗性を提供し、摩擦を伴う用途に最適です。
- 中程度の耐腐食性：オーステナイトグレードほどの耐腐食性はありませんが、軽度の腐食環境では良好な性能を発揮します。

420ステンレス鋼の制限：
- 低靭性：オーステナイト系ステンレス鋼と比較すると、420は靭性が低く、高い衝撃抵抗を必要とする用途には不向きです。
- 制限された耐腐食性：海洋用途のような高度に腐食性の環境では、保護コーティングなしでは十分に機能しない可能性があります。

歴史的に、420ステンレス鋼はその硬度と耐腐食性のバランスから、カトラリー、外科用器具、および様々な産業用途の製造に重要な役割を果たしてきました。その市場地位は特にカトラリーや工具製造セクターにおいて確立されています。

代替名称、基準、および同等品

基準機関 名称/グレード 原産国/地域 備考
UNS S42000 アメリカ AISI 420の最も近い同等品
AISI/SAE 420 アメリカ 一般的に使用される名称
ASTM A276 アメリカ ステンレス鋼丸棒の標準規格
EN 1.4021 ヨーロッパ ヨーロッパにおける同等品名称
JIS SUS420J2 日本 わずかな組成の違いがあるが、似た特性を持つ

同等品表は、これらのグレードが頻繁に相互交換可能と見なされる一方で、組成の微妙な違いが特定の用途における性能に影響を与える可能性があることを強調しています。たとえば、SUS420J2はわずかに高い炭素含有量を持ち、硬度が向上する可能性がありますが、耐腐食性が低下する可能性もあります。

主要特性

化学組成

元素（記号および名称） 含有率範囲 (%)
C（炭素） 0.15 - 0.40
Cr（クロム） 12.0 - 14.0
Mn（マンガン） 1.0 max
Si（ケイ素） 1.0 max
P（リン） 0.04 max
S（硫黄） 0.03 max

420ステンレス鋼の主な合金元素には、耐腐食性と硬度を提供するクロムと、強度と耐摩耗性を向上させる炭素が含まれています。マンガンとケイ素は、鋼製造中の靭性と脱酸を改善するために微量含まれています。

機械的特性

特性 状態/温度 試験温度 典型的な値/範囲（メトリック） 典型的な値/範囲（インペリアル） 試験方法の基準標準
引張強度 焼なまし 室温 520 - 700 MPa 75 - 102 ksi ASTM E8
耐力（0.2%オフセット） 焼なまし 室温 350 - 500 MPa 51 - 73 ksi ASTM E8
伸び 焼なまし 室温 12 - 20% 12 - 20% ASTM E8
硬度（ロックウェル C） 焼入れおよび焼もどし 室温 40 - 50 HRC 40 - 50 HRC ASTM E18
衝撃強度 焼入れおよび焼もどし -20°C (-4°F) 30 J 22 ft-lbf ASTM E23

420ステンレス鋼の機械的特性は、高い強度と硬度を必要とする用途に適しています。引張強度と耐力は、重要な荷重に耐える能力を示し、一方で伸びの割合は多くの用途に適した延性を反映しています。熱処理によって得られる硬度値は、切削工具や耐摩耗用途に理想的です。

物理特性

特性 状態/温度 値（メトリック） 値（インペリアル）
密度 - 7.75 g/cm³ 0.28 lb/in³
融点 - 1450 - 1510 °C 2642 - 2750 °F
熱伝導率 20 °C 25.4 W/m·K 17.5 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 15.5 µm/m·K 8.6 µin/in·°F

420ステンレス鋼の密度は相対的に重い材料を示し、強度に寄与しています。融点は高温での用途に関して重要であり、熱伝導率と比熱容量は工学用途における熱管理に不可欠です。熱膨張係数は、温度変動が予想される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
塩化物 3-10 20-60 °C (68-140 °F) 普通 ピッティングのリスク
硫酸 10-30 20-50 °C (68-122 °F) 悪い 推奨しない
酢酸 5-20 20-40 °C (68-104 °F) 良好 中程度の耐性
大気中 - - 良好 軽度の曝露に適している

420ステンレス鋼は中程度の耐腐食性を示し、特に大気条件下や酢酸の存在下では良好です。しかし、塩化物環境ではピッティング腐食に対して感受性があり、硫酸のような強酸を含む用途では使用を控えるべきです。304や316のようなオーステナイトグレードと比較すると、420の耐腐食性は低く、海洋や高度に腐食性の環境には不向きです。

耐熱性

特性/制限 温度 (°C) 温度 (°F) 備考
最大連続運転温度 400 °C 752 °F 断続的な使用に適している
最大間欠的運転温度 500 °C 932 °F 酸化耐性が制限される
スケーリング温度 600 °C 1112 °F 高温でのスケーリングのリスク

高温では、420ステンレス鋼は強度を維持しますが、酸化が生じる可能性があります。最大連続運転温度は高温用途での能力を示し、スケーリング温度は表面劣化のリスクを強調しています。これらの制限を超えた温度に長時間さらされることは避けるべきです。

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 ER420 アルゴン プレヒートを推奨
MIG ER420 アルゴン + CO2 溶接後の熱処理が必要な場合があります

420ステンレス鋼はTIGおよびMIGプロセスを用いて溶接できますが、割れを防ぐためにプレヒーティングがしばしば推奨されます。溶接後の熱処理は、溶接部品の性質を向上させ、サービスでの性能を確保することができます。

切削性

加工パラメータ [420ステンレス鋼] [AISI 1212] 備考/ヒント
相対的加工性指数 50% 100% 最良の結果のためにカーバイド工具を使用
典型的な切削速度 30-50 m/min 60-80 m/min 工具の摩耗に応じて調整

420ステンレス鋼の加工性は中程度であり、適切な工具と切削条件で改善が可能です。カーバイド工具を使用することで、より良い表面仕上げと工具寿命を達成することが推奨されます。

成形性

420ステンレス鋼はそのマルテンサイト構造により高い成形性は持たず、広範な成形よりも切削や成形を要求される用途により適しています。冷間成形は可能ですが、作業硬化を引き起こす可能性があり、プロセスの厳密な制御が必要です。

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 主な目的 / 期待される結果
焼鈍 800 - 900 °C (1472 - 1652 °F) 1-2時間 空気 硬度を減少させ、延性を向上させる
焼入れ 1000 - 1100 °C (1832 - 2012 °F) 30分 油または水 硬度を増加させる
焼もどし 150 - 300 °C (302 - 572 °F) 1時間 空気 脆さを減少させ、靭性を強化する

熱処理プロセスは420ステンレス鋼の微細構造と特性に大きな影響を与えます。焼入れは硬度を増加させ、焼もどしは脆さを減少させ、様々な用途に適応できるようにします。

典型的な用途と最終用途

業界/セクター 特定の適用例 この用途で活用される鋼の重要な特性 選択理由
カトラリー キッチンナイフ 高硬度、耐摩耗性 刃の保持
医療 外科用器具 耐腐食性、硬度 滅菌性と耐久性
自動車 バルブ部品 強度、中程度の耐腐食性 ストレス下での性能
航空宇宙 着陸装置部品 高強度、疲労耐性 安全性と信頼性

420ステンレス鋼はその硬度と鋭い刃の保持能力から、カトラリーや医療業界で一般的に使用されています。自動車や航空宇宙の用途では、その強度と疲労耐性から重要な部品の選択に適しています。

重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる知見

特性/特性 420ステンレス鋼 AISI 304ステンレス鋼 AISI 316ステンレス鋼 簡単なメリット/デメリットまたはトレードオフのメモ
主要な機械的特性 高硬度 良好な延性 優れた耐腐食性 420は硬いが、延性は劣る
主要な耐腐食的側面 中程度の耐性 良好な耐性 優れた耐性 420は過酷な環境には不向き
溶接性 中程度 良好 良好 420はプレヒーティングが必要
加工性 中程度 良好 普通 420は加工が難しい
成形性 良くない 良好 普通 420は広範な成形には不向き
相対的なコスト 中程度 高い 高い 420はしばしばよりコスト効果的
典型的な入手可能性 一般的 非常に一般的 一般的 420は広く入手可能

420ステンレス鋼を選択する際の考慮事項には、その機械的特性、耐腐食性、溶接および加工の適合性が含まれます。硬度と耐摩耗性の利点を提供する一方で、靭性と耐腐食性の制限を特定の用途の要件に対して慎重に評価する必要があります。

要約すると、420ステンレス鋼は硬度と中程度の耐腐食性を必要とする用途において多用途の材料であり、歴史的な重要性と確立された市場地位から、様々な業界において信頼できる選択です。

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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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