1.0 ステンレス鋼とは何ですか?
ステンレス鋼は、鉄、クロム、ニッケルなどの元素からなる合金です。クロムは自己修復性の酸化皮膜を形成し、腐食に強いため、錆びにくく耐久性に優れています。
ステンレス鋼は、その耐食性、強度、そして美しい外観で知られ、石油化学、プロセス機器、タービンエンジン産業で広く使用されています。数多くのグレードの中でも、304と316が最も一般的で、どちらもオーステナイト系ステンレス鋼に分類され、船舶用ステンレス鋼またはサージカルステンレス鋼と呼ばれることもあります。
2.0 304ステンレス鋼とは何ですか?
学年 304ステンレス鋼 優れた引張強度、耐久性、耐腐食性、耐酸化性で知られる、広く使用されている高性能合金です。 融点 2,550°F ～ 2,650°F (1,399°C ～ 1,454°C) の範囲で使用されますが、この範囲に近づくにつれて引張強度は低下します。
この合金は、約621 MPa（90 ksi）の高い引張強度を備え、最高870℃の温度で動作するため、要求の厳しい用途にも信頼性の高い材料です。主な特性
- 大気腐食および水に対する優れた耐性
- 多くの環境で優れた耐薬品性
- 簡単に製造、溶接、成形できる
- 焼鈍状態では非磁性
- 幅広い用途に対応する安定した機械的特性
304ステンレススチール 制限事項
- 塩化物に対する感受性：塩化物濃度の高い環境（例：海水）では孔食が発生しやすい
- 海洋または高塩化物用途には適していません。モリブデンが不足しているため、腐食性の高い塩化物環境での性能が制限されます。
2.1 304ステンレス鋼の代表的な用途
304型ステンレス鋼は、優れた耐食性、強度、成形性により、様々な産業で広く使用されています。一般的な用途は以下のとおりです。
| 応用分野 | 一般的な用途 |
| フード＆キッチン | – 食品加工機器 – キッチン設備と家電 – 鍋やフライパン – 住宅用シンクおよびシンク部品 |
| 産業機械 | – ポンプおよびバルブ部品 – 熱交換器 – 圧力容器 – 機器のチューブ – 貯蔵タンク – 水と流体の配管 |
| 自動車 | – 自動車のモールディングとトリム – ホイールカバー – 排気マニホールド |
| 電気・構造 | – 耐腐食性電気エンクロージャ – 屋内電気エンクロージャ – ファスナーおよびハードウェア（ネジ、ボルト、ハンドル、プレート） |
| 建築・装飾 | – 装飾トリム – 建築用金物（パネル、彫刻、燭台） – 住宅用電化製品 |
2.2 304ステンレス鋼の利点
- 耐腐食性: 弱酸やアルカリ溶液を含む多くの腐食環境で優れた性能を発揮します。
- 優れた加工性: 曲げ、機械加工、溶接、研磨が容易
- コスト効率が高い: 316および高合金ステンレス鋼に比べてコストが低い
- 多用途: 食品、医療、建設、工業など、幅広い業界に適しています
2.3 304 製造工程
304鋼は、クロム、鉄、ニッケル、その他の微量合金を炉で溶かして溶融混合物を作ります。その後、ビレット、スラブ、その他の形状に成形して硬化させます。成形された鋼は、熱間圧延、焼鈍、熱処理、研磨、そしてサイズに合わせた切断などが施されます。
3.0 316ステンレス鋼とは何ですか?
グレード316ステンレス鋼は、優れた耐食性、高い引張強度、そして高温下でも信頼性の高い性能で知られる高級オーステナイト系合金です。融点範囲は2,500°F～2,550°F（1,371°C～1,399°C）、引張強度は579 MPa（84 ksi）、最高使用温度は約800°C（1,472°F）です。
316ステンレス鋼は、モリブデンを添加したクロムニッケル合金で、特に海洋環境や化学処理用途において、化学的侵食に対する耐性を大幅に向上させます。これにより、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硫酸、塩水、高温脂肪酸などの腐食性物質に対する耐性は、304ステンレス鋼よりもはるかに優れています。
高温安定性
316 は高温でも強度と耐腐食性を維持するため、304 が劣化する可能性のある熱集約型の用途に適しています。
非反応性組成物
非反応性合金である 316 は、医療、製薬、食品グレードの環境に最適です。
316ステンレス鋼の限界
コストが高い: 耐腐食性が向上しましたが、主にニッケル含有量の増加とモリブデンの添加により、価格は 304 よりも高くなります。
316ステンレス鋼の組成
この組成により、肉眼では両者はほぼ同じに見えますが、316 ステンレス鋼は 304 ステンレス鋼に比べて塩化物や強力な化学物質に対してより耐性があります。
- 16% クロム
- 10% ニッケル
- 2% モリブデン
3.1 316ステンレス鋼の利点
- 耐腐食性の向上
- 孔食および隙間腐食に対する優れた耐性
- 塩化物の多い環境で優れた性能を発揮
- 溶接、清掃、仕上げが簡単
- 医薬品および食品グレードの用途に適しています
- モリブデンを含有し、304ステンレス鋼に比べて優れた耐薬品性を備えています。
3.2 316ステンレス鋼の代表的な用途
| 応用分野 | 代表的な用途 |
| 海洋環境 | 海洋部品、海洋環境用構造用鋼および部品、海洋機器 |
| 医療・医薬品機器 | 外科用および医療用機器、医療機器（非外科用を含む）、医薬品処理機器、医薬品機器、医薬品製造 |
| 化学機器 | 化学処理装置、化学装置、化学配管、化学製造、産業および化学輸送、圧力容器、化学用途の貯水槽および配管 |
| 屋外施設 | 屋外電気エンクロージャ、屋外サイト家具 |
| 産業機器 | 製薬業界および化学業界で使用される産業機器 |
| キッチン＆食品加工 | 業務用厨房の表面、設備、器具、業務用厨房、塩分を含む環境における食品の生産と加工、業務用器具 |
| その他 | ステンレス製ワイヤーバスケット、ステンレス製バスケット、ステンレス製フロート |
3.3 316 製造工程
316鋼は、18/8鋼や304鋼とほぼ同じ方法で製造されますが、成分がわずかに異なります。ニッケル、クロム、炭素に加えて、モリブデン、微量のマンガン、シリコン、そして場合によっては窒素も混ぜられます。メーカーは、316鋼のメリットを最大限に生かすため、この正しい組成を維持するために、含有量を厳しく管理しています。304鋼や18/8鋼と同様に、溶解後に成形・加工されます。
4.0 304ステンレス鋼と316ステンレス鋼の詳細な比較
304ステンレス鋼と316ステンレス鋼の徹底比較
304と316はどちらも最も広く使用されているオーステナイト系ステンレス鋼です。仕上げや形状はほぼ同じに見えますが、化学組成、機械的性能、耐食性には大きな違いがあります。以下の表は、材料選定の参考として、両者を比較したものです。
| 特徴 | 304ステンレススチール | 316ステンレススチール |
| 構成 | 18% クロム、8% ニッケル（モリブデンなし） | 18%クロム、10%ニッケル、2-3%モリブデン |
| 耐腐食性 | 穏やかな環境では優れていますが、特に塩化物の場合は孔食や隙間腐食の影響を受けます。 | 塩化物や過酷な環境を含む、優れた耐腐食性。 |
| 強さ | 良い | 良好、モリブデンのため若干高め |
| 高温性能 | 多くの用途に適していますが、非常に高い温度では腐食しやすくなります。 | 高温強度、耐腐食性に優れています。 |
| 溶接性 | 素晴らしい | 素晴らしい |
| 料金 | より費用対効果が高い | より高価 |
| 代表的な用途 | 食品加工機器、厨房機器、シンク、建築用トリム、ポンプおよびバルブ部品。 | 海洋環境、化学処理、医薬品製造、医療機器、熱交換器。 |
| 磁気 | わずかに磁性がある | わずかに磁性がある |
4.1 ステンレス鋼304と316：主な特性の比較
ステンレス鋼グレード304と316は、最も広く使用されているオーステナイト系ステンレス鋼の一つです。どちらも優れた耐食性、強度、成形性を備えていますが、化学組成と特定の環境における性能が異なります。
| 財産 | ステンレス鋼304 | ステンレス鋼316 |
| 耐腐食性 | – 幅広い環境で優れています – 塩化物環境では孔食および隙間腐食の影響を受けます – 60°Cを超えると応力腐食割れの危険性があります | – 全体的に優れた耐食性 – 「マリングレード」として知られている – 暖かい海水中では、依然として孔食、隙間腐食、SCCの影響を受けやすい |
| 推奨低炭素グレード | 304L: 湿潤環境や高温環境における炭化物析出に対する耐性が向上 | 316L: 炭化物析出に対する耐性が強化されており、長時間の暴露や厳しい環境に適しています。 |
| 耐熱性 | – 断続的な酸化に耐える 870℃ – 連続使用は最大 925℃ – 水中で連続使用することは推奨されません。 425℃～860℃ | – 同様のパフォーマンスを発揮します: 870℃ 間欠、 925℃ 連続 – 316Lの給水には最適 425℃～860℃ 範囲 |
| 冷間加工 | – 加工硬化が早い – 割れを防ぐために中間焼鈍が必要な場合がある – 内部応力を緩和し、耐食性を回復するために最終焼鈍を推奨 | – ロール成形、スタンプ、ヘッド成形、または絞り成形が容易 – 延性を回復し、応力を緩和するために、冷間成形後に焼鈍処理を推奨 |
| 冷間加工の影響 | 強度と硬度を向上 | 強度と硬度を向上 |
| 熱間加工 | – 最高のパフォーマンスを発揮したのは 1149℃～1260℃ – 成形後の急速冷却により耐食性が最大限に向上 | – 下からの作業は避ける 927℃ – 理想的な範囲: 1149℃～1260℃ – 作業後のアニール処理を推奨 |
| 熱処理 | – 熱処理で硬化できない – 溶体化処理で 1010℃～1120℃その後急速に冷却する | – 熱処理による硬化は不可能 – 同じ焼鈍範囲： 1010℃～1120℃ 急速冷却 |
| 加工性 | – 切削性は良好だが注意が必要 – 切削工具を鋭利に保つ – 軽く、しかし深く切削する – チップブレーカーを使用する – 熱伝導率が低いため、十分なクーラント/潤滑剤を使用する | – 304と同等 – 同じ加工ガイドラインが適用される – 熱を放散し、工具の摩耗を減らすには、適切なクーラントが不可欠 |
4.2 ステンレス鋼304と316の機械的および物理的特性の比較
この表は、引張強度、降伏強度、伸び、硬度、密度、および最大動作温度の観点から 304 と 316 の違いを示しています。これは、さまざまな産業用途での適合性を評価するために不可欠です。
| プロパティ | 304ステンレススチール | 316ステンレススチール |
| 密度 | 7.87～8.07 g/cm^3 | 7.87～8.07 g/cm^3 |
| 引張強度（MPa） | 540～750 | 480–621 |
| 融点（℃） | 1450 | 1,648～1,673 |
| 弾性係数（GPa） | 193 | 193 |
| 電気抵抗率（Ω.m） | 0.72×10-6 | 0.69～0.81 x 10-6 |
| 熱伝導率（W/mK） | 16.2 | 13～17 |
| 熱膨張（1/K） | 17.2 x 10^-6 | 15～18 x 10^-6 |
| 破断伸び（%） | 70 | 60 |
| 硬度（ロックウェルB） | 70 | 80 |
| 耐腐食性 | 素晴らしい | 素晴らしい |
| 磁気 | いいえ | いいえ |
| 成形性 | とても良い | 良い |
| 切削性（焼鈍） | まあまあだが、316よりは良い | 公平 |
4.3 ステンレス鋼304と316の元素組成（%）
ここでは、304ステンレス鋼と316ステンレス鋼の主要な合金元素を比較します。316ステンレス鋼に含まれるモリブデンは、塩化物や過酷な化学環境に対する優れた耐性の主な要因です。
| 要素 | 304ステンレス鋼% | 316ステンレス鋼 % |
| 炭素 | 0.07 | 0.07 |
| クロム | 18.0～19.5 | 16.5～18.5 |
| ニッケル | 8.0～10.5 | 10.0～13.0 |
| シリコン | 1 | 1 |
| マンガン | 2 | 2 |
| リン | 0.045 | 0.045 |
| 硫黄 | 0.015 | 0.015 |
| 窒素 | 0.1 | 0.1 |
| モリブデン | – | 2.0～2.5 |
4.4 特性概要：ステンレス鋼304と316
この概要では、304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼の耐食性、コスト、作業性、理想的な使用例における主な違いを概説し、アプリケーションに適した材料を選択するための明確なガイドを提供します。
| 特徴 | 304ステンレス鋼 | 316ステンレス鋼 |
| 耐腐食性 | 素晴らしい | さらに良い |
| 磁気 | いいえ | いいえ |
| 溶接性 | 高い | 良い |
| 冷間成形中に硬化する | はい | はい |
| 成形性 | とても良い | 良い |
| 切削性（焼鈍） | まあまあだが、316よりは良い | 公平 |
| 高温に耐える | 高い | 高い |
| 最大断続使用温度 | 1562°F | 1562°F |
5.0 316ステンレス鋼と304ステンレス鋼の見分け方
316ステンレス鋼と304ステンレス鋼は見た目では区別できません。特に研磨や仕上げを同じにした場合、どちらのグレードも見た目は同じです。316ステンレス鋼で作られた板金は、304ステンレス鋼で作られた板金と見た目に違いはありません。
目に見える違いがないため、材料のグレードを確認する唯一の信頼できる方法は、 材料試験報告書（MTR）MTR は鋼の正確な化学組成を提供し、それが 304、316、または他のグレードであるかどうかを確認します。
