310 ステンレス鋼の加工プロセス: 切断、曲げ、溶接技術

タイプ 310 ステンレス鋼 (UNS S31000) は、約 25% のクロムと 20% のニッケルを含むオーステナイト系グレードです。安定した酸化クロムスケールは温度による酸化に強いため、連続使用で約 1050 ℃まで動作する炉部品、熱処理設備、化学装置に指定されています。 310 の価値を高めている特性により、加工が難しくなり、加工硬化が早く、熱伝導率が低く、靭性が高くなります。製造の成功は、これらの特性と戦うのではなく、それらの特性を理解することにかかっています。

材料の概要と特定の特性

ASTM A240 によれば、タイプ 310 (UNS S31000) は次の組成と最小機械的値で指定されています。

要素/プロパティ	指定値
炭素 (C)、最大	0.25%
マンガン (Mn)、最大	2.00%
シリコン (Si)、最大	1.50%
リン (P)、最大	0.045%
硫黄(S)、最大	0.030%
クロム(Cr)	24.00-26.00%
ニッケル(Ni)	19.00-22.00%
引張強さ、最小	515MPa
0.2%耐力、最小	205MPa
伸び、分	40%

低炭素バリアント 310S (UNS S31008) は、厚肉部分の溶接性を向上させるために炭素を最大 0.08% に制限しています。加工方法はどちらも同じです。

切削加工

プレートおよびバーの切断には、熱による方法が標準です。レーザー切断は切り口が狭い薄-～-中程度のセクションに適しており、プラズマ切断は厚い板を経済的に処理し、アブレイシブ ウォータージェット切断は完全にオーステナイトを維持する必要があるエッジの熱影響ゾーンを完全に回避します。-機械による鋸引きやせん断も可能ですが、合金の強度と加工硬化率が高いため、304 よりも多くの電力が必要です。{6}}どのような方法であれ、重要なのは、材料を 1 回のパスで決定的に除去することです。軽く躊躇した切断は表面を硬化させ、工具の擦れ、エッジの破れ、表面仕上げの低下の原因となります。-

曲げ加工

310 は室温で十分な半径で形成する必要があります。実際の最小曲げ半径は材料の厚さの約 3 倍で、304 の一般的な 1-2 倍よりも大きくなります。これは、合金が変形に強く、強く跳ね返るため、工具にバネバックの許容値を組み込む必要があるためです。熱間成形が必要な場合、推奨範囲はおよそ 980 ～ 1150 C で、その後に溶体化焼鈍が行われます。中間の温度範囲での成形は、延性と耐食性が低下する可能性があるため避けてください。激しい冷間変形によっても、ひずみ誘起マルテンサイトを通じてわずかな磁性が誘発される場合がありますが、これは溶体化焼鈍によって除去されます。

溶接技術

アルゴン アーク溶接とも呼ばれるガス タングステン アーク溶接は、正確な熱制御ときれいな溶接金属が得られるため、310 に推奨される方法です。より重量のある部分には、被覆アーク溶接やサブマージアーク溶接も使用されます。 ER310 などの適合する溶加材は、溶接デポジットが完全な合金含有量を保持するように指定されています。 310 は加工硬化し、熱伝導率が低いため、熱がすぐに蓄積します。ストリンガー ビーズを使用し、適度な入熱と制御されたパス間温度を使用し、パス間でワークを冷却します。約 425 ℃ 以上の温度または腐食性媒体で使用される部品の場合、-およそ 1066- で急冷しながら溶接後溶体化焼鈍を行い、完全なオーステナイト構造を復元し、二次炭化物を溶解し、溶接部を再均質化します。

加工パラメータと表面品質

鋭くて剛性の高い工具は、優れた 310 加工の基礎です。正のすくい角、炭素鋼に使用されるものよりも低い切削速度、および多量の切削液により、工具を鈍くしたり表面を劣化させたりする加工硬化が軽減されます。{2}鈍い工具、激しい送り、不十分な潤滑は、表面仕上げ不良、びびり、寸法変動の一般的な原因です。穴あけやタップ加工の場合は、速度を遅くし、頻繁に工具を引き抜いて切りくずを取り除き、冷却させてください。

よくある質問

Q1: 310 ステンレス鋼の切断に適した工具は何ですか?

A: ポジティブすくいの鋭い高速度鋼または超硬工具。-加工硬化と切削抵抗を最小限に抑えるために、刃先は鋭利な状態を維持する必要があります。

Q2: 310 にはどの程度の曲げ半径が必要ですか?

A: スプリングバックを考慮して、材料の厚さの少なくとも約 3 倍。熱間成形を使用する場合は、その後に溶体化焼鈍を行う必要があります。

Q3: 310 ではどのような溶接方法が一般的に使用されますか?

A: 溶接品質の観点からは、ガスタングステンアーク溶接 (アルゴンアーク溶接) が推奨されます。被覆金属アーク溶接およびサブマージ アーク溶接も使用され、すべて適合する ER310 フィラーが使用されます。

Q4: 310 には溶接後の熱処理が必要ですか?{2}}

A: 高温または腐食環境で使用する場合は、応力を緩和し、耐食性と耐熱性を回復するために、約 1066 ～ 1121 C で溶接後の溶体化焼きなましを行うことをお勧めします。{0}

Q5: 加工面品質が悪いのはなぜですか?

A: 通常は、鈍い工具、不適切な切削パラメータ、または不十分な潤滑が原因です。これらの要素を最適化すると、表面の品質が回復します。

Q6: 310 は 304 よりも加工が難しいですか?

A: はい、加工硬化が速く、熱伝導率が低く、靭性が高いためです。遅い速度と厳格なセットアップが必要です。