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オーステナイトステンレス鋼:プロパティと用途

著者:サイトエディターパブリッシュ時間:2025-06-16 Origin: サイト

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オーステナイトステンレス鋼:プロパティと用途


医師が強くてきれいな状態を維持しなければならない手術ツールに頼っている病院を想像してください。 オーステナイトステンレス鋼は これを可能にします。大量のクロムとニッケルが含まれており、ユニークな顔中心の立方体構造を提供します。この構造により、非磁気と非常に困難になります。ほとんどのキッチンシンク、食品加工機、さらには医療用インプラントでさえ、このタイプの鋼を使用しています。実際、オーステナイトのステンレス鋼は、すべてのステンレス鋼の生産の約70%を占めています。以下の表は、医療グレードの典型的な組成を示しています。

ステンレス鋼グレード

カーボンマックスwt%

クロムwt%

ニッケルwt%

マンガン最大wt%

モリブデンwt%

銅マックスwt%

シリコンマックスwt%

窒素最大wt%

F138、F13​​9

≤0.03

17–19

13.0–15.0

≤2.0

2.25–3.0

≤0.5

≤0.75

≤0.1

F745

≤0.06

16.5–19.0

11.0–14.5

≤2.0

2.0–3.0

≤0.5

≤1.0

≤0.2

スーパーオーステナイトステンレス鋼は、 過酷な環境に対してさらに高い耐性を提供します。

キーテイクアウト

  • オーステナイトステンレス鋼には、強力で丈夫で非磁性を作るユニークな顔中心の立方体構造があります。

  • その高いクロムとニッケルの含有量は、錆や腐食に対する優れた耐性を与えます。これは、過酷な環境に最適です。

  • このスチールは形状と溶接が簡単で、食品、医療、建設、自動車産業で人気があります。

  • それは極端な温度でうまく機能し、非常に寒い状態と非常に暑い状態の両方で強くなり続けます。

  • さまざまなグレードのオーステナイトステンレス鋼はさまざまなニーズに合わせているため、適切なグレードを選択すると、最高のパフォーマンスが保証されます。

概要

構造

オーステナイトのステンレス鋼は、そのユニークな内部構造のために際立っています。科学者は、この構造を「顔中心の立方体」またはFCCと呼びます。この配置では、原子は各コーナーとキューブのあらゆる面の中央に座っています。このデザインは、鋼に有名な強さと柔軟性を与えます。 FCC構造は、鋼が磁石を引き付けることもないことも意味します。これにより、他のタイプのステンレス鋼とは異なります。

FCC構造により、鋼は壊れずに曲がり、伸びることができます。このプロパティは、製造業者が薄いワイヤーから大きなシートまで、鋼をさまざまな形に形作るのに役立ちます。 FCC構造の多数のスリップ面は、鋼に優れた形成性と靭性を与えます。これらの品質のため、オーステナイトステンレス鋼は非常に寒い環境と非常に暑い環境の両方でうまく機能します。

注:顔中心の立方体構造は、非常に低い温度から鋼の融点まで安定したままです。この安定性により、アプリケーションの要求において信頼できるパフォーマンスが保証されます。

構成

オーステナイトステンレス鋼には、鉄、クロム、ニッケルが主な成分として混合されています。ほとんどのグレードには、15〜20%のクロムと8〜15%のニッケルがあります。これらの要素は、鋼が錆と腐食に抵抗するのに役立ちます。ニッケルとマンガンは、FCC構造を室温で安定させます。特定の特性を改善するために、少量の炭素、窒素、モリブデン、およびその他の元素が追加される場合があります。

たとえば、クロムは錆から鋼を保護しますが、モリブデンは酸や塩に対する耐性を増加させます。炭素含有量が少ないのは、溶接中の不要な反応を防ぐのに役立ちます。 304や316などのさまざまなグレードは、さまざまなジョブに合わせてこれらの要素のわずかな変更を使用します。

オーステナイトステンレス鋼は、その信頼できる構造と有用な組成のために人気がありました。時間が経つにつれて、生産の改善により、最も広く使用されているステンレス鋼ファミリーになりました。今日、それは世界中で作られたすべてのステンレス鋼の約3分の2を占めています。

知っていましたか? 1929年、米国は毎年25,000トン以上のステンレス鋼を生産しました。現在、世界の生産量は年間100万トンを超えています。

オーステナイトステンレス鋼の特性

オーステナイトステンレス鋼の特性

耐食性

オーステナイトのステンレス鋼は、腐食に対する優れた耐性で際立っています。高いクロム含有量は、表面に薄くて見えない層を形成します。この層は、錆や化学攻撃から鋼を保護します。合金のニッケルは、過酷な環境であっても、この保護層を安定させるのに役立ちます。

エンジニアは、ASTM G48標準に基づいたものなどの加速ピッティング腐食試験を使用して、この鋼鉄が損傷に抵抗する程度を測定します。これらのテストでは、塩化第二鉄溶液を使用して、攻撃的な海洋状態を模倣しています。結果は、特に表面が滑らかで空気にさらされている場合、304ステンレス鋼が孔食と錆に抵抗することを示しています。石油やガスなどの産業は、これらのテストに依存して、海水やその他の困難な状態に直面する機器の材料を選択しています。

ヒント:定期的なクリーニングとスムーズな仕上げにより、実際のアプリケーションでの耐食性がさらに向上する可能性があります。

強さと靭性

オーステナイトステンレス鋼は、強度と丈夫さを兼ね備えています。これは、重い荷物を処理し、壊れたり割れたりすることを抵抗できることを意味します。引張強度や降伏強度の測定などの機械的テストは、304、316、310、321のようなグレードが515〜520 MPa前後の引張強度を持っていることを示しています。また、壊れる前に最大40%まで伸びており、これは良好な延性を示しています。

研究者は、細かい穀物や鋼内の特別な境界などの微細構造の特徴が、亀裂が広がるのを止めるのに役立つことを発見しました。たとえば、AISI 316TIは、AISI 303よりも高温でその強度と形状を良く保ちます。骨折の靭性をテストするために使用されるJ統合法は、これらの鋼が破損する前に多くのエネルギーを吸収できることを示しています。これにより、タンク、車両、建物での使用が安全になります。

形成性と溶接性

メーカーは、簡単な形をして結合するために、オーステナイトステンレス鋼を大切にしています。顔中心の立方体構造により、鋼はひび割れずに曲がり、伸ばし、多くの形に形成されます。ワーカーは、それを薄いシートに丸めたり、ワイヤーに引き寄せたり、複雑な部分に押したりすることができます。

溶接機は、一般的な溶接方法を使用して、この鋼の結合が簡単だと感じています。多くのグレードの低い炭素含有量は、溶接を弱める可能性のある炭化物の降水量などの問題を防ぐのに役立ちます。これにより、鋼は食品機器、医療機器、建築上の特徴を構築するための最大の選択肢になります。

  • 一般的な形成方法:

    • ローリング

    • 描画

    • プレス

    • 紡糸

  • 一般的な溶接方法:

    • ティグ(タングステン不活性ガス)

    • MIG(金属不活性ガス)

    • スポット溶接

高温および低温の性能

オーステナイトステンレス鋼は、暑い環境と寒い環境の両方でうまく機能します。極低温貯蔵に見られるような非常に低い温度では、鋼はさらに強くて困難になります。テストでは、温度が低下すると、収量と引張強度が増加するが、鋼は壊れる前に伸びることが少ないことを示しています。超微粒子や小さな粒子のような特別な微細構造は、鋼が硬く滞在し、寒さの中でひび割れに抵抗するのに役立ちます。

高温では、温度が上昇すると鋼の強度が低下します。流れ応力は低下し、鋼はより柔らかくなり、変形する可能性が高くなります。たとえば、316Lのステンレス鋼は高熱で強度を失いますが、それでも多くの産業用途に十分なタフネスを維持しています。この特性のバランスにより、オーステナイトステンレス鋼は液体窒素タンクから炉部品まで、あらゆるものに適しています。

注:極端な温度で作業する能力により、この鋼は他の多くの金属とは一線を画しています。

用途とアプリケーション

用途とアプリケーション


オーステナイトステンレス鋼は、多くの業界で重要な役割を果たしています。耐食性、強度、きれいな外観のユニークな組み合わせは、厳しい環境に最大の選択肢となります。以下は、この資料に依存する最も重要なセクターの一部です。

食べ物と飲み物

食品および飲料業界は、安全性、衛生、耐久性を確保する材料に依存しています。オーステナイトステンレス鋼は、これらのニーズをほとんどの金属よりもよく満たしています。

  • 304、316、316Lなどのグレードは、醸造容器、牛乳タンカー、乳製品加工装置、貯蔵タンクで一般的です。

  • 酪農業界は、ホエイプロテインソリューションやその他の攻撃的な食物環境で腐食に抵抗するため、316Lステンレス鋼を使用しています。

  • 表面上の酸化クロム膜は、汚染と風味の変化を防ぎます。

  • 溶接ゾーンは腐食抵抗を維持します。これは、金属イオンの放出を防ぎ、食物を安全に保ちます。

  • 904Lのようなスーパーオーステナイトグレードは、塩味の食べ物やホットブラインをハンドルします。

  • 不動態化とエレクトロポリッシングは、表面を滑らかで掃除しやすく保ちます。

ステンレス鋼の機器は、食品に味や変色を加えません。その滑らかな表面は、掃除を簡単にし、厳格な衛生基準をサポートします。

医療および医薬品

病院や研究所には、清潔で腐食に抵抗する材料が必要です。オーステナイトステンレス鋼は、医療機器と医薬品に好ましい選択肢です。

オーステナイトステンレス鋼グレード304Lおよび316Lは、高い腐食と染色抵抗を提供します。このプロパティは、優れた製造業(GMP)コンプライアンスを維持するために不可欠です。表面上の天然の酸化物層は、腐食を防ぎ、汚染のリスクを減らします。 FDAを含む規制機関は、腐食が残留物や微生物を捕まえる可能性があるため、医薬品と直接接触する機器が腐食しないことを要求しています。 ASTM A967–13やA380/A380M-13などの標準は、表面の完全性の維持を導きます。グレード316ステンレス鋼は、軟鋼と同様の緊張強度を提供しますが、耐食性が向上し、医療トレイ、デバイスコンポーネント、医薬品加工装置に最適です。これらの品質により、機器の寿命、安全性、清潔さの基準へのコンプライアンスが保証されます。

建設と建築

オーステナイトステンレス鋼は、現代のスカイラインとインフラストラクチャを形作ります。その強さ、耐久性、外観は、建築家やエンジニアにとってお気に入りです。

ニッケル含有オーステナイトステンレス鋼は、高温強度を提供し、ストレス下での変形に抵抗します。クライスラーの建物やセントポール大聖堂のような象徴的な建物は、この素材を使用しており、その長期的な耐久性を示しています。材料のリサイクル性は、持続可能な建築慣行もサポートしています。

特典カテゴリ

説明

強さと重み

より軽い、より薄い構造を可能にし、材料の使用と重量を減らします。

耐食性

メンテナンスコストを削減し、建物の寿命を延ばします。

持続可能性

リサイクル可能で、環境への影響を軽減します。

構造用途

クラッディング、ストリートファニチャー、コンクリートでの補強に使用されます。

コスト効率

軽量構造は輸送とエネルギーコストを削減します。

耐久性

長期にわたる建物や記念碑によって証明されています。

環境への影響

より環境に優しい建設慣行をサポートします。

自動車と輸送

自動車および輸送産業には、過酷な条件に耐え、安全性をサポートする材料が必要です。オーステナイトステンレス鋼はこれらの要求を満たしています。

  • 自動車メーカーは、排気システム、燃料タンク、構造パネルに使用します。

  • グレード304および316は、優れた腐食抵抗と機械的強度を提供します。

  • コールドワークのオーステナイトステンレス鋼は、輸送車、スプリング、シートベルトのアンカーに高強度を提供します。

  • この材料は、非常に低い温度で靭性を維持し、極端な環境で耐久性を確保します。

  • 自動車コンポーネントセグメントは、オーステナイトステンレス鋼市場の約30%を占めています。

  • 冶金学の継続的な改善は、軽量、燃費、電気自動車での使用をサポートしています。

腐食抵抗、強度、およびフォーミビリティの組み合わせにより、この鋼は安全に続き、安全に機能する必要がある車両に理想的になります。

他の産業

オーステナイトステンレス鋼は、その汎用性のために他の多くのセクターで使用されていることがわかります。

  • 主要な用途エリアには、航空宇宙、防衛、石油とガス、化学および石油化学、発電、海洋、造船、機械製造が含まれます。

  • 化学および石油化学産業は、原子炉、熱交換器、バルブ、ポンプ、配管システムの材料を使用して、ステンレス鋼バー市場で最大のシェアを保持しています。

  • 2023年には、グローバルなステンレス鋼製造市場は約1,7959億米ドルに達し、オーステナイトの成績は適応性のために支配的でした。

  • 300シリーズは、航空宇宙のチューブ、マイニング機器、カトラリー、および触媒コンバーターコンポーネントで一般的です。

  • 200シリーズは、家の水タンク、洗濯機、食器洗い機、調理器具、屋内建築に掲載されています。

  • 特にアジア太平洋、ヨーロッパ、北米では、オーステナイトステンレス鋼のグローバルな鋳造市場が急速に成長しています。

オーステナイトのステンレス鋼は、極端な温度で機能し、腐食に抵抗し、強度を維持する能力で際立っており、産業全体で最も広く使用されているステンレス鋼の種類になります。

オーステナイトステンレス鋼グレード

304

グレード304は、最も広く使用されているオーステナイトステンレス鋼として存在します。約18%のクロムと8%のニッケルが含まれています。このバランスは、強い腐食抵抗と良好な機械的特性を与えます。引張強度は520〜750 MPaの範囲で、証明応力は約215 MPaです。融点は1450°Cに近いです。グレード304は、短期間860°Cまでうまく機能します。

304Lや304Hなどのバリエーションは、炭素含有量を調整します。 304Lの炭素は少ないため、溶接性が向上し、炭化物沈殿のリスクが低下します。 304hにはより多くの炭素があり、高温でそれを強くしています。 ASTMやISOなどの業界標準は、これらのグレードの要件を設定します。

プロパティ /グレード

304

304L

304h

引張強度(MPA)

500-750

500-700

500-700

証拠ストレス(MPA)

190-230

175-220

185

伸長 (%)

40-45

45

40

硬度(ブリネル)

215まで

215まで

n/a

304ステンレス鋼は優れた腐食抵抗を提供しますが、塩化物レベルが高い環境では316と同様に機能しない場合があります。

316

グレード316は、通常約2.1%のモリブデンを追加することにより、304で改善されます。この追加は、特に塩化物と酸からの腐食に対する耐性を高めます。 316の引張強度は少なくとも515 MPaで、316Lの場合、485 MPaです。 316Lの炭素含有量が少ないと、溶接中の感作のリスクが低下します。

財産

316

316L

モリブデン(%)

2.0-3.0

2.0-3.0

引張強度(MPA)

515分

485分

炭素(%)

0.02

0.02

塩化物制限(mg/l、周囲)

1000

1000

塩化物制限(mg/l、60°C)

500

500

鋼のMO含有量、引張強度、塩化物の制限比較を示すバーチャート

316ステンレス鋼は、海洋、化学物質、製薬機器に好ましい選択肢です。その耐久性と耐食性により、過酷な環境に適しています。

他の成績

他の多くのオーステナイトステンレス鋼のグレードが存在し、それぞれが特定のニーズに合わせて設計されています。グレード310には高クロムとニッケルが含まれており、高温で優れた強度と酸化抵抗を与えます。グレード904Lにはさらに多くのクロム、ニッケル、モリブデンがあり、酸性環境や塩味環境での使用に最適です。グレード321はチタンを追加して顆粒間腐食を防ぎ、グレード347は同様の理由でニオビウムとタンタルを使用します。

学年

クロム(%)

ニッケル(%)

モリブデン(%)

カーボンマックス(%)

その他の要素

メインプロパティ

310

25

20.5

-

0.25

-

ハイテム強度

904L

19–23

23–28

4–5

0.02

-

酸耐性

321

18

10.5

-

0.08

チタン

腐食を防ぎます

347

18

11

-

0.08

NB、TA

高テンプル安定性

さまざまな鋼鉄のグレードにわたってクロム、ニッケル、炭素の割合を示すバーチャート

オーステナイトステンレス鋼のグレードは、組成と特性が異なります。この品種により、エンジニアはキッチン機器から化学プラントまで、各用途に適した材料を選択できます。

他のステンレス鋼との比較

フェライトとオーステナイト

フェライトのステンレス鋼には、より多くのクロムが含まれており、ニッケルがほとんどまたはまったく含まれていません。彼らは体中心の立方体(BCC)構造を持っています。この構造により、オーステナイト系よりもフェライト鋼の磁気が磁気的で延性が少なくなります。 430などのフェライトグレードは腐食に抵抗しますが、オーステナイトグレードの靭性や形成性とは一致しません。フェライト鋼は屋内用途に適しており、コストが低くなります。非常に寒い環境や非常に暑い環境では、パフォーマンスもありません。

一方、オーステナイトグレードは、顔中心(FCC)構造を持っています。それらは腐食に抵抗し、高温と低温の両方で厳しい状態を保ちます。それらの非磁気性と簡単な形成性により、調理器具、食品機器、医療用ツールに人気があります。

財産

フェライト(例:430)

Austenitic(例えば、304、316)

構造

BCC

FCC

磁気

はい

いいえ

延性

適度

高い

耐食性

良い

素晴らしい

料金

より低い

より高い

Martensitic vs. Austenitic

マルテンサイトステンレス鋼には、より多くの炭素とニッケルが少なくなります。それらは熱処理によって硬化することができます。このプロパティは、彼らに高強度と耐摩耗性を与えます。 410や440cなどのマルテンサイトグレードは磁気であり、ナイフ、ツール、タービンブレードによく使用されます。ただし、オーステナイトグレードと同様に腐食に抵抗しません。

オーステナイト性グレードは熱処理で硬化するのではなく、強度と延性を維持します。それらは腐食に抵抗し、化学物質、食品、医療産業でうまく機能します。マルテンサイト鋼は、鋭いエッジまたは高強度を必要とする仕事に合わせていますが、オーステナイト鋼のフィットは清潔さと腐食抵抗を必要とする使用を使用します。

選択のヒント

適切なステンレス鋼を選択することは、いくつかの要因に依存します。

  • 溶接の適合性:グレード304Lおよび316Lは、溶接の低い炭素含有量が溶接での腐食を減らすため、溶接に最適です。グレード347は、ストレス腐食抵抗にぴったりの化学プラントに適しています。

  • 熱処理のニーズ:440cや17-4phなどの硬化性グレードは、硬度と耐摩耗性を高めます。 304や316のような耐えられないグレードは、熱処理なしで力を維持します。

  • 強度の要件:高強度のマルテンサイトおよび降水硬化鋼は、航空宇宙と自動車の使用に適合します。 304や316のような中程度の強度グレードは、構造用途のために機能します。 2205などのデュプレックスグレードは、強度と腐食抵抗を組み合わせています。

  • 腐食抵抗:海洋と塩化物が豊富な環境は、316、316L、および904Lを好みます。 Duplex 2205は、産業腐食に適しています。 310のような耐熱性グレードは、高温の仕事に訴えます。

  • 形成性:304、316、および430グレードは、調理器具やアーキテクチャで簡単に形成できます。グレード2205および3CR12のバランスの形成性と腐食抵抗。

  • 加工性:303年と416グレードは簡単に機械加工できます。グレード3CR12のバランスの加工性と耐摩耗性。

  • コストの考慮事項:316年生と2205年グレードはよりコストがかかりますが、過酷な環境では長持ちします。 430年生と3CR12は、屋内用途の節約を提供します。

ピッティングエンジニアリング図は、エンジニアが水システムの材料を選択するのに役立ちます。これらの図は、塩化物のレベル、温度、酸化を使用して、孔食がどこで発生するかを示します。表面仕上げ、溶接、汚染物質は、これらの結果に影響を与える可能性があります。疲労批判的な部分の場合、エンジニアは高度なモデルを使用して、鋼が繰り返されるストレスの下でどれだけ続くかを予測します。これらのモデルは、適切なグレードをジョブに一致させるのに役立ちます。

ヒント:最良の結果を得るには、常に鋼鉄のグレードを環境とパフォーマンスのニーズに合わせてください。

オーステナイトのステンレス鋼は、現代生活に不可欠になっています。それらの強さ、延性、および腐食抵抗は、建設から医療までの産業をサポートしています。時間が経つにつれて、これらの鋼は象徴的な建物と重要な装備における価値を証明してきました。

  • 市場は、都市化、持続可能性、および新しい技術によって駆動され、着実に成長すると予測されています。

  • アジア太平洋地域は産業開発をリードしていますが、北米とヨーロッパはイノベーションとグリーンプラクティスに焦点を当てています。
    耐久性のある信頼できる材料を探している人は誰でも、これらの鋼を考慮する必要があります。

    質問やコメント?以下であなたの考えを共有してください!

よくある質問

オーステナイトのステンレス鋼が非磁性を作る理由は何ですか?

オーステナイトステンレス鋼は、顔中心の立方体(FCC)構造を持っています。この原子配置は磁性を防ぎます。整形または溶接後でも、ほとんどの場合、鋼は非磁性のままです。

オーステナイトのステンレス鋼の錆はできますか?

ステンレス鋼は錆に抵抗しますが、厳しい条件では腐食する可能性があります。高塩、酸、または洗浄不良は、保護層に損傷を与える可能性があります。定期的なケアは、表面を光沢があり、錆びないようにするのに役立ちます。

オーステナイトステンレス鋼は食品接触に安全ですか?

はい、オーステナイトステンレス鋼は食品に安全です。滑らかな表面は食べ物や飲み物と反応しません。バクテリアが固執するのを防ぎ、キッチンや食品工場に最適です。

オーステナイトステンレス鋼は極端な温度をどのように扱いますか?

オーステナイトのステンレス鋼は、暑い環境と寒い環境の両方で強力なままです。凍結温度で割れません。また、高熱にさらされると形と強度を維持し、多くの業界で有用になります。


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