ステンレス鋼 431: 高応力用途向けの二相マルテンサイト-フェライト合金-

ステンレス鋼 431 は、マルテンサイト鋼の高強度とフェライト合金の強化された耐食性を組み合わせた、ユニークな二相マルテンサイト-フェライトグレードです。 15～17% のクロムと 1.25～2.5% のニッケルを使用し、中程度の腐食環境における高応力コンポーネント向けに設計されています。-、基本的なマルテンサイト グレードと高価なオーステナイト合金の間のギャップを埋めます。

化学組成 (キー、ASTM A240 に基づく %)

炭素(C)：0.20以下

クロム (Cr): 15.00–17.00

ニッケル（Ni）：1.25～2.50

マンガン（Mn）：1.00以下

機械的特性 (熱処理-)

引張強さ：725MPa以上

降伏強度: 515 MPa以上

50mmでの伸び：15%以上

硬度: 285 HB 以下 (焼きなまし)、最大 45 HRC (熱処理)-

パフォーマンス上の利点

二相微細構造：マルテンサイト強度とフェライト耐食性のバランスをとります。

高い耐疲労性: 自動車および航空宇宙部品の繰り返しの応力サイクルに耐えます。

費用対効果の高い強度-: 低塩化物使用の場合、2205 などの二相オーステナイト-フェライト グレードよりも安価です。-

アプリケーション

自動車のドライブシャフトおよびサスペンション部品

航空機の着陸装置部品および制御棒

ポンプ シャフトと高圧バルブ ステム-

同等グレード

EN 1.4057、JIS SUS431、DIN X2CrNi17-2

5 つのよくある質問と回答

431 が「二相」ステンレス鋼である理由と、これがその性能にどのようなメリットをもたらすのでしょうか?431 は混合マルテンサイト-フェライト微細構造を持ち、950 ～ 1050 度に加熱した後の制御された冷却によって形成されます。マルテンサイト相は高い引張強度 (725 MPa 以上) と硬度 (最大 45 HRC) に寄与し、フェライト相 (ニッケルの添加により安定化) は耐食性と延性を向上させます。この二相構造により、純粋なマルテンサイト グレード（例: 410 は強いが錆びやすい）や純粋なフェライト グレード（例: 409 は耐食性があるが弱い）に見られるトレードオフが解消されます。-自動車のドライブ シャフトの場合、これはコンポーネントが高トルク負荷 (強度) に対応し、道路塩による腐食 (フェライト相) に耐性があることを意味し、メンテナンスと交換のコストを削減します。

431 の耐食性は 410 や 304 と比べてどうですか?431 はクロム (15 ～ 17%) とニッケル (1.25 ～ 2.5%) の含有量が多いため、410 (Cr 11.5 ～ 13.5%、Ni なし) よりも耐食性が大幅に向上し、410 ではすぐに錆びてしまう道路塩や工業雰囲気に耐えることができます。- 410 よりも弱酸およびアルカリ溶液に対する耐性が高く、低濃度処理における化学ポンプ シャフトに適しています。-。ただし、耐食性は 304 よりも劣ります。-ニッケルが多く (8～10.5%)、完全にオーステナイト構造であるため、優れた耐塩化物性と耐酸性を備えています. 431。強度と 410 より優れた耐食性が必要な用途には最適ですが、304 や 316 のような極端な保護は必要ありません。

431 が航空宇宙や自動車の高応力部品に使用されるのはなぜですか?{1}}航空宇宙および自動車部品 (着陸装置制御棒、ドライブ シャフトなど) は、極端な繰り返し負荷に耐えるために高い引張強さ、降伏強さ、および疲労耐性を必要とします。. 431 の 725 MPa 以上の引張強さと 515 MPa 以上の降伏強さは 410 および 420 の性能を超え、耐疲労性は降伏強さの低い 304 などのオーステナイト グレードよりも優れています。また、その二重構造は優れた衝撃靱性を提供し、突然の負荷スパイク (例: 車がポットホールにぶつかったり、飛行機が着陸したりするとき) の際の脆性破壊を防ぎます。高価な特殊合金とは異なり、431 は、厳しい業界性能基準を満たしながら、高応力部品の量産に-費用対効果が高く-、-ます。

431 にはどのような熱処理プロセスが使用されていますか?またその理由は何ですか?431 の熱処理は、二相微細構造を最適化するように調整されています。アニーリング (800 ～ 900 度、ゆっくり冷却) により、硬度 285 HB 以下の柔らかいフェライト-マルテンサイト混合物が生成され、バルブ ステムなどの複雑な形状への機械加工や成形が容易になります。焼き入れ（950 ～ 1050 度、水冷）によりマルテンサイト含有量が増加し、高応力部品の強度と硬度が 40 ～ 45 HRC に向上します。-。焼き戻し（200 ～ 600 度）はこれらの特性のバランスをとります。低温焼き戻し（200 ～ 300 度）ではバルブ ステムの硬度が維持されますが、高温-焼き戻し（500 ～ 600 度）では衝撃荷重にさらされる可能性のあるドライブ シャフトの靭性が向上します。この柔軟性により、メーカーは特定のコンポーネント要件に合わせて 431 の特性を調整できます。

431 の溶接にはどのような課題があり、その解決策は何ですか?溶接 431 には、その二重構造を維持し、脆化を避けるために慎重な制御が必要です。主な課題は、HAZ でのマルテンサイトの形成です。これは溶接部の冷却が早すぎると発生し、亀裂や延性の低下につながります。これを軽減するには、溶接前に母材を 150 ～ 250 度に予熱し、低入熱を使用し (精度を高めるには TIG 溶接が推奨されます)、-溶接後に部品を 250 ～ 300 度で焼き戻しして HAZ を柔らかくします. 431。または 309 フィラー ワイヤを使用する必要があります。309 の高いニッケル含有量により溶接部のオーステナイト相が安定化し、延性が向上し、亀裂が減少します。厚い部分（5 mm 以上）は、熱の蓄積を制御するためにパス間で冷却しながら複数のパスで溶接する必要があり、最終的な溶接が母材と同じ強度と耐食性を確実に保持します。