304 ステンレス鋼について知っておくべきことすべて

304 ステンレス鋼 - UNS S30400、EN 1.4301、SUS304、古典的な 18/8 オーステナイト系 - は、他のどのステンレス グレードよりも多くの用途に使用されるデフォルトのステンレス グレードです。この記事では、エンジニア、バイヤー、製造者が知っておくべきこと、つまり組成、機械的特性、腐食限界、温度挙動、製造方法をまとめています。

化学組成と各元素の役割

UNS S30400 の ASTM A240 に基づく組成範囲 (重量%):

要素	範囲 (重量%)
カーボン、最大	0.08
マンガン、最大	2.00
リン最大	0.045
硫黄、最大	0.030
シリコン、最大	0.75
クロム	18.00-20.00
ニッケル	8.00-10.50
窒素、最大	0.10

クロムは腐食の原動力であり、鋼をステンレスにする自己修復性の酸化クロム膜を形成します。ニッケルはオーステナイト構造を安定させ、これにより 304 に低温での靭性と室温での成形性が与えられます。炭素は強度を高めますが、後述する感作リスクも伴います。そのため、低炭素バージョンが存在します。マンガンとシリコンは主に脱酸剤として、また残留強度に寄与するものとして機能します。

室温での機械的性質

ASTM A240 に基づくアニール最小値:

財産	価値
引張強さ、最小	515 MPa
降伏強度 (0.2% オフセット)、最小	205 MPa
伸び（50 mm、分）	40%
ブリネル硬度、最大	201 HBW

冷間圧延されたストリップおよびシートは、ASTM A666 に準拠した高強度焼戻しで供給でき、伸びは低下しますが、超高強度焼戻しでは最大約 860 MPa の引張強度を実現します。ほとんどの建築および機器用途では、焼きなまし状態が使用されます。

一般環境における耐食性

酸化クロム膜により、304 は大気腐食、淡水、ほとんどの食料品、多くの条件下の中性塩溶液、および広範囲の穏やかな化学薬品に対して耐性があります。厨房、食品工場、建築外装の標準グレードです。このフィルムは特定の条件で機能しません。高濃度の塩化物は孔食や隙間腐食を引き起こし (これが海岸のハードウェアがしばしば 316 に移行する理由です)、塩酸や熱希硫酸などの強酸がフィルムを攻撃します。塩化物含有媒体中で約 60 度を超えると、304 も塩化物応力腐食割れを起こしやすくなります。これらの用途には、モリブデン含有グレードまたは高合金グレードが必要です。

温度性能: 極低温から高温まで

304 は完全にオーステナイトであるため、延性から脆性への転移がなく、-196 度まで優れた靭性を維持するため、極低温容器や LNG 機器の標準材料となっています。ホットエンドでは、304 は約 800 度までの連続使用と、約 870 度までの断続的使用に適しており、それを超えると酸化と強度の低下が加速します。約 425 度から 815 度の間で長時間暴露すると、粒界に炭化クロムが析出 (鋭敏化) する可能性があり、その後の使用での耐食性が低下します。部品を溶接してから腐食性媒体にさらす必要がある場合は、代わりに 304L または安定化グレードが指定されます。

製造: 機械加工、成形、溶接

304 はすぐに加工硬化します。深絞りや激しい曲げなどの冷間成形には中間焼鈍が必要な場合があり、スプリングバックを考慮する必要があります。加工硬化層により工具がすぐに鈍くなるため、機械加工には鋭利な工具、積極的な送り、および多量のクーラントが必要です。 303 などの快削グレードは、腐食負荷が軽いネジ加工用に存在します。溶接はすべての一般的なプロセスで簡単ですが、厚い部分には 308L などの低炭素フィラーを使用して、溶接金属と熱影響部の鋭敏化に対する耐性を維持し、パス間温度を適度に保ちます。このグレードは、研磨、ブラッシング、不動態化も容易であるため、建築や食品と接触する仕上げに最も多く使用されています。

一般的なアプリケーション

304 は、食品加工および厨房機器、ビール醸造所および乳製品のタンク、建物のファサード、手すり、被覆材および屋根の細部、医療機器および病院の家具、自動車のトリムおよびファスナー、マイルドな媒体用の化学貯蔵タンク、極低温容器、および家庭用シンクおよび調理器具に対して指定されています。用途に迷った場合、通常、304 が最初に評価される材料です。304 は他のステンレス グレードよりもコスト、耐食性、成形性、入手可能性のバランスが優れているためです。

よくある質問

304 ステンレス鋼は磁性を持ちますか?

アニールされた状態では、３０４は本質的に非磁性である。冷間加工により、構造の一部がマルテンサイトに変化し、磁性が弱くなることがあります。この効果は正常であり、品質上の問題を示すものではありません。

304℃の最高使用温度は何度ですか?

通常、連続サービスは約 800 度、断続的サービスは約 870 度と評価されます。それを超えると酸化して強度が低下するため、309S や 310S などの耐熱グレードが必要になります。

304は錆びますか？

通常の状態では、酸化クロム膜が保護します。高塩化物、酸性、または研磨性の環境、または炭素鋼の粉塵によって汚染された場合、表面の汚れや孔食が発生する可能性があります。そのため、製造エリアでは 304 を炭素鋼工具から隔離する必要があります。

304 は食品との接触に使用できますか?

はい. 304は、処理装置、タンク、器具用の食品接触グレードとして広く受け入れられています。最も腐食性の高い食品加工業務では、塩化物や洗浄剤に対する耐性が高い 316 が好まれることがよくあります。

304と316の違いは何ですか？

316 には 2.00 ～ 3.00% のモリブデンが添加されており、海水や凍結防止塩などの塩化物環境における孔食や亀裂への耐性が大幅に向上します。. 304 最も一般的な食品および建築サービスを低コストでカバーします。

耐食性を失わずに 304 を溶接するにはどうすればよいですか?

308L などの低炭素フィラー金属を使用し、入熱を適度に保ち、過度のパス間温度を避けてください。溶接後に腐食性媒体中で使用する場合は、熱影響部が敏感にならないように 304L を指定してください。