カスタム455ステンレス鋼:特性と主要な用途
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カスタム455ステンレス鋼は、優れた強度、耐腐食性、加工の容易さを兼ね備えた高性能のマルテンサイト系ステンレス鋼です。マルテンサイト系ステンレス鋼に分類され、主にクロムとニッケルを合金成分として含み、これがその特性に大きく影響します。鋼は、熱処理を通じて高い硬度と強度を達成しながら、良好な延性と靭性を維持するように設計されています。
カスタム455の最も重要な特性の一つは、高い硬度レベルを達成するために熱処理が可能であり、耐摩耗性を必要とする用途に適していることです。この鋼は、特に軽度に腐食性のある環境で良好な耐腐食性を示します。固有の特性には、高い引張強度、良好な疲労耐性、高温に耐える能力が含まれ、さまざまな工学用途にとって汎用性のある選択肢となっています。
利点と制限
利点:
- 高強度と硬度: カスタム455は熱処理を通じて高い硬度レベルを達成できるため、高い強度を必要とする用途に最適です。
- 良好な耐腐食性: 軽度な環境での酸化や腐食に対する抵抗があり、十分です。
- 加工の容易さ: この鋼は容易に機械加工および溶接が可能であり、多様な製造プロセスを許可します。
制限:
- オーステナイトグレードに比べて低い耐腐食性: 良好な耐腐食性を持っているものの、304や316のようなオーステナイト系ステンレス鋼ほどの耐性はありません。
- 特定の条件下での脆さ: 高い硬度は脆さをもたらす可能性があり、適切に熱処理されていない場合に特にそうです。
カスタム455は、他のいくつかのステンレス鋼グレードほど一般的には使用されていませんが、その独自の特性により、特に航空宇宙および自動車産業で特定の用途で認識されています。
代替名、基準、同等品
基準組織 | 指定/グレード | 原産国/地域 | 備考/注記 |
---|---|---|---|
UNS | S45500 | 米国 | AISI 630に最も近い等価物 |
AISI/SAE | 455 | 米国 | マルテンサイト系ステンレス鋼 |
ASTM | A313 | 米国 | ステンレス鋼ワイヤーの標準仕様 |
EN | 1.4542 | ヨーロッパ | AISI 630と類似の特性 |
JIS | SUS 630 | 日本 | 注意すべき小さな組成の違い |
上記の表は、カスタム455ステンレス鋼の基準や同等品の一部を示しています。特に、S45500とAISI 630はしばしば等価と見なされますが、組成や機械的特性には微妙な違いがある可能性があり、特定の用途における性能に影響を与えることがあります。
重要特性
化学組成
元素(記号と名称) | 百分率範囲(%) |
---|---|
C(炭素) | 0.05 - 0.15 |
Cr(クロム) | 16.0 - 18.0 |
Ni(ニッケル) | 0.5 - 1.5 |
Mo(モリブデン) | 0.0 - 0.5 |
Si(シリコン) | 0.0 - 1.0 |
Mn(マンガン) | 0.0 - 1.0 |
P(リン) | ≤ 0.04 |
S(硫黄) | ≤ 0.03 |
カスタム455の主な合金元素としては、クロムとニッケルが含まれ、これによって耐腐食性や機械的特性が向上します。クロムは不活性酸化物層の形成に寄与し、耐腐食性を高め、ニッケルは靭性と延性を強化します。制御された炭素含有量により、熱処理を通じて高い硬度の発達が可能となります。
機械的特性
特性 | 条件/テンパー | 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) | 試験方法の参照基準 |
---|---|---|---|---|---|
引張強度 | 焼鈍 | 室温 | 620 - 750 MPa | 90 - 109 ksi | ASTM E8 |
耐力(0.2%オフセット) | 焼鈍 | 室温 | 450 - 600 MPa | 65 - 87 ksi | ASTM E8 |
伸び | 焼鈍 | 室温 | 10 - 15% | 10 - 15% | ASTM E8 |
硬度(ロックウェルC) | 焼鈍 | 室温 | 30 - 40 HRC | 30 - 40 HRC | ASTM E18 |
衝撃強度 | 焼鈍 | -40°C (-40°F) | 40 - 60 J | 30 - 44 ft-lbf | ASTM E23 |
カスタム455の機械的特性は、高い強度と靭性を必要とする用途に適しています。引張強度と耐力の値は、かなりの荷重に耐える能力を示しており、伸びのパーセンテージは良好な延性を示し、破壊せずに変形することを可能にします。硬度の値は、摩耗と磨耗に対して効果的に抵抗できることを示しています。
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 | - | 7.75 g/cm³ | 0.28 lb/in³ |
融点 | - | 1450 - 1500 °C | 2642 - 2732 °F |
熱伝導率 | 20 °C | 25 W/m·K | 14.5 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 | 0.72 µΩ·m | 0.72 µΩ·in |
熱膨張係数 | 20 - 100 °C | 16.0 x 10⁻⁶/K | 8.9 x 10⁻⁶/°F |
カスタム455の物理的特性は、さまざまな用途における性能にとって重要です。密度は比較的重いことを示しており、安定性を必要とする用途において有利です。融点は高温に耐えられることを示しており、高温用途に適しています。熱伝導率と比熱容量の値は、熱を効果的に管理できることを示しており、熱的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 |
---|---|---|---|---|
塩素 | 3.5 | 25 °C (77 °F) | 普通 | ピッティングのリスク |
硫酸 | 10 | 25 °C (77 °F) | 悪い | 推奨されていません |
酢酸 | 5 | 25 °C (77 °F) | 良好 | 中程度の耐性 |
海水 | - | 25 °C (77 °F) | 普通 | 局所腐食のリスク |
カスタム455は、多くの腐食性環境に対して良好な耐性を示しますが、特に塩素が豊富な環境ではピッティングやクレバス腐食に対して敏感です。316などのオーステナイト系ステンレス鋼に比べると、優れた耐腐食性を提供するカスタム455は、腐食性の高い用途には最適でないかもしれません。しかし、軽度に腐食性のある環境では十分に性能を発揮し、さまざまな産業用途に適しています。
耐熱性
特性/制限 | 温度(°C) | 温度(°F) | 備考 |
---|---|---|---|
最大連続使用温度 | 400 °C | 752 °F | 高温用途に適しています |
最大間欠的使用温度 | 425 °C | 797 °F | 短期間の曝露のみ |
スケーリング温度 | 600 °C | 1112 °F | この限界を超えると酸化のリスク |
カスタム455は、高温での機械的特性を維持し、高温曝露を伴う用途に適しています。しかし、400 °Cを超える温度に長時間暴露されると、酸化や機械的特性の劣化を引き起こす可能性があります。したがって、高温用途のためにこの鋼を選択する際には、使用条件を慎重に考慮することが重要です。
加工特性
溶接性
溶接プロセス | 推奨溶接用金属(AWS分類) | 典型的なシールドガス/フラックス | 備考 |
---|---|---|---|
TIG | ER630 | アルゴン | 予熱を推奨 |
MIG | ER630 | アルゴン/CO2 | 溶接後の熱処理が必要な場合があります |
カスタム455は一般的に標準的な技術を用いて溶接することができますが、亀裂のリスクを最小限に抑えるために予熱および溶接後の熱処理が推奨されます。充填金属の選択は、適合性を確保し、溶接の機械的特性を維持するために重要です。
機械加工性
加工パラメータ | カスタム455 | 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(旋盤) | 30 m/min | 50 m/min | 最良の結果を得るために炭化物工具を使用する |
カスタム455の加工性は中程度であり、適切な工具と切削条件を用いることで改善できます。最良の結果を得るためには、炭化物工具を使用し、最適な切削速度を維持することが推奨されます。
成形性
カスタム455は高い強度と硬度のため、成形性が制限されています。冷間成形は可能ですが、亀裂を避けるために注意が必要です。複雑な形状には熱間成形が推奨され、これにより作業硬化のリスクが減り、材料の操作が容易になります。
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 |
---|---|---|---|---|
焼鈍 | 760 - 815 °C / 1400 - 1500 °F | 1 - 2時間 | 空気 | 硬度を下げ、延性を改善する |
硬化 | 980 - 1050 °C / 1800 - 1920 °F | 30分 | 油 | 硬度と強度を高める |
テンパリング | 400 - 600 °C / 750 - 1112 °F | 1時間 | 空気 | 脆さを下げ、靭性を改善する |
熱処理はカスタム455にとって重要であり、その機械的特性の最適化を可能にします。硬化プロセスは強度と硬度を大幅に高め、テンパリングは脆さを軽減し、鋼をさまざまな用途により適したものにします。
典型的な用途と最終使用
産業/分野 | 具体的な用途例 | この用途で利用される鋼の主要特性 | 選択理由 |
---|---|---|---|
航空宇宙 | 航空機部品 | 高強度、耐腐食性 | 軽量で耐久性のある材料 |
自動車 | エンジン部品 | 高硬度、耐摩耗性 | 性能と耐久性 |
医療 | 外科用器具 | 耐腐食性、滅菌の容易さ | 安全性と衛生の要件 |
カスタム455は、航空宇宙、自動車、医療などの産業で一般的に使用されており、その独自の特性の組み合わせにより、強度と耐腐食性が高いため、性能と信頼性が重要な用途に最適です。
重要な考慮事項、選定基準、さらに深い洞察
特性/特性 | カスタム455 | AISI 316 | AISI 4140 | 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 | 優れた耐腐食性 | 良好な靭性 | カスタム455はより強いが、耐腐食性は低い |
主要な腐食の側面 | 普通の耐性 | 優れた耐性 | 悪い | カスタム455は高度に腐食性の環境には適さない |
溶接性 | 中程度 | 良好 | 普通 | カスタム455は注意深い溶接実践が必要 |
機械加工性 | 中程度 | 良好 | 優れた | カスタム455は機械加工がより難しい |
成形性 | 制限されている | 良好 | 優れた | カスタム455はオーステナイト系よりも成形性が低い |
概算相対コスト | 中程度 | 高い | 低い | コストは市場の状況によって異なる |
典型的な入手可能性 | 中程度 | 高い | 高い | カスタム455は入手が難しい場合がある |
カスタム455を特定の用途に選択する際には、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不可欠です。高い強度と硬度を提供しますが、高い腐食リスクがある環境には最適でないかもしれません。加えて、中程度の加工性と溶接性は、設計および製造プロセスにおいて慎重に考慮する必要があります。全体として、カスタム455は強度、耐腐食性、および加工の容易さのバランスが求められる用途にとって貴重な材料です。