18-8ステンレス鋼 vs 304 vs 316

18-8ステンレス鋼は一般的に、およそ18%のクロムと8%のニッケルを含むオーステナイト系クロム-ニッケル合金のグループを指し、実用上この用語は最も頻繁にSUS304を示す。一般的な耐食性、成形性、溶接性、費用対効果を考慮すると、SUS304が最適である。耐孔食性、耐隙間腐食性、耐塩化物性などが要求される場合は、モリブデンを添加したグレード316を選択するのが望ましい。18-8/304と316のどちらかを選択するエンジニアは、材料を指定する前に、環境攻撃性、加工の必要性、必要な寿命、および予算を比較検討する必要があります。

イントロダクションと簡単な歴史的背景

300シリーズのステンレス鋼は、近代的な加工、食品加工、化学装置、および建築仕上げを形成してきた。18-8 "ラベルは、約18%のクロムと約8%のニッケルという2つの支配的な合金添加を強調する初期の業界の略記法から生まれた。この省略記法は、SUS304やUNS S30400のような正確な鋼種名を使用する現代の統一番号体系に先立つものである。その後、SUS304が18-8合金の一般的な実用化材種となった。グレード316は、塩化物を含む環境での局所的な腐食に耐えるためにモリブデンが添加され、後に進化しました。どのグレードが特定のサービスに適合するかについての信頼できる指針は、合金化学、微細構造、環境暴露、および製造方法をリンクする必要があります。

18-8」が実際に意味するもの

「18-8 "は、オーステナイト系300番台の化学的共通点を捉えた記述的表現である。これは正式な仕様ではない。一般的に18-8はSUS304と同一視され ているが、他の300シリーズ合金も同様のクロム-ニッケル レベルを示すことがある。エンジニアは、正確な材料特性または規格を強制する必要がある場合、調達文書に「18-8」を使用することは避け、代わりに等級と参照規格を指定する必要があります（例えば、ASTM A240によるタイプ304）。

化学組成の比較（簡潔な表）

下表は、一般的な規格限界値(広く使用されている材料表やASTMの要約から抜粋した値)を用いて、各等級の代表的な成分範囲をまとめたものである。これらの範囲は、溶製材304および316の業界標準値である。

注釈

• 18-8の略記は、おおよそのクロムとニッケルの含有量を反映している。最近の調達では、ASTM A240または同等のものを参照すべきである。

微細構造と冶金の基礎

304も316もオーステナイト系に属する。そのマトリックスは、ニッケルによって安定化された室温での面心立方(FCC)オーステナイトである。この微細構造は、延性、良好な低温靭性、加熱中の非硬化挙動、および焼鈍状態でのほぼ非磁性応答を付与する。材料がおおよそ425-850℃の範囲内で時間を過ごすと、炭化物の析出が粒界で発生する可能性があり、これはクロムの枯渇と潜在的な粒界腐食につながる。低炭素鋼種 (304L, 316L)または安定化鋼種 (316Ti, 321)は、溶接または熱暴露中の鋭敏化を緩和するために使用される。316にモリブデンを添加すると、塩化物を 含む溶液中での不動態酸化皮膜の安定性が向上 し、耐孔食性と耐隙間腐食性が高まる。

機械的性質の比較（表）

一般的な溶製材（薄板、厚板、帯鋼）の代表的な焼鈍機械的特性は、設計の指針となる。実際の値は、製品形状、冷間加工、供給業者の試験データによって異なる。

解釈だ：

どちらの鋼種も、焼鈍状態では同様のバルク機械的挙動を示す。ほとんどの場合、引張強さではなく、環境によって選択される。

腐食挙動と抵抗メカニズム

不動態皮膜と一般腐食
クロムの存在は、多くの酸化環境から母材鋼を保護する、薄く付着性のあるクロム酸化皮膜を形成する。ニッケルは皮膜の安定性と母材の延性を向上させる。

局部腐食（孔食、隙間腐食）
塩化物イオンは不動態皮膜を侵し、局部的な腐食を引き起こす可能性がある。タイプ316のモリブデンは、再不動態化速度を改善し、ピッティングのための閾値電位を高め、316は著しく、海洋や塩化物を含むプロセスストリームで304よりも優れています。

応力腐食割れ（SCC）
オーステナイト系鋼種は、引張応力下の高温で 塩化物応力腐食割れ(SCC)を起こす可能性があ る。制御戦略には、材料の選択、残留応力の緩和、塩化物制御が含まれる。

不動態化とメンテナンス
化学不動態化処理（硝酸処理またはクエン酸処理）は、遊離鉄を除去し、クロムリッチな不動態層の形成を促進する。定期的な検査と定期的な洗浄により、多くの用途で耐用年数が延びます。

製造：成形、溶接、機械加工性、熱処理

成形と冷間加工
304は一般的に容易に成形および深絞り加工ができる。加工硬化率は中程度で、金型や成形工具はスプリングバックを考慮する必要がある。316もよく成形するが、加工硬化とスプリングバックがやや大きい。

溶接
304および316は、一般的な溶融プロセスで容易に 溶接できる。304溶接の場合、マッチング・フィラー (304)または低炭素フィラーは鋭敏化を避けること ができる。塩化物を使用する316では、腐食性能を 維持するために316フィラーを使用する。低炭素鋼種(304L、316L)は、溶接後の粒界攻撃 のリスクを低減する。

加工性
オーステナイト系ステンレ ス鋼は、加工硬化と熱伝導率が低いため、軟鋼 よりも加工性が劣る。硫黄を添加した快削鋼 (303など)もあるが、耐食性は犠牲にな る。重要な部品には、工具の選択と切削 パラメーターが不可欠である。

熱処理
オーステナイト系ステンレス鋼は、通常の 熱処理では硬化させることができない。固溶化熱処理後の急冷は、延性を回復し、炭化物 を溶解する。ある温度での時効処理は、高合金鋼のシグマ相の析出を引き起こし、靭性を低下させる。

代表的なアプリケーションと業界の使用例（表）

解釈だ：

• グレードの選択は、環境要件と規制衛生要件の両方に適合していなければならず、製造所の試験証明書や規格によるトレーサビリティが重要である。

規格、仕様、国際同等品

調達と設計において一般的に引用される主要規格：

• ASM A240 / ASME SA-240 - 圧力容器および一般用途のクロムおよびクロム-ニッケルステンレス鋼板、薄板、帯鋼の仕様。304および316展伸材の参考。

• UNS番号 - UNS S30400 (304), UNS S31600 (316) グローバルな材料データベースで使用されている。

• EN / ISO相当 - EN 1.4301 (304)、EN 1.4401 (316)。クロスウォークチャートは、地域間の規格のマッチングに役立ちます。

• 材料データシート - ASM、MatWeb、機械的、物理的、化学的データのメーカー証明書。

推薦する：

• 常に等級と規格（例：タイプ316ステンレス鋼、ASTM A240）を指定し、製造所試験証明書（化学分析、引張試験）を要求し、表面仕上げ、熱処理、試験要件を含める。

コストと調達に関する考慮事項

材料費は通常この順序に従う（価格は市況に敏感）： 304 < 316.ニッケルとモリブデンの含有量によって価格が異なる。長いリードタイムは、特定の表面仕上げまたは認定試験文書のために表示される場合があります。予算に制約のあるプロジェクトでは、304は、塩化物や強酸にさらされるサービス環境が含まれていない場合にのみ指定してください。ライフサイクルコスト計算が頻繁な交換リスクを示している場合、316を指定することは経済的に正当化することができる。

ソーシングのヒント

• サプライヤーのトレーサビリティと工場試験証明書を確認する。

• 溶接が頻繁に行われる場合は、低炭素型または安定化型の変種が地元で入手可能かどうかを検討する。

• 重要な圧力機器については、ASME、PED、またはその他の地域規格に適合していることを確認してください。

選択マトリックスと決定チェックリスト

マテリアル・コールアウトを書くエンジニアのための簡単なチェックリスト：

• コンポーネントは塩化物、ハロゲン化物、または海水を見ますか？→ 316を希望

• 溶接は重く、避けられないか？→ 感作リスクを低減するために304Lまたは316Lを検討する。

• プロジェクトにサニタリー仕上げや規制遵守は必要か？→ 製薬/バイオテクノロジーには316Lが好まれることが多い。

• コストが支配的な制約で、環境は穏やかか？

• 部品は最高の延性と成形の容易さを必要とするか？→ 304の方がわずかに容易かもしれない。

• ファスナーは関係ありますか？→ 船舶用には316ファスナーを推奨します。

このチェックリストを使用して、等級、規格（ASTM/EN/UNS）、表面仕上げ、必要な試験を記載した仕様書を作成する。

環境、安全、リサイクル、不動態化に関する注意事項

リサイクルと持続可能性
304と316は共にリサイクル性に優れている。使用済み製品の回収は、循環型経済目標に貢献する。

不動態化
加工後、化学的不動態化処理により、埋め込まれた鉄を除去し、強固な不動態酸化皮膜を形成します。クエン酸不動態化処理は、一部の規制産業では硝酸に代わる方法です。

安全性
ステンレスの切断、研磨、溶接は、粉塵やヒュ ームを発生させるため、労働安全規則に従って、 局所排気とPPEが必要である。酸洗や不動態化処理から出る廃棄物は、環 境法に基づいて処理しなければならない。

バリエーションと特別グレード

• 304L / 316L溶接中の炭化物析出リスクを低減する低炭素鋼種。重厚な溶接部品に適しています。

• 316Tiチタンは、長時間の高温での使用に耐えるよう鋭敏化しにくいよう安定化されている。

• 析出硬化、二相鋼、超オーステナイト鋼種316を超える強度や耐食性が必要な場合に選択される。

• キャスト:CF-8（304鋳物）、CF-8M（316鋳物）は鋳物が必要な場合に使用。

よくある質問 (FAQ)

1) 18-8は304と同じですか？
簡単な答え：一般的な業界用法ではそうである。18-8の略語は、SUS304に典型的なクロムとニッケルの含有量の近似値を示す。調達の際は、曖昧さを避けるため、"SUS304 "と規格を併記すること。

2) 海水に強いのはどちらのグレードか：304か316か？
316は、塩化物環境での孔食や隙間腐食に対する耐性を高めるモリブデン含有により、優れた耐海水性を提供します。長期間の海洋サービスには316をご使用ください。

3) どちらの材種も熱処理で硬化させることができるか？
オーステナイト系ステンレス鋼は、従来の焼入れ・ 焼戻しサイクルでは硬化しない。強度を向上させるには、冷間加工を行うか、析出硬化合金を選択する必要がある。

4) 304Lと316Lのどちらを使うべきですか？
炭化物の析出リスクを低減し、耐食性を維持するた め、重量のある溶接品や溶接後の熱処理が実用的でない 場合には、低炭素L種を使用する。

5) 304と316の価格差はどのくらいですか？
価格は市況によって変動する。モリブデンと高いニッケル含有量は、316をより高価にする。正確な数値については、材料テイクオフを実施し、現在の金属市場価格を参照してください。

6) 304と316は磁性体ですか？
どちらも完全焼鈍状態では基本的に非磁性である。冷間加工を施すと、わずかに磁気的な反応を引き起こすことがある。

7) 18-8の調理器具を安全に料理に使えますか？
はい。多くの食品接触製品は304（18-8）グレードを使用しています。非常に酸性または塩辛い食品調理のために、316は、追加の腐食保護を提供しています。

8) 304部品が塩化物環境で腐食するとどうなりますか？
局部的な孔食や隙間腐食が発生することがある。修理には通常、より耐性の高い材料（316以上）への交換と、腐食性媒体を閉じ込める塩化物の発生源や設計上の欠陥への対処が必要である。

9) どのグレードが加工しやすいか？
どちらも軟鋼と比べると特に容易ではない。304は316より若干加工しやすい傾向がある。加工硬化を抑えるために適切な工具と切削パラメーターを使用する。

10) どのような試験証明書をサプライヤーに要求すればよいですか？
参照規格（ASTM A240など）に準拠した化学組成と機械的試験結果を示す製造所試験証明書を要求する。重要なサービスについては、腐食試験、硬度、トレーサビリティデータを含める。

実際の選考例

ケースA - 食品加工タンク
サービス：苛性溶液による洗浄、定期的な酸洗浄、塩化物の使用禁止。推奨：サニタリー仕上げと適切な不動態化処理を施したSUS304またはSUS304L。

ケースB - 船舶用手すりと付属品
サービス：連続的な海水スプレー、塩化物への暴露。推奨：長寿命には、タイプ316または二相鋼を使 用；過酷な暴露にはカソード保護を考慮。

ケースC：塩化物を含む流体中の化学プラント熱交換器
サービス：高温の塩化物溶液。推奨事項316Lまたはそれ以上の合金ステンレス鋼、場合 によってはニッケル基合金を調査し、さらに孔食の可能 性を工学的にテストする。

これらの例は、グレードの選択が使用媒体、温度、機械的負荷、メンテナンス体制によって異なることを示している。

最終的な実践的提言

• 調達文書では、正確な等級名と標準的な参照先を使用すること。

• 家庭用、建築用、軽食品用の一般的な用途では、304 (18-8)がコストパフォーマンスに優れる。

• 塩化物に曝される場合や重化学薬品に使用される場合は、316またはそれ以上の合金グレードを指定してください。

• 溶接構造物の場合は、低炭素鋼（304L、316L） を選ぶか、溶接後の溶体化処理（可能な場合）を指定 する。

• 衛生的な機器や圧力がかかる機器には、粉砕試験証明書と表面仕上げの仕様を要求する。