304 対 316 ステンレス鋼: 適切なグレードを選択する方法

304 と 316: ステンレス鋼の 2 つの主力製品

タイプ 304 およびタイプ 316 はオーステナイト系ステンレス鋼で、優れた成形性、溶接性、靭性を与える面心立方構造によって定義されるクラスです。これらは世界中で使用されているステンレス鋼の大部分を占めています。どちらも、プレート、シート、ストリップについては ASTM A240 によってカバーされており、パイプ、チューブ、バーの幅広い仕様にも対応しています。バイヤーとエンジニアにとって実際的な疑問は単純です。316 の追加コストが正当化されるのはいつですか?

ASTM A240 に基づく化学組成

決定的な違いはモリブデンです。タイプ 304 には、18.0 ～ 20.0 % のクロムと 8.0 ～ 10.5 % のニッケルが含まれています。タイプ 316 には、16.0 ～ 18.0 % のクロム、10.0 ～ 14.0 % のニッケル、および 2.0 ～ 3.0 % のモリブデンが含まれています。モリブデンは塩化物による攻撃に抵抗する元素であり、これが海水、除氷塩、および多くの工業用化学薬品において 316 が 304 よりも優れた性能を発揮する理由です。

要素	304 (UNS S30400)	316 (UNS S31600)
クロム	18.0-20.0	16.0-18.0
ニッケル	8.0-10.5	10.0-14.0
モリブデン	-	2.0-3.0
炭素	0.08 max	0.08 max
マンガン	2.00 max	2.00 max
シリコン	0.75 max	0.75 max

モリブデンに加えて、316 にはわずかに高いニッケルが含まれており、靭性と安定性が向上します。低炭素バージョン 304L および 316L (炭素含有量最大 0.03 %) は、鋭敏化を避けるために溶接構造に推奨されます。

機械的特性と高温限界

ASTM A240 によれば、どちらのグレードも焼きなまし状態で最低引張強さ 515 MPa と降伏強さ 205 MPa を満たし、伸びは少なくとも 40 % でなければなりません。日常的な製造では、意味のある強度の違いはありません。選択は腐食とコストによって決まります。

財産	304	316
抗張力	515MPa以上	515MPa以上
降伏強度 (0.2 % オフセット)	205MPa以上	205MPa以上
50mmでの伸び	40%以上	40%以上

どちらのグレードも高温に耐えますが、316 は連続的な高温使用でもその特性をより長く保持し、約 870 度まで安定した状態を保ちます。この温度では 304 がスケールし始め、強度がより早く失われます。ただし、800 度を超える持続的な使用の場合は、304 や 316 よりも 321 や 347 などの安定化グレード、または 310 などの高合金グレードの方が良い選択肢となります。

耐食性: モリブデンの効果

タイプ 304 は、大気腐食、淡水、食品、ほとんどの有機化学物質、および多くの穏やかな工業用媒体に耐性があります。これは、厨房機器、建築トリム、屋内手すり、および乾燥環境または軽度の腐食性環境における一般的なプロセス装置の標準材料です。タイプ 316 は、塩水および沿岸大気、海洋ハードウェア、化学処理、紙パルプ、製薬工場、強力な洗浄化学薬品を使用する食品加工など、塩化物が存在する場所で優れた効果を発揮します。モリブデンは、304 で塩化物が引き起こす 2 つの故障モードである孔食と隙間腐食に対する耐性を高めます。ただし、厳しい海水用途の場合は、316 でも不十分な可能性があるため、二相またはスーパーオーステナイトグレードを評価する必要があります。

コストと製造

モリブデンの添加とニッケル含有量の増加により、316 は通常、材料レベルで 304 よりも 20 ～ 30 % 高価になります。通常、腐食による破損が高くつく場合には、価格プレミアムを支払う価値がありますが、304 が同等の性能を発揮する良好な環境では無駄になります。製造上、304 は若干延性が高く、溶接や成形が容易ですが、316 は引き続き完全に加工可能ですが、溶接部の耐食性を維持するために、より慎重な溶接技術、特に入熱の制御の恩恵を受けます。どちらのグレードも焼きなまし状態では非磁性であり、どちらも機械加工が可能ですが、より頑丈な 316 の方が若干時間がかかります。

よくある質問

Q1. 304 と 316 の組成はどのように異なりますか?304 には 18 ～ 20 % のクロムと 8 ～ 10.5 % のニッケルが含まれています。 316 には 16 ～ 18 % のクロム、10 ～ 14 % のニッケル、および 2 ～ 3 % のモリブデンが含まれています。モリブデンは 316 に耐塩化物性を与えるものです。

Q2. 316 の追加料金はいつ支払えばよいですか?海水、沿岸または海洋への曝露、塩化物、および要求の厳しい化学または製薬環境には 316 をお選びください。屋内、乾燥した用途、または軽度の腐食性の用途には、低コストで同等の性能が得られる 304 を選択してください。

Q3.コストの差はどれくらいですか?316 はモリブデンとニッケル含有量が高いため、通常 304 より 20 ～ 30 % 高価です。

Q4.どのグレードが高温処理に優れていますか?316 は、連続使用において約 870 度まで安定しており、長時間にわたる高熱の産業用途において 304 を上回ります。 800 度を超える場合は、代わりに安定化グレードまたは高合金グレードを検討してください。

Q5. 304 は 316 よりも製造しやすいですか?わずかに . 304 は延性が高く、溶接が若干容易で、成形品 . 316 は完全に加工可能ですが、接合部の耐食性を維持するために溶接入熱をより制御する必要があります。