716ステンレス鋼:特性と主要用途

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包括的な概要

716ステンレス鋼はオーステナイト系ステンレス鋼に分類され、高い耐食性と優れた機械的特性で知られています。このグレードは主にクロム(Cr)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)を合金としており、全体的な性能を大きく向上させます。典型的な組成は、約16~18%のクロム、10~14%のニッケル、2~3%のモリブデンを含み、微量の炭素、シリコン、マンガンも含まれています。

716ステンレス鋼の最も重要な特性には、優れたピッティング腐食および隙間腐食への抵抗力、高い強度、良好な溶接性が含まれます。また、成形性が良好で、加工が容易なため、攻撃的な環境でのさまざまな用途に適しています。

利点と制限

利点:
- 耐食性:塩化物を含む広範な腐食環境に対する卓越した耐性。
- 機械的強度:高い引張強度と降伏強度があり、構造用途に適しています。
- 溶接性:良好な溶接性により、製造が容易です。

制限:
- コスト:高い合金含有量により、低グレードのステンレス鋼に比べて材料コストが増加する可能性があります。
- 加工硬化:加工硬化しやすく、加工プロセスが複雑になる可能性があります。

歴史的に、716ステンレス鋼は化学処理、海洋用途、食品加工など、高性能材料を必要とする産業で使用されており、耐食性が最も重要です。

別名、基準、相当品

基準機関 指定/グレード 原産国/地域 備考/備考
UNS S71600 アメリカ AISI 316Lに最も近い相当物
AISI/SAE 716 アメリカ 316Lとの組成上の小さな違い
ASTM A240 アメリカ ステンレス鋼板の標準仕様
EN 1.4404 ヨーロッパ 若干の変動があるがAISI 316Lに相当
JIS SUS316L 日本 類似の特性、日本で一般的に使用される
ISO 316L 国際 ステンレス鋼の国際標準

上記の表は、716ステンレス鋼のさまざまな基準と相当品を示しています。特に、AISI 316LやEN 1.4404のようなグレードが相当と見なされることが多いですが、組成の微妙な違いが特定の環境での性能に影響を与える可能性があります。特に耐食性や機械的特性に関して。

主な特性

化学組成

元素(記号と名称) 割合範囲(%)
Cr(クロム) 16.0 - 18.0
Ni(ニッケル) 10.0 - 14.0
Mo(モリブデン) 2.0 - 3.0
C(炭素) ≤ 0.03
Si(シリコン) ≤ 1.0
Mn(マンガン) ≤ 2.0

716ステンレス鋼の主な合金元素は重要な役割を果たしています:
- クロム(Cr):耐食性を高め、パッシブ酸化物層の形成を助けます。
- ニッケル(Ni):特に低温での靭性と延性を向上させます。
- モリブデン(Mo):特に塩化物環境においてピッティング腐食と隙間腐食への抵抗力を増加させます。

機械的特性

特性 状態/温度 試験温度 典型的な値/範囲(メートル法) 典型的な値/範囲(インペリアル) 試験方法の参照基準
引張強度 焼きなまし 室温 520 - 700 MPa 75 - 102 ksi ASTM E8
降伏強度(0.2%オフセット) 焼きなまし 室温 205 - 310 MPa 30 - 45 ksi ASTM E8
延伸率 焼きなまし 室温 40 - 50% 40 - 50% ASTM E8
硬度(ロックウェルB) 焼きなまし 室温 80 - 90 HRB 80 - 90 HRB ASTM E18
衝撃強度 シャルピーVノッチ -20 °C 40 - 60 J 30 - 45 ft-lbf ASTM E23

716ステンレス鋼の機械的特性は、高い強度と延性を必要とする用途に適しています。引張強度と降伏強度の組み合わせにより、重要な機械的負荷に耐えることができ、その延伸率は良好な延性を示し、成形プロセスに最適です。

物理的特性

特性 状態/温度 値(メートル法) 値(インペリアル)
密度 室温 8.0 g/cm³ 0.289 lb/in³
融点/範囲 - 1375 - 1400 °C 2507 - 2552 °F
熱伝導率 室温 16.2 W/m·K 112 BTU·in/(hr·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
熱膨張係数 20 - 100 °C 16.0 x 10⁻⁶/K 8.9 x 10⁻⁶/°F

密度や熱伝導率といった主要な物理的特性は、重量や熱伝達が重要な用途において重要です。比較的高い融点は高温環境での良好な性能を示し、熱伝導率は熱交換器や類似の用途への適合性を示唆しています。

耐食性

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) 優れた ピッティングのリスク
硫酸 10-20 20-40 °C (68-104 °F) 良好 中程度の耐性
塩酸 5-10 20-30 °C (68-86 °F) SCCに影響されやすい
海水 - 周囲温度 優れた 海洋用途に適している

716ステンレス鋼は、特に海水のような塩化物が豊富な環境において、さまざまな腐食環境に対して優れた耐性を示します。しかし、特定の条件、特に塩酸にさらされると応力腐食割れ(SCC)が起こりやすくなります。AISI 304や316のようなグレードに比べて、716はピッティング腐食に対して優れた耐性を提供するため、海洋や化学処理の用途での選択肢とされています。

耐熱性

特性/制限 温度(°C) 温度(°F) 備考
最大連続使用温度 870 °C 1600 °F 高温用途に適している
最大間欠使用温度 925 °C 1700 °F 短期間の曝露に耐えることができる
スケーリング温度 600 °C 1112 °F この温度を超えると酸化のリスクがある

高温状態で、716ステンレス鋼はその強度と耐食性を維持し、高温用途に適しています。しかし、600 °C以上の温度に長期間さらされると、酸化やスケーリングが発生し、その整合性が損なわれる可能性があります。

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 備考
TIG ER316L アルゴン 薄い部分に優れた性能
MIG ER316L アルゴン/CO2 厚い部分に適している
SMAW E316L - 予熱が必要

716ステンレス鋼は良好な溶接性で知られており、特にER316Lのようなフィラー金属を使用した場合に顕著です。特に厚い部分では、亀裂を避けるために予熱が必要となることがあります。溶接後の熱処理が溶接部の機械的特性を向上させることができます。

加工性

加工パラメータ 716ステンレス鋼 AISI 1212 備考/ヒント
相対加工指数 40 100 加工性は中程度
典型的な切削速度(旋削) 30 m/min 60 m/min 超硬工具を使用

716ステンレス鋼の加工は、その加工硬化特性により難しい場合があります。最適な条件は、シャープな工具と適切な切削速度を使用して工具摩耗を最小限に抑えることです。

成形性

716ステンレス鋼は良好な成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスが可能です。しかし、加工硬化傾向により、亀裂を避けるために曲げ半径と成形速度の注意深い制御が必要です。

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/期待される結果
焼きなまし 1000 - 1100 °C (1832 - 2012 °F) 1-2時間 空冷 内部応力を解放し、延性を改善
溶解処理 1000 - 1100 °C (1832 - 2012 °F) 30分 水冷却 耐食性を向上

熱処理中、716ステンレス鋼はその微細構造と特性を改善する冶金的変化を経ます。焼きなましは内部応力を解放し、溶解処理は炭化物を溶解することで耐食性を向上させます。

典型的な用途と最終用途

業界/分野 特定の用途の例 この用途で利用される主要な鋼材特性 選択の理由(簡潔に)
化学処理 反応器および貯蔵タンク 耐食性、強度 攻撃的な化学物質に対する高い耐性
海洋 船舶建造部品 ピッティング耐性、耐久性 海水中での優れた性能
食品加工 設備および配管 クリーン性、耐食性 衛生基準を満たしている

その他の用途には:
* - 医薬品設備
* - 石油およびガスパイプライン
* - 熱交換器

化学処理において、716ステンレス鋼は過酷な環境に耐える能力が選ばれ、設備の安全性と長寿命を確保します。

重要な考慮事項、選択基準、さらなる洞察

特性/特性 716ステンレス鋼 AISI 316L 二相ステンレス鋼 簡潔な利点/欠点またはトレードオフノート
主要な機械的特性 高強度 中程度 非常に高い 716は強度と耐食性のバランスを提供します
主要な耐食性の側面 優れた 良好 優れた 716は塩化物環境で優れています
溶接性 良好 良好 中程度 716は二相グレードよりも溶接が容易です
加工性 中程度 中程度 不良 716は二相鋼よりも加工しやすいです
成形性 良好 良好 716は二相グレードよりも成形に優れています
おおよその相対コスト 中程度 中程度 高い 高性能用途に対してコスト効果的です
典型的な入手可能性 良好 良好 限られている 716はさまざまな形式で広く利用可能です

716ステンレス鋼を選択する際には、そのコスト効果、入手可能性、および特定の用途への適合性が考慮されます。機械的特性と耐食性のバランスが取れているため、厳しい環境での選択肢として好まれます。さらに、その磁気特性は無視できるため、磁気が懸念される用途でも適用可能です。

要約すると、716ステンレス鋼は多様な用途に適した素材であり、特に耐食性と機械的強度が重要な場面で優れています。そのユニークな特性と加工特性は、さまざまな業界でエンジニアやデザイナーにとって貴重な選択肢となります。

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