SUS321ステンレス鋼：耐高温オーステナイト系

SUS321ステンレス鋼とは？

SUS321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す。高温での使用または溶接中に、チタンは炭素と結合して安定した炭化チタンを形成するため、クロムは粒界の固溶体として利用可能な状態に残ります。これにより、クロムの消耗とその後の粒界腐食が防止されます。これが、約 450 度から 850 度の間で動作する機器に SUS321 が選択される主な理由です。

SUS321は腐食性雰囲気や負荷に応じて、連続使用では約850℃まで、短期では約1050℃まで使用可能です。

JIS G4303に基づく化学成分

元素重量%	SUS321
炭素	0.08以下
シリコン	1.00以下
マンガン	2.00以下
リン	0.045以下
硫黄	0.030以下
クロム	17.0 – 19.0
ニッケル	9.0 – 12.0
チタン	5 × C 以上、通常 0.4 ～ 0.8

機械的特性と高温特性

JIS G4303に規定されているSUS321は、室温で引張強さが520MPa以上、降伏強さが205MPa以上、伸びが40%以上あります。その高温値はクリープ耐性から得られます。700 度で、1000 時間のクリープ破断寿命の応力は 60 MPa 程度であり、高温で安定した負荷を保持するボイラーや熱交換器のコンポーネントでの使用をサポートします。

財産	JIS G4303に基づく値
抗張力	520MPa以上
降伏強さ	205MPa以上
伸長	40%以上
硬度	187HB以下
700度、1000時間のクリープ破断応力	60MPa以上

熱処理と増感

SUS321 は通常、溶体化処理された状態で供給されます。つまり、1000 ～ 1100 度に加熱され、水中で急冷され、クロムとチタンが溶体状態に保たれます。最大の粒界腐食耐性が必要な場合、850 ～ 900 度で 1 ～ 2 時間の安定化焼鈍により、合金が使用に戻る前に炭化チタンが完全に形成されます。合金がチタンで安定化されている場合を除き、徐冷または長時間の熱保持中は 450 ～ 850 度の鋭敏化範囲を避けてください。

溶接に関する考慮事項

SUS321はTIG、MIG、SMAWなどの一般的な溶接方法で溶接が可能です。溶接金属がチタンまたはニオブの安定性を維持できるように、ER321 または ER347 などの溶加材を推奨します。パス間温度を 150 度以下に保ち、入熱を低くして炭化物の析出と歪みを制限します。安定化されたグレードでは通常、溶接後の熱処理は必要ありませんが、非常に厳しい腐食用途では安定化焼鈍が指定される場合があります。

よくある質問

Q1：SUS321の最高使用温度はどれくらいですか？
A1: 雰囲気と負荷に応じて、連続使用は最大約 850 度、短期暴露は最大 1050 度です。

Q2: SUS321にチタンを添加するのはなぜですか?
A2: チタンは炭素とともに安定した炭化チタンを形成し、粒界での炭化クロムの析出を防ぎ、合金を粒界腐食から保護します。

Q3：SUS321とSUS304の違いは何ですか？
A3: SUS304 には安定化要素がないため、450 ～ 850 度の範囲で鋭敏化が発生する可能性があります。 SUS321 にはチタンが添加されており、溶接部品や約 400 度を超える温度での使用に適しています。

Q4：SUS321は溶接後の熱処理は必要ですか？
A4: チタンの安定化により感作が防止されるため、通常はいいえ。厳しい腐食用途では、850 ～ 900 度の安定化焼鈍が指定される場合があります。

Q5: SUS321の溶接に使用する溶加材は何ですか?
A5: ER321 または ER347 溶加材が一般的に使用され、パス間温度は 150 度以下に保たれます。

Q6：SUS321は磁性を持ちますか？
A6: いいえ。SUS321 はオーステナイト系であり、焼きなまし状態では本質的に非磁性です。