ステンレス鋼316の特性に関する総合ガイド

化学的安定性、機械的強度、耐食性の優れた組み合わせにより、316ステンレス鋼は、多くの過酷な環境での用途に不可欠な材料となっています。316ステンレス鋼は、海洋、医療、食品、化学部品に広く使用されており、すべての過酷な環境下でその機械的強度を実証している。304ステンレス鋼と比較すると、塩化物や酸性媒体との接触時に明らかな利点があります。加えて、その寿命はまた、安全性、衛生、メンテナンスコストに向けたライフサイクル全体のための明確な利点を提供します。

品質と環境暴露の水準を高める業界標準とコスト制約により、316ステンレスの特性はますます要求されるようになる。材料の適切な選択は、常に環境暴露とコストを考慮して技術的要件を満たすことを意味し、316ステンレスはプレミアムです。

316ステンレス鋼の成分

316ステンレスの化学的な違いは、モリブデンの添加である。316ステンレス鋼と304ステンレス鋼の主な違いは、304ステンレス鋼の主な合金元素がクロムとニッケルであるのに対し、316ステンレス鋼には2-3%のモリブデンが含まれていることである。この2-3%が大きな違いで、316ステンレスの耐食性は、特に海水や化学プラントのような塩化物を含む溶液中で大幅に改善されます。

316ステンレスの化学組成は以下の通り。

エレメント	パーセント(%)
クロム（Cr）	16.0-18.0
ニッケル（Ni）	10.0-14.0
モリブデン (Mo)	2.0-3.0
カーボン（C）	≤ 0.08
マンガン (Mn)	≤ 2.0
ケイ素 (Si)	≤ 1.0
リン (P)	≤ 0.045
硫黄 (S)	≤ 0.03
窒素（N）	≤ 0.10
鉄（Fe）	バランス

クロムは錆を防ぐ不動態酸化皮膜を形成し、ニッケルはオーステナイト組織を安定させ、低温でのステンレス鋼の靭性を確保する。

316ステンレス鋼の特性

以下は、316ステンレスの主な特性を示す表である：

プロパティ	値（代表値）
引張強度	515-750 MPa
降伏強度	~205 MPa
ブリネル硬度	~149 HB
ロックウェル硬度	~80HR

316ステンレス鋼引張強さ

316ステンレス鋼の引張強さは、加工条件や冷間加工の程度によるが、通常515～750MPaである。この大きな範囲は、材料が破断する前に多くの引っ張りや伸張力に耐えられることを示している。使用中の構造物や、化学施設、タンク、船舶の艤装品などのように、引っ張りや伸張の力が断続的または人の一生にわたって継続的にかかるような状況で使用される場合、316ステンレスの長期的な強度は、破損や破壊が起こらないという安心感をもたらします。

316ステンレス鋼の降伏強度

316ステンレス鋼の降伏強度は、通常、焼鈍状態で約205 MPaである。これは、316が永久に変形し始める応力である。これ以下では、応力を取り除くと316は元の形状に戻る。この変形しきい値を超えると、永久に変形したままになります。エンジニアが精度と寿命が重要視される、圧力がかかる用途や荷重がかかる用途の材料を選ぶ際、降伏強度は最初に検討する材料特性のひとつです。

316ステンレス鋼の硬度

316ステンレスの硬度は149HBに達し、その強度と加工能力の組み合わせを確認することができます。ステンレス鋼316のロックウェル硬度は、ステンレス鋼分析のための典型的な測定値として80 HRを示しています。その硬度レベルのために、材料は、機械加工操作のための成形性と一緒に適度な摩耗に対する耐性を提供します.ステンレス鋼グレード316は、その延性特性から、硬度と容易な加工の両方を通じて高い耐久性を維持する能力のために製薬プロセスや海洋機器や建物の建設に有利な使用を見つける.

これらの機械的特性は、316ステンレス鋼の特性の骨格を構成し、応力、圧力、時間のレベルで性能を発揮する金属の能力に信頼性を与えている。

316ステンレス鋼の密度

316ステンレスの密度は7.98g/cm³で、他の多くの非鉄合金と比較するとかなり重い。これは、他の特性とともに、この金属に圧力下での高強度特性を与えている。宇宙船や船舶、建築物に使用される部品のように、重量を支えなければならない部品を設計する場合は、部品の重量と密度を考慮して計算する必要があります。体積に対する質量の比率と力学的な計算は、計算を行う人にとっても、熱慣性のような出荷や取り扱いの問題に関わる人にとっても重要です。

熱伝導率

温度100℃における316ステンレスの熱伝導率は約16.3W/m・Kである。この値はアルミニウムや銅よりもはるかに低い。言い換えれば、316合金は熱伝導が非常に遅い。熱管理の場合、この特性が有利な場合もあれば、不利な場合もある。熱挙動に関する316鋼の特性をどのように十分に活用できるかを知っておくことは、常に役に立ちます。

316ステンレス鋼の耐食性

船舶用ステンレス鋼としても知られる316ステンレス鋼は、2-3%のモリブデンを含んでおり、必須合金元素であるモリブデンは、以下のステンレス鋼と比較して、孔食や隙間腐食に対する耐性が著しく優れています。 304ステンレス鋼.この種の腐食は、海辺、化学工場、プール施設などの塩化物を含む雰囲気でよく起こる。

316ステンレス鋼は、ハードウェアが海水や解氷剤に曝された場合、304ステンレス鋼よりはるかに腐食が少ない。例えば、海洋金物、オフショアプラットフォーム、造船製品では、海水暴露から保護できないため、常にステンレス鋼が使用される。316ステンレス鋼の優れた耐食性は、海水にさらされる製品の寿命を延ばします。

モリブデンを含まない304ステンレス鋼とは異なり、316ステンレス鋼は、攻撃的な化学物質に対するより強力な耐性を持っています。304ステンレス鋼は屋内や軽度の腐食環境では使用できるが、塩化物、酸、高湿度にさらされると、 316ステンレス鋼よりも早く穴が開き、錆びる。316ステンレス鋼は、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化硫黄、酢酸と接触して使用することができます。ほとんどの化学反応器、貯蔵タンク、配管システムは316ステンレス鋼で製造されている。

製薬業界の滅菌剤や強力な洗浄剤は、316ステンレススチールの機器にダメージを与えません。316ステンレス鋼で製造された製品は、材料の破壊を引き起こすことはなく、また、医薬品やバイオプロセスの製造工程で衛生的な表面を保持するのに役立ちます。

結論として、海洋工学、沿岸建造物、プロセス機器のいずれに316ステンレスを使用する場合でも、その耐食性は高価格を正当化し、最も耐食性の高いステンレス鋼の1つになります。オーステナイト系ステンレス鋼.

316ステンレス鋼は磁性を持つか？

最も明るい焼きなまし状態の316は非磁性である。オーステナイトの微細構造は面心立方 (FCC)結晶で、本質的に非磁性であるため、316は電子機器の筐体やMRI装置のハウジングなど、透磁率の低さが重要な用途に最適です。

冷間加工はこのシナリオを変える。圧延、曲げ、深絞りなどの冷間仕上げ加工は、金属を硬化させ、オーステナイト相の一部を磁性相であるマルテンサイト相に変態させる。その結果、冷間加工された316ステンレス鋼はわずかに磁性を帯びる。冷間加工が多いほど磁性は強くなる。

しかし、冷間加工を施した316でも、フェライト系やマルテンサイト系の鋼種に比べれば磁性は弱い。手持ちの磁石があれば、わずかに浮き上がるかもしれないが、くっつくことはない。ほとんどの実用的な目的、特に磁性が問題となる場合は、316を "非磁性 "と見なす方が多いでしょう。

磁気吸引力が全くないことをさらに確実にするため、金属加工業者は、316ステンレス鋼を完全な溶体化焼鈍熱処理にかけることで、非磁性状態に戻すことができる。この工程は、マルテンサイト相を溶解する。

要約すると、「316ステンレス鋼は磁性を有するか」という質問に対する答えは、316ステンレス鋼の状態によって異なる。焼鈍された状態では、ほとんど磁性を示さない。冷間加工された状態では、わずかに磁性を帯びることがありますが、精密用途や医療用途に適さないほど磁性を帯びることはありません。

316ステンレス鋼は錆びますか？

316ステンレス鋼は耐食性に優れていますが、あらゆる状況において完全に錆びにくいというわけではありません。海水や食塩水のように塩化物の含有量が高い場合、受動的なクロム酸化皮膜に傷がついたり、汚染物質が付着していない限り、表面酸化物が形成される可能性があります。

炭素鋼は水分に触れるとすぐに錆びる。しかし316は、より強固な酸化皮膜で表面を保護し、さらなる腐食から自己回復することができます。それでも、塩酸、二酸化硫黄、海水の滞留などに持続的にさらされると、最終的には316の保護膜が剥がれ落ち、清掃が難しい隙間や溶接部に孔食が残ります。
316ステンレスの特性を維持するための基本的なお手入れ方法をご紹介します。

真水で拭き取り、付着した塩化物を溶かし、空気中の微粒子を洗い流してください。これは、ステンレス鋼表面の不動態を維持するのにも役立ちます。
他の金属に近づけないでください。ステンレス製部品を鉄やアルミニウムなどの異種金属と接触させると、電解質溶液中で他方の金属の腐食が早くなります。
硝酸浴のような不動態化処理によって、失われたクロム層が回復し、腐食に対する保護がさらに強化される。

これらは存在するが、316ステンレスの特性の方がはるかに高い。錆びにくい他のステンレス鋼種、特に304よりも優れています。海洋環境、化学環境、製薬環境で使用される場合、エンジニアは腐食環境における316の優れた安定性を期待するようになりました。

316と316Lの特性

316と316Lステンレス鋼は同じ鋼種であるにもかかわらず、化学組成が比較的小さく変わるだけで、過酷な使用条件下での性能に比較的大きな差が生じる。その違いは炭素に関係する。316の最大炭素量は0.08%であるのに対し、316Lは0.03%である。このわずかな違いが大きな違いを生むのです。

316Lは炭素含有量が低いため、溶接時の炭化物析出が抑制され、熱影響部の粒界腐食が減少します。製品設計者や加工業者は、妥協することなく耐久性と溶接性の両方を必要とする場合、316Lを選択します。

以下は、最も重要な違いを示すスナップショット比較である。

プロパティ	316ステンレス鋼	316Lステンレス鋼
炭素含有量	≤ 0.08%	≤ 0.03%
耐粒界腐食性	中程度（溶接後の処理が必要）	良好（溶接後の処理は不要）
溶接性	良いが、粒界アタックに悩まされる	溶接の多い用途に最適
強さ	やや高い	カーボンの削減により若干減少
一般的なアプリケーション	化学処理、船舶用継手	製薬機器、圧力容器

性能と信頼性に関しては、両鋼種とも高水準の耐食性と優れた機械的強度など、316ステンレス鋼の基本特性の多くを共有している。しかし、溶接や腐食性環境に曝される場合、316Lの方がより安全で安定した長期性能を発揮する。食品、医療、原子力産業の加工業者は、純度が高く、熱応力下でも高い性能を発揮する316Lを第一選択とすることが多い。

ステンレス 316 用途

316ステンレス鋼は、その強力な耐食性のため、多くの異なる産業で広く使用されています。316ステンレス鋼にはモリブデンが含まれているため、より強度があります。

医療機器とインプラント 医療分野では316Lステンレス鋼がよく使用されるが、これは316ステンレス鋼の低炭素鋼の一種である。医療用鋼は、高い耐食性が要求される医療機器や整形外科用インプラントに広く使用されています。316ステンレス鋼製の医療器具は、外科用器具、整形外科用インプラント、ステントや心臓弁などの循環器用器具に適しています。316ステンレス鋼は反応性がないため、患者の安全性と医療器具の耐用年数を保証します。

海洋構造物： 海洋構造物は海水による腐食を受けやすい。316ステンレス鋼は、ボートの継手、海上プラットフォーム、水中パイプに広く使用されています。

化学貯蔵タンクとパイプ 化学工場では、腐食性媒体への耐性のため、製造設備に316ステンレス鋼を使用しています。化学工場では、酸およびアルカリタンク、反応器、パイプの製造に316ステンレス鋼を使用することができます。

建物と構造物 外観、性能、耐環境性に優れているため、316ステンレス鋼は、特に塩分による腐食の影響を受けやすい沿岸地域で、建物のファサード、手すり、装飾に広く使用されている。

結論

化学的安定性、機械的強度、耐食性の優れた組み合わせにより、316ステンレス鋼は、多くの過酷な環境での用途に不可欠な材料となっています。海洋、医療、食品、化学環境用途では、316ステンレス鋼の性能は、多くの過酷な環境用途でその機械的強度を示しています。モリブデンを添加した304ステンレス鋼と比較すると、塩化物や酸媒体との接触時に非常に明白な利点を持っています。316ステンレス鋼の寿命は、耐久性だけでなく、安全性、衛生、低メンテナンスコストを保証します。より高い要求と環境保護に対する業界の要求が高まるにつれ、316ステンレス鋼の需要はさらに高まるでしょう。常に、技術要件、環境条件、予算に応じて適切な材料を選択する必要があり、316ステンレスはプレミアムです。

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