SUS321ステンレス鋼の熱処理・溶接

SUS321に熱処理が重要な理由

SUS321（JIS表示、EN 1.4541、UNS S32100）は、チタンで安定化させたオーステナイト系ステンレス鋼で、チタン含有量が炭素含有量の5倍以上です。チタンは炭素と結合して炭化チタンを形成し、溶接中や高温にさらされた際の粒界での炭化クロムの析出を防ぎます。-適切な熱処理によりこの安定化が維持され、材料の腐食性能と高温性能が決まります。-

溶体化焼鈍

標準的な熱処理は、1050 ～ 1100 ℃での溶体化焼鈍と、それに続く水中での急速冷却または急速空冷です。これにより、合金元素がオーステナイト母材に溶解し、冷間加工後の延性が回復し、その後の安定化に利用できるチタンが維持されます。板およびシートの場合、この処理はJIS G4304およびG4305に規定されています。機械的要件には、最小引張強度 520 MPa、最小降伏強度 205 MPa が含まれます。

安定化処理

鋭敏化範囲（約 425-860 ℃）または溶接後の使用の場合、約 850 ～ 930 ℃での安定化処理とそれに続くゆっくりとした冷却により、チタンが炭素と完全に反応し、炭化チタンが析出して粒界腐食のリスクが排除されます。この処理はSUS321などの安定化グレードの特徴です。析出硬化鋼に使用される時効処理と混同しないでください。

冷間加工部品の応力緩和-

厳しい冷間成形後に応力除去が必要な場合は、材料の耐食性を維持するために、増感領域ではなく安定化領域で応力除去が行われます。約 400 ℃ 未満の低温応力緩和では、部分的な緩和しか得られず、オーステナイト系グレードにはほとんど使用されません。-

SUS321の溶接

SUS321は溶接性が良いですが、チタンはアーク中で酸化しやすいです。きれいな表面、高純度アルゴン シールド (99.99% 以上)、短いアーク、低い入熱を使用してください。- TIG 溶接と MIG 溶接が一般的です。 SMAW は厚いセクションに使用されます。通常、予熱は必要ありません。粒子の成長を制限するために、パス間の温度を低く保ち、通常は 150 ℃ を超えないようにしてください。推奨される溶加材は、ER347/E347 (ニオブ-安定化) または ER321/E321 (チタン-安定化) です。通常、溶接後の熱処理は必要ありません。最大の耐食性が指定されている場合、850 ～ 950 ℃でゆっくり冷却しながら安定化焼鈍が適用されます。

よくある質問

1. SUS321の溶体化焼鈍温度はどれくらいですか?

水焼入れまたは急速空冷による急冷による1050～1100℃。

2. SUS321は時効処理が必要ですか？

いいえ。安定化されたオーステナイト系グレードでは、約 850-930 ℃での安定化焼鈍が使用されます。時効処理は析出硬化グレードに適用されます。

3. なぜ 850 ～ 930 ℃ で安定するのですか?

後の使用中に炭素が粒界で炭化クロムを形成しないように炭化チタンを析出させる。

4. SUS321の溶接に使用する溶加材はどれですか?

ER347/E347-16 (ニオブ安定化) が一般的に使用されます。 ER321/E321-16 が代替品です。

5. 予熱は必要ですか?

一般的にはノーです。パス間温度を低く保ち、できれば 150 ℃ を超えないようにしてください。

6. SUS321の使用温度限界はどれくらいですか?

耐クリープ用途には、SUS321 が安定していない 304 よりも高い約 700 ℃まで適しています。{0}

7. 溶接後の熱処理は必要ですか?{1}}

通常はそうではありません。 850 ～ 950 ℃での安定化焼鈍は、最大の耐食性が必要な場合にのみ適用されます。