904Lステンレス鋼: 特性と主要用途

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904Lステンレス鋼は、特に酸性環境において優れた耐食性を持つ高合金オーステナイト系ステンレス鋼です。低炭素ステンレス鋼に分類され、ニッケル(最大25%)とクロム(約20%)、モリブデン(4-5%)、銅(1-2%)を含む重要な成分が含まれています。この独特の組成によって、全体的な耐食性と機械的特性が向上し、さまざまな要求の厳しい用途に適しています。

総合的な概要

904Lステンレス鋼は主に、塩素環境におけるピッティングとすき間腐食への高い耐性で知られており、これは海洋および化学加工用途において重要な利点です。低炭素含有量は、溶接時の炭化物析出のリスクを最小限に抑え、材料が溶接部でも耐食性を維持することを保証します。

主な特性:
- 耐食性: 硫酸、リン酸、海水を含む広範囲の腐食性媒体に対して優れた耐性を持つ。
- 機械的特性: 高い引張強度と伸びを持ち、良好な成形性と溶接性を提供。
- 温度安定性: 高温でも強度と靱性を保持。

利点:
- 局所腐食に対する卓越した耐性。
- 良好な溶接性と成形性。
- 過酷な環境での使用に適している。

制限:
- 304や316などの標準ステンレス鋼と比較して高コスト。
- より一般的なグレードと比べると入手しにくい。

904Lはニッチな市場地位を持ち、化学処理、石油・ガス業界、海洋用途などで使用され、過酷な環境での優れた性能が求められています。

代替名、基準、および同等品

標準機関 呼称/グレード 原産国/地域 備考/コメント
UNS N08904 アメリカ EN 1.4539に最も近い同等品
AISI/SAE 904L アメリカ 一般的に使用される呼称
ASTM A240/A240M アメリカ ステンレス鋼板の標準仕様
EN 1.4539 ヨーロッパ UNS N08904に相当
JIS SUS 904L 日本 類似の特性、微小な組成の違い

904Lとその同等品である316Lの違いは、主に904Lのニッケルとモリブデンの含有量が高いため、特に酸性環境において耐食性が向上しています。

主要特性

化学組成

元素(記号と名称) 割合範囲(%)
C(炭素) 0.020最大
Cr(クロム) 19.0 - 23.0
Ni(ニッケル) 23.0 - 28.0
Mo(モリブデン) 4.0 - 5.0
Cu(銅) 1.0 - 2.0
Mn(マンガン) 2.0最大
Si(シリコン) 1.0最大
P(リン) 0.045最大
S(硫黄) 0.030最大

904Lの主要な合金成分にはニッケル、クロム、モリブデンが含まれています。ニッケルは鋼の靱性と延性を強化し、クロムは耐食性を提供し、モリブデンはピッティングとすき間腐食に対する耐性を向上させます。

機械的特性

特性 状態/熱処理 典型的な値/範囲(メートル法 - SI単位) 典型的な値/範囲(帝国単位) 試験方法の参照基準
引張強度 焼鈍状態 520 - 750 MPa 75 - 109 ksi ASTM E8
降伏強度(0.2%オフセット) 焼鈍状態 220 - 350 MPa 32 - 51 ksi ASTM E8
伸び 焼鈍状態 40%最小 40%最小 ASTM E8
硬度 焼鈍状態 200 HB最大 200 HB最大 ASTM E10
衝撃強度 - -196°Cで40 J -320°Fで29.5 ft-lbf ASTM E23

これらの機械的特性の組み合わせにより、904Lは高強度と延性が求められる用途に適しており、特に耐食性が重要な環境において使用されます。

物理的特性

特性 状態/温度 値(メートル法 - SI単位) 値(帝国単位)
密度 - 8.0 g/cm³ 0.289 lb/in³
融点 - 1400 - 1450 °C 2552 - 2642 °F
熱伝導率 20 °C 16.2 W/m·K 112 BTU·in/(hr·ft²·°F)
比熱容量 20 °C 500 J/kg·K 0.119 BTU/lb·°F
電気抵抗率 20 °C 0.72 µΩ·m 0.00000072 Ω·m

904Lの密度と融点はその頑丈さを示し、熱伝導率と比熱容量は、様々な用途において熱を効果的に管理できることを示唆しています。

耐食性

腐食性物質 濃度(%) 温度(°C/°F) 耐性評価 備考
塩素化合物 3-10% 20-60 °C / 68-140 °F 優れた ピッティングのリスク
硫酸 10-30% 20-50 °C / 68-122 °F 良好 局所腐食のリスク
リン酸 20-50% 20-60 °C / 68-140 °F 優れた ピッティングおよびすき間腐食に対して耐性あり
海水 - 環境温度 優れた 海洋用途に適している

904Lは多様な腐食環境に対して卓越した耐性を示し、特に酸性条件においてその性能が顕著です。塩素が豊富な環境での性能は、316Lなどの他のステンレス鋼に比べて著しく優れています。

耐熱性

特性/限界 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る
最大間欠使用温度 500 °C 932 °F 高温への限られた露出
スケーリング温度 800 °C 1472 °F 高温での酸化リスク

高温下でも904Lはその強度と耐食性を維持し、高温環境での用途に適しています。ただし、400 °Cを超える温度に長期間さらされると酸化やスケーリングが発生す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 ER904L アルゴン 適切な技術で優れた結果が得られる
MIG ER904L アルゴン + 2% CO2 薄いセクションに適している
SMAW E904L - 厚いセクションの場合は予熱が必要

904Lは高い溶接性を持っており、適切な技術を用いることでクラックのリスクや耐食性の低下は最小限に抑えられます。厚いセクションの場合、熱応力を避けるために予熱が必要な場合があります。

切削性

切削パラメータ 904L AISI 1212 備考/ヒント
相対切削性指数 30% 100% 切削速度を遅くする必要あり
典型的な切削速度 20 m/min 50 m/min 良好な結果を得るために炭化物工具を使用

904Lの加工は、その靱性と加工硬化特性のために挑戦的です。適切な工具や遅い切削速度を使用することで切削性を向上させることができます。

成形性

904Lは良好な成形性を示し、冷間および熱間加工プロセスに適しています。ただし、加工硬化率が高いため、亀裂を避けるために曲げ半径や成形技術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 主な目的/期待される結果
固溶Annealing 1020 - 1100 °C / 1868 - 2012 °F 30分 空気または水 炭化物の溶解、耐食性の向上
応力除去 300 - 400 °C / 572 - 752 °F 1-2時間 空気 残留応力の軽減

904Lの熱処理プロセスは、主に耐食性を向上させ、製造中に導入された応力を軽減することに焦点を当てています。固溶Annealingは最適な微細構造と特性を達成するために重要です。

典型的な用途と最終用途

業界/セクター 具体的な用途例 この用途で利用される鋼の特性 選択理由(簡潔に)
化学処理 熱交換器 高い耐食性 酸性環境に適している
石油・ガス オフショアプラットフォーム 強度と靱性 厳しい海洋条件に耐える
海洋 造船 ピッティング耐性 海水暴露に最適
製薬 プロセス機器 クリーン性と耐食性 厳しい衛生基準を満たす

他の用途には:
- 食品加工: 高い清浄度と耐食性を必要とする設備。
- 発電: 腐食性環境にさらされるコンポーネント。

904Lはこれらの用途に選ばれる理由は、その優れた耐食性と機械的特性により、要求の厳しい環境においても長寿命と信頼性を確保できるからです。

重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察

特性/特性 904L 316L 310S 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 高い引張強度 中程度の引張強度 高温強度 904Lは優れた耐食性を提供
主要な腐食面 酸性環境で優れた 中性からやや腐食性環境で良好 高温で良好 904Lは攻撃的な環境に好ましい
溶接性 優れている 良好 中程度 904Lは慎重な溶接技術を要する
切削性 中程度 良好 不良 904Lは硬いため、速度を遅くする必要がある
成形性 良好 良好 中程度 904Lは形成可能だが慎重に扱う必要がある
おおよその相対コスト 高い 中程度 中程度 パフォーマンスによりコストが正当化される場合がある
典型的な入手可能性 限られた 広く入手可能 広く入手可能 904Lは特殊な調達が必要な場合がある

904Lを選択する際は、その耐食環境におけるパフォーマンスに対するコスト効果を考慮してください。その入手可能性は、より一般的なグレードと比べて限られているかもしれないため、調達計画を慎重に行う必要があります。

要約すると、904Lステンレス鋼は、高い耐食性と機械的強度を必要とする用途に優れた材料です。そのユニークな特性は、特に厳しい環境にさらされる場合において多くの産業での選好理由となっています。

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