304ステンレス鋼特性の究極ガイド

鋼は、異なる母材に特定の合金元素を配合した合金である。ステンレス鋼には様々な特性を持つ多くの種類があるが、共通しているのは耐食性を付与するクロムの添加である。最もよく知られたステンレス鋼の一種である304ステンレス鋼は、多くの産業で広く使用されている。

この記事では、304ステンレス鋼の特性の概要を説明します。この記事は、あなたが簡単に304ステンレスのコアな側面を理解できるように、これらの特性について考えるための構造化された方法を提供します。折り畳みの後、我々は簡単に組成、物理的性質と機械的性質に触れる.

304ステンレス鋼とは？

304ステンレス鋼はASTM A240/A240M規格で定義され、普通炭素固溶体強化オーステナイト系ステンレス鋼で、強度は中程度から高強度であり、通常500 °F (260 °C)以上の圧力容器に使用される。304ステンレス鋼は、別名"18-8ステンレス鋼"というのは、通常、質量比で18%のクロムと8%のニッケルを含むからである。

304ステンレス鋼は、最も一般的に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼の一つです。それは、優れた耐食性、成形性と高温での機械的特性を持っています。アニールされた状態では、304ステンレス鋼は非磁性である。

304スチール組成

304ステンレス鋼の化学組成は、良好な耐食性と強度の優れたから範囲の特性を提供するために制御される。

鉄	Cr	ニー	C	ムン	Si	P	S
バランス	18~20%	8~10.5%	≤0.08%	≤2%	≤1%	≤0.045%	≤0.03%

組成が特性に与える影響：

• 耐食性： 高いクロム含有量（18-20%）により、酸や大気腐食を含む幅広い酸化環境で鋼を不動態化する自己修復性クロム酸化皮膜が形成される。
• オーステナイト組織： ニッケル含有量 (8-10.5%)は、面心立方 (FCC)オーステナイト相を安定化させる。これにより、極低温でも304ステンレスの非磁性と良好な延性特性が得られる。
• 溶接性と強度： 低炭素 (≤0.08%)は、溶接部の熱影響部における クロム炭化物の生成とそれに伴う局部腐食を最小限に 抑える。

304ステンレス鋼の特性

304ステンレス鋼の特性を検討するためには、物理的および機械的特性の管理上の理解が不可欠である。このパートでは、304ステンレス鋼の性能とその適用範囲を決定する個々の特性を探る。

プロパティ	価値
引張強度	515 MPa
降伏強度	205 MPa
伸び	70%
弾性係数	193 GPa ~ 200 GPa
せん断弾性率	86 GPa
硬度	123 HB
熱伝導率	16.2 W/m-K
密度	7.93 g/cm³
磁気	非磁性

304ステンレス鋼は磁性がありますか？

304ステンレス鋼については、磁性の問題が頻繁に人々を当惑させる。304ステンレスの熱処理状態は、磁性を示さない。それはマルテンサイトとして知られている磁性相にオーステナイトの一部を変換するため、圧延や曲げ成形などのプロセスを通じて冷間加工は磁性を導入します。冷間加工のレベルが高くなると、材料の変態が増幅される。

密度

304ステンレ ス鋼の密度測定値は7.93 g/cm³である。オーステナイト系ステンレス鋼の密度値は、構造強度とともに質量特性を決定するこの特定のレベルに一致する。

熱伝導率

20℃で304ステンレス鋼の熱伝導率の値は16.2 W /（m・K）を測定する。ステンレス鋼304は、熱交換器やボイラー部品におけるその熱伝導特性のため、効率的な熱伝達を必要とするアプリケーションのための優れた適性を示しています。

引張強度

304ステンレスの極限引張強さ（UTS）は、少なくとも 515 MPaに達する。材料は壊れる前に、このポイントまで最大応力を経験する。高い引張強さは、304ステンレス鋼が構造設計で使用するための完璧なそれを作る壊れる前に大きな負荷を扱うことができます。

降伏強度

304ステンレスの最小降伏強度は205MPaである。この材料は、この特定レベルの応力を受けると永久的な形状の歪みを示し始める。この閾値を超えた後、外力が解放されると、材料は永久に歪んだままになります。設計者は、操作上の力にさらされたときに部品が変形するのを防ぐために、降伏強度を重要な要素として使用します。

伸び

304ステンレスの伸び値は、50 mm (2インチ)のゲージ長で測定した場合、70%に達する。この材料は、破損する前に変形を可能にするその高い伸び率を通じて卓越した延性を示しています。成形や曲げまたは延伸方法を介して材料の変形を必要とするアプリケーションは、材料の延性特性のために成功した。

硬度

304ステンレス鋼 ブリネル硬度（HB）試験による硬度測定は187を超えない値を示す。前進材料は、複合摩耗保護と可鍛性の二重の利点を達成する。304ステンレス鋼は、摩耗に対する適度な抵抗が目的を果たす多くの汎用用途に適合する適切な硬度を維持しています。

弾性係数

304ステンレス鋼のヤング率は193GPaから200GPaの間に存在する。高弾性率のため、弾性変形抵抗とともに高い弾性剛性を示す。荷重を加えることにより、304ステンレス鋼はその形状を維持し、安定した構造を得ることができる。

せん断弾性率

304ステンレスのせん断弾性率（剛性率）は86GPaである。せん断弾性率としての材料抵抗測定は、材料層が互いに相対的にスライドすることができ、せん断応力の平行印加を介して行われる。304ステンレス鋼の優れた耐ねじり荷重性は、シャフトファスナーや配管アプリケーションに使用される剛性固体構造を作成するために建築業者を可能にする、その高いせん断弾性率に由来する。

衝撃靭性

シャルピー衝撃評価では、304ステンレス鋼が衝撃靭性特性の決定において優れた結果を達成することがわかった。この材料は、突発的な衝撃の際にエネルギーをよく吸収し、損傷の発生を防ぎます。安全プロトコルが実施される場合、操作上の信頼性が達成されるため、用途において良好な衝撃靭性を維持することは不可欠となる。

結論として、工業用途では304ステンレス鋼材料が採用されているが、これはこの材料が優れた機械的特性とともに信頼性の高い物理的特性を示すからである。この材料は、優れた機械的基材、延性および衝撃靭性特性と並んで焼鈍状態非磁性を示すため、建設工事、自動車工学、食品加工用途や医療機器の製造に広範な用途を見つける。正確な特性は、304ステンレス鋼のための適切なアプリケーションを決定し、その運用寿命を延ばすための下地として機能します。

304ステンレス鋼は錆びるか？

クロムがこの保護酸化膜の表面形成を促進するためである。保護表面膜は、有害な酸素や水分、酸性物質から金属を分離するシールドを作成します。304ステンレス鋼の特性は、特定の環境条件下で動作するときに腐食のすべてのタイプを防ぐことはできません。

腐食メカニズム

• 受動層の形成： 304グレードの18%以上のクロム含有量は、酸素反応により付着酸化膜を生成し、表面損傷後もその状態を維持する。
• 孔食： 海水に含まれる高濃度の塩化物は不動態層表面を破壊し、その結果、局部的な孔食が発生する。孔食のリスクが高まるのは、塩化物濃度が高く、温度が高く、換気の悪い場所である。
• 隙間腐食： ファスナーの隙間のような狭い空間は、腐食剤の流出を防ぎ、不動態層の局所的な破壊を促進する。

錆の状況

• 高塩化物環境： 孔食の発生は、海水暴露や塩水噴霧条件、解氷塩など、塩化物レベルが35ppmを超える環境で起こる。
• 溶接崩壊： 溶接崩壊は、溶接熱によって熱影響部に炭化クロムが析出し、不働態層が減少して材料が弱くなることで発生する。
• 機械的なダメージ： ベアメタルは、不適切な洗浄や表面の傷、機械的な摩耗が発生した場合にアクセス可能になり、腐食が始まる。

304ステンレス鋼の同等グレード

米国(ASTM)	中国（GB）	日本（JIS）	EU(EN)	ドイツ(DIN)	ロシア(GOST)	国際標準化機構
304	06Cr19Ni10	SUS304	1.4301	X5CrNi 18-10	08Х18Н10	X5CrNi 18-10

304 vs 304L ステンレス鋼

304鋼種と304L鋼種の間の主要な違いは、炭素含有量に起因するものである。

構成の違い

• 304: 炭素含有量≦0.08%（最大）。
• 304L: 炭素含有量≦0.03%（最大）。

耐食性

304Lステンレス鋼の溶接性は、炭素含有 量が低いほど溶接熱影響部にクロム炭化物が 発生せず、塩化物を含む環境での粒界腐食を防 止できるため向上する。

粒界腐食の発生を防止するため、304鋼では溶接後の熱処理を定期的に行う必要がある。

機械的強度

304鋼は0.04～0.10％の炭素を含むため、引張強さは800°Fと427°Cの温度範囲で最高点を達成する。

室温では、304Lの降伏強度は304と比較してわずかな低下を示すが、両鋼種とも基本的な強度特性は同様である。

溶接性

腐食環境下にある溶接構造物には、粒界腐食に対して優れた保護効果を示す304L鋼種を使用すべきである。

304材で作られた重要でない溶接構造物は、溶接後焼鈍が可能になった後、良好な溶接性の恩恵を受ける。

プロパティ	ステンレス鋼304	ステンレス鋼304L
引張強さ	515 MPa	485 MPa
降伏強度	205 MPa	170 MPa
エロンゲイトン	≥ 40%	≥ 40%
硬度	123 HB	123 HB

アプリケーション

304: この材料は、食品機器や台所用品製品、平均的な腐食領域にさらされる建築材料や構造部品などの工業用途に使用される。

304L: この材料は、圧力容器や熱交換器、製薬機器システムなど、高度な耐食性と溶接の可能性を必要とする現場で使用されている。

設計者と共にエンジニアは、特定の状況に必要な機械的特性やコスト要件と組み合わせた抵抗特性のバランスのとれた分析を使用して、適切な304ステンレス鋼のグレードを選択します。

304ステンレス鋼の用途

304ステンレス鋼は、耐食性、成形性、耐酸性などの優れた特性を持ち、産業用途に広く使用されています。この材料は、衛生的な性能と美しい視覚的特性と組み合わせた耐久性のあるサービスを実証するため、複数のアプリケーションに適しています。

建築・建設

• 構造的要素： 手すりや階段に使われるステンレス手すりは、耐候性に優れ、見た目も美しい304を使用しています。
• クラッディングとファサード 304ステンレスの優れた耐食性により、塩水噴霧や汚染などの過酷な環境要因もカーテンウォールや屋根システムに影響を与えません。

化学・エネルギー部門

• 熱交換器： 石油化学設備のチューブラー型およびプレート型熱交換器は、スケールが形成されにくい熱伝導特性を持っている。
• 圧力容器： 腐食性の化学薬品や高圧ガスシステムの貯蔵には、延性と引張性を兼ね備えた材料が必要である。そのため、圧力容器は304として指定されている。

運輸・自動車

• 排気システム： マフラーや触媒コンバーターと排気管との組み合わせは、870℃の温度によって腐食に見舞われる。
• マリン・アプリケーション： 耐海水ファスナー、あるいはその他の手すりや船舶用金具の場合、304ステンレス鋼は塩化物イオン腐食に抵抗する能力があります。

家庭用品・消費財

• 調理器具： 食品用304ステンレス鋼 ASTMなどで規定された重金属の析出基準に適合している。調理器具、浴室設備、家具などに使用できる。
• アート＆デザイン： 304ステンレスの組み合わせは、彫刻の設置や看板の割り当て、建築物の用途において、優れた加工性と美しい外観の両方を特徴とする。

このように整理された概要は、304ステンレス鋼の特性が、エンジニアリング・プロジェクトにおける中心的地位を確立する製品の利点につながることを示している。

結論

304ステンレス鋼の特性は、このタイプのステンレス鋼が産業界で広く使用されることを可能にし、304ステンレス鋼の優れた特性を継承する304ステンレス鋼管も大きな人気を誇っています。304ステンレス鋼の特性は、それはのための経済的な選択肢を作る CNC機械加工プロジェクト も同様だ。

304ステンレス鋼の優れた特性は、グリーンビルディングや再生可能エネルギーの開発が304ステンレス鋼のより多くのアプリケーションを確実に開くので、将来的に拡張されることが期待される。

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