430FRステンレス鋼：特性と主要用途

430FRステンレス鋼は、主に磁気特性と優れた成形性で知られているフェライト系ステンレス鋼のグレードです。高クロム含量と低炭素レベルで特徴づけられるフェライト系ステンレス鋼のカテゴリに分類されます。430FRの主な合金元素には、一般的に16%から18%の範囲のクロム（Cr）と、成分の大部分を構成する鉄（Fe）が含まれます。少量のニッケル（Ni）やその他の元素の添加が特性を向上させ、多様な用途に適しています。

包括的概要

430FRステンレス鋼はフェライト系ステンレス鋼に分類され、体心立方（BCC）晶構造を持っています。この構造は磁気特性に寄与し、磁気が要因となる用途にとって独自の選択肢となります。合金の主な合金元素であるクロムと鉄は耐食性と強度を提供し、ニッケルの添加により延性と靭性が向上します。

主な特性：
- 耐食性：430FRは酸化や腐食に対して優れた抵抗を示し、特に軽度の腐食環境において効果的です。
- 磁気特性：多くのオーステナイト系ステンレス鋼とは異なり、430FRはその磁気特性を保持し、磁気材料が必要な用途に適しています。
- 成形性：このグレードは優れた成形性で知られ、様々な形状に容易に成形・加工できます。

利点：
- 軽度の環境における優れた耐食性。
- 磁気特性を保持し、磁気用途に適している。
- 優れた成形性と溶接性。

制限：
- オーステナイト系グレードと比較して、浸食や隙間腐食に対する抵抗が限られている。
- 酸化抵抗が低いため、高温用途には適さない。

歴史的に、430FRは自動車部品、厨房機器、建築デザインなど、機械的特性と耐食性のバランスからさまざまな用途で使用されてきました。

別名、規格、および同等品

標準組織	指定/グレード	原産国/地域	備考/注釈
UNS	S43020	アメリカ	AISI 430に最も近い同等品で、微小な組成の違いがある。
AISI/SAE	430FR	アメリカ	優れた成形性を持つフェライト系ステンレス鋼。
ASTM	A240	アメリカ	圧力容器および一般用途向けの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、およびストリップの標準仕様。
EN	1.4016	ヨーロッパ	同様の特性を持つヨーロッパ標準同等品。
JIS	SUS430	日本	類似する用途の日本工業規格同等品。

これらのグレード間の違いは、特定の組成と機械的特性に起因することが多く、特定の用途における性能に影響を与える可能性があります。例えば、430FRとAISI 430は類似していますが、430FRに一定の元素を添加することで成形性が向上し、特定の製造プロセスにとってより良い選択肢となります。

主要特性

化学組成

元素（記号と名称）	割合範囲（%）
Cr（クロム）	16.0 - 18.0
Fe（鉄）	バランス
Ni（ニッケル）	0.5 - 1.0
C（炭素）	≤ 0.12
Mn（マンガン）	≤ 1.0
Si（シリコン）	≤ 1.0

430FRにおけるクロムの主な役割は耐食性を高めることであり、ニッケルは延性と靭性の改善に寄与します。低炭素含量は、隙間腐食を引き起こす可能性のある炭化物析出のリスクを最小限に抑えます。

機械的特性

特性	状態/温度	典型的な値/範囲（メトリック - SI単位）	典型的な値/範囲（インペリアル単位）	テスト方法の参照標準
引張強度	焼なまし	450 - 550 MPa	65 - 80 ksi	ASTM E8
降伏強度（0.2% オフセット）	焼なまし	250 - 350 MPa	36 - 51 ksi	ASTM E8
伸び	焼なまし	20 - 30%	20 - 30%	ASTM E8
硬度（ロックウェルB）	焼なまし	80 - 90 HRB	80 - 90 HRB	ASTM E18
衝撃強度	-	40 J（-20°C時）	30 ft-lbf（-4°F時）	ASTM E23

430FRの機械的特性は、中程度の強度と良好な延性を必要とする用途に適しています。降伏強度と引張強度は構造用途に十分であり、伸びは良好な成形性を示しています。

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	-	7.8 g/cm³	0.28 lb/in³
融点	-	1400 - 1450 °C	2550 - 2640 °F
熱伝導率	20 °C	25 W/m·K	14.5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
比熱容量	20 °C	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
電気抵抗率	20 °C	0.74 µΩ·m	0.0000013 Ω·in

430FRの密度はその重さを示し、融点は高温用途への適性を示唆します。熱伝導率と比熱容量は熱伝達に関する用途にとって重要です。

耐食性

腐食因子	濃度 (%)	温度 (°C/°F)	耐性評価	備考
塩素化合物	3 - 5	20 - 60 / 68 - 140	良	ピッティング腐食のリスク。
酸類	10 - 20	20 - 40 / 68 - 104	不良	強酸には推奨されない。
アルカリ類	5 - 10	20 - 60 / 68 - 140	良	酸性環境よりも優れた抵抗。
大気腐食	-	-	優秀	屋外用途に適している。

430FRステンレス鋼は大気腐食と軽度のアルカリに対して良好な耐性を示しますが、塩素環境ではピッティングや隙間腐食に対して敏感です。304や316のオーステナイト系グレードと比べて、430FRは攻撃的な環境での耐食性が全体的に低いです。

耐熱性

特性/限界	温度 (°C)	温度 (°F)	備考
最大連続使用温度	815 °C	1500 °F	間欠的な使用に適している。
最大間欠的使用温度	870 °C	1600 °F	短期間の曝露のみ。
スケール温度	900 °C	1650 °F	この温度を超えると酸化のリスク。

高温では、430FRは優れた酸化抵抗を示しますが、長時間の曝露はスケーリングを引き起こす可能性があります。815 °Cを超える連続使用は、機械的特性の劣化の可能性があるため推奨されません。

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	ER430	アルゴン	適切な技術により良好な結果。
MIG	ER430	アルゴン + CO2混合	薄い部分に適している。

430FRは一般的に標準的な技術を使用して溶接可能と考えられています。予熱は通常必要ありませんが、溶接後の熱処理がストレスを軽減し、靭性を改善するのに有益な場合があります。

機械加工性

加工パラメータ	430FR	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 m/min	50 m/min	工具の摩耗に応じて調整。

加工性は中程度であり、鋭い工具と適切な切削速度を使用することで性能を向上させることができます。過熱を防ぐためにクーラントが推奨されます。

成形性

430FRは優れた成形性を示し、スタンピング、曲げ、深絞りなどのプロセスに適しています。低炭素含量は成形操作中の割れのリスクを軽減するのに役立ちます。

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
焼なまし	800 - 900 / 1470 - 1650	1 - 2時間	空気	延性を改善し、硬さを低下させる。

焼なましのような熱処理プロセスは、430FRの延性と靭性を大幅に改善し、成形や加工がより容易になるようにします。

典型的な用途と最終用途

産業/セクター	特定の応用例	この応用で活用される主要な鋼の特性	選択理由（簡単に）
自動車	排気システム	耐食性、成形性	軽度の環境で良好な性能。
厨房用品	調理器具	非反応性表面、洗浄のし易さ	食品接触に最適。
建築	装飾トリム	美的魅力、耐食性	耐久性があり、視覚的に魅力的。

その他の用途には:
- 産業機器コンポーネント
- 電気エンクロージャ
- ファスナーとフィッティング

これらの用途における430FRの選択は、機械的特性、耐食性、およびコストパフォーマンスのバランスによることが多いです。

重要な考慮事項、選択基準、及びさらなる洞察

特徴/特性	430FR	AISI 304	AISI 316	簡単な利点/欠点またはトレードオフノート
主要機械的特性	中程度の強度	高い強度	高い強度	430FRはオーステナイト系グレードよりも強度が劣る。
主要な耐食性の側面	塩素に対して普通	優れた	優れた	430FRはピッティングに対する耐性が劣る。
溶接性	良好	優れた	良好	430FRは一部のオーステナイト系グレードよりも溶接が容易。
加工性	中程度	良好	中程度	430FRは一部のグレードよりも加工が容易。
成形性	優れた	良好	良好	430FRは優れた成形性を持つ。
約相対コスト	低い	高い	高い	多くの用途に対してコスト効果が高い。
典型的な入手可能性	一般的	一般的	一般的	様々な形で広く入手可能。

430FRステンレス鋼を選定する際の考慮事項には、コストパフォーマンス、入手可能性、および特定の用途要件が含まれます。その磁気特性は磁気が要因となる用途に適しており、中程度の耐食性は強い腐食環境での使用を制限します。

要約すると、430FRステンレス鋼は性能とコストのバランスを提供する多用途な材料であり、さまざまな産業で人気があります。それ独自の特性、特にその磁気特性と成形性は、特定の用途において明確な利点を提供します。