416 対 303 ステンレス鋼: 機械加工性、特性、および用途

416 と 303 がフリーと呼ばれる理由-機械加工グレード

416 と 303 はどちらも、被削性を向上させるために意図的に硫黄が添加されたステンレス鋼です。硫黄はマンガンと結合して柔らかい硫化マンガン介在物を形成し、切りくずを短いセグメントに分断し、切削抵抗を低減し、自動旋盤や CNC 機械の表面仕上げを向上させます。このため、ファスナー、フィッティング、シャフト、楽器部品の大量生産に人気があります。-その代償として、同じ硫化物介在物でも、304 や 410 などの標準グレードと比較して耐食性と熱間加工性が低下します。

ASTM A582 に基づく化学組成

416 (UNS S41600) は、クロムを含むがニッケルを含まないマルテンサイトグレードです。 303 (UNS S30300) は、クロムとニッケルの両方を含むオーステナイト系グレードです。以下の表は、棒製品の ASTM A582 に基づく一般的な組成制限を示しています。

要素	416 (UNS S41600)	303 (UNS S30300)
クロム (Cr) (%)	12.0 - 14.0	17.0 - 19.0
ニッケル(Ni) (%)	-	8.0 - 10.0
炭素(C)(%)	最大0.15	最大0.15
硫黄(S)(%)	0.15分	0.15分
マンガン (Mn) (%)	最大1.25	最大2.00
ケイ素(Si) (%)	最大1.00	最大1.00
リン (P) (%)	最大0.060	最大0.20

416 にはニッケルが含まれていないため、コストが低く抑えられ、磁気応答が得られますが、303 はオーステナイト構造のため、焼きなまし状態では本質的に非磁性のままであることに注意してください。-

機械的性質と熱処理

焼きなまし状態では、416 は約 20 HRC の硬度を持ち、機械加工が容易です。 416 はマルテンサイト系であるため、約 980 度でオーステナイト化、油中で焼き入れ、約 200 度で焼き戻しすることで硬化し、約 45 HRC に達します。このため、416 はバルブステムやポンプシャフトなど、機械加工性と耐摩耗性の両方が必要な部品に適しています。. 303 はオーステナイト系であり、熱処理によって硬化することができません。焼鈍した状態で使用され、一般的な硬さは約20HRCであり、冷間加工によってのみ強度を高めることができます。

特性 (焼きなまし、代表的)	416	303
引張強さ(MPa)	517 - 655	517 - 655
降伏強さ(MPa)	276分	241分
伸長 （％）	20 - 25	50
硬度（HB）	183 - 262	160 - 210
熱処理可能-	はい、約 45 HRC まで	いいえ

耐食性と溶接性

硫黄の添加により、両方のグレードの耐食性が低下します。. 416 は穏やかな雰囲気、淡水、一部の食品と接触する用途では中程度の耐食性を示します。-ただし、海洋や強酸性の環境には適しておらず、同様に動作する 304. 303 よりも汚れがつきやすくなります。軽度の腐食には耐性がありますが、塩化物環境では 304 よりも孔食が発生しやすくなります。どちらのグレードも溶接には推奨されません。硫化物介在物は、高温亀裂、多孔性、および溶接品質の低下を引き起こす可能性があります。溶接可能な部品が必要な場合は、304L や 410 などの低硫黄グレードに切り替えて、わずかに遅い速度で加工してください。{6}

アプリケーションの比較

416 は、バルブ ステム、ポンプ シャフト、ファスナー、ギア、および自由加工と焼入れ耐摩耗性の組み合わせを必要とするその他の部品に使用されます。. 303 は、焼入れ性よりも温和な環境での耐食性と優れた表面仕上げが重要となる機器コンポーネント、継手、カップリング、ナット、およびその他の小型機械加工部品に使用されます。 303 は非磁性であるため、磁気干渉を避ける必要がある電子ハウジングや機器にも選択されます。-

よくある質問

Q1: 416 は工具鋼のように硬化できますか?
A: はい、416 は約 980 度から油焼き入れし、約 200 度で焼き戻すことができ、約 45 HRC に達します。これは自由加工ステンレス材種としては異例です。-

Q2: 303 には 416 よりも多くのクロムが含まれているのはなぜですか?
A: 303 はオーステナイト構造を維持するために 17 ～ 19% のクロムと 8 ～ 10% のニッケルを必要としますが、416 はマルテンサイト構造に必要なクロムは 12 ～ 14% のみで、ニッケルは含まれていません。

Q3: 416 と 303 は磁気を帯びますか?
A: 416 はマルテンサイトであるため、どのような条件でも磁性を持ちます。 303 は、焼きなまし状態では本質的に非磁性です。-

Q4: 耐食性が良いグレードはどれですか?
A: どちらも硫黄の添加によって制限されます。. 303一般に、穏やかな腐食環境に対する耐性は 416 よりわずかに優れていますが、どちらも塩化物が豊富な環境や強酸性の環境では使用しないでください-。

Q5: このグレードは溶接可能ですか?
A: どちらのグレードでも溶接は推奨されません。溶接可能な部品の場合は、304L や 410 などの低硫黄グレードを使用し、それに応じて機械加工プロセスを調整します。{{1}