300シリーズと400シリーズステンレス鋼の比較

耐食性、成形性、溶接性を重視する場合は、以下を選択する。 300シリーズ（オーステナイト系） 合金（例：304、316）。より高い硬度、耐摩耗性、低コスト、磁性/熱処理可能なアプリケーションを選択します。 400系（フェライト系またはマルテンサイト系） 合金（例：410、420、430）。正しい選択は、環境（塩化物、酸）、機械的負荷、製造ルート、熱処理の必要性、予算に依存します。

シリーズ番号の意味

「300シリーズ」と「400シリーズ」は、最新のステンレ ス鋼規格システム（UNS/ASTM/EN）で使用され ている略記用語である。等級は以下の方法で分類される。 支配的結晶構造 そして 典型的な合金化パターン:

• 300シリーズ → オーステナイト系 ステンレス鋼。重要な ニッケル (およびクロム）であり、焼鈍状態では主に非磁性である。一般的な例： 304, 316, 321.

• 400シリーズ → フェライト系とマルテンサイト系 ステンレス鋼。多くの鋼種は熱処理により焼入れ可能。熱処理により硬化可能な鋼種が多い： 410, 420 (マルテンサイト）、 430 (フェライト系）。

この分類は、耐食性、溶接性、成形性、熱処理/硬化の有無といった挙動を予測するため、技術者にとって実用的である。

コアケミストリーの違い（金属に何が含まれ、なぜそれが重要なのか）

以下は、最も影響力のある要素と、それらがどのようにシリーズの振る舞いを作り出しているかである：

• クロム（Cr） - 両シリーズともクロム（通常≥11%）を含むが、クロム含有だけで耐食性が同等になるわけではない。

• ニッケル（Ni） - オーステナイト相を安定化させ、延性、靭性 を向上させ、一般的な耐食性を高める。300系には存在するが（304/316では8-12%が一般的）、標準的な400系にはほとんど存在しない。

• カーボン（C） - 多くの400番台では炭素量が多いほど焼入れ性が向上し、熱処理後の到達硬度も高くなるが、制御しなければ耐食性（炭化物の析出）を低下させる可能性がある。

• モリブデン (Mo) - 塩化物環境での孔食や隙間腐食に対する耐性を高めるため、多くの300シリーズ（316など）に追加されている。

実践的な収穫:ニッケルとモリブデンは「高級」腐食性能元素であり、クロムは基本的なステンレスの挙動を与える。

微細構造と冶金的挙動

• オーステナイト系（300番台） - Ni安定化により室温で面心立方(FCC)構造。これにより、優れた靭性、高 延性、冷間成形時のひずみ硬化が得られる。オーステナイト系は通常の熱処理では硬化しない（冷間加工で強化できる）。

• フェライト系（一部400番台） - 体心立方(BCC)構造で、室温で安定。磁性を持ち、オーステナイト系より延性は低いが熱伝導率は高い。

• マルテンサイト系（400番台） - は焼入れによりマルテンサイトに変態する（焼入れ可能）。マルテンサイト鋼種は磁性を持ち、熱処理後に高硬度に達することができる（ナイフ、バルブ、シャフトに使用）。

マルテンサイト系は熱処理サイクルを必要とし、オーステナイト系は加工硬化と溶接入熱に注意が必要である。

耐食性：300シリーズが優れている点

全体的な腐食性能は概ね良好である： 316 ≥ 304 >> フェライト系 430 ≈ マルテンサイト系 (410/420) - しかし、具体的には環境や表面仕上げに左右される。

• 一般的な大気環境と衛生環境:300シリーズ（304/316）がはるかに優れている。モリブデンを含むため、塩化物（塩、海水噴霧）や孔食の危険性がある場合は316が好ましい。

• 耐ピッティング性／耐クレヴィス性:316 (およびそれ以上の高合金超オーステナイト系) は 304 よりも耐孔食性に優れている。技術者は合金を比較するためにPREN (Pitting Resistance Equivalent Number)を使用する。

• 酸化性酸／高温:400系フェライトの中には、特定の酸化性雰囲気によく耐え、高温でのクリープ強度が高いものもあるが、一般に300系よりも湿潤／塩化物暴露での耐久性が劣る。

デザインノート:部品が塩化物、下水、海洋、塩水噴霧環境に繰り返しさらされる場合は、316以上のオーステナイト系を優先する。乾燥した環境で、腐食性が低く、硬度が重要な場合は、400シリーズが魅力的です。

機械的性質と焼入れ性

300シリーズ（オーステナイト系）：

• 一般的な引張強さと降伏は中程度で、延性と伸びは高い。

• 熱処理によって硬化させることはできない。 冷間加工 (作業硬化）。
  400シリーズ（マルテンサイト・フェライト系）：

• マルテンサイト系400番台 (例：410、420)：焼入れ、焼戻しが可能。 高い硬度と強度.切削工具、ナイフ、シャフトに便利。

• フェライト系400番台 (例：430): 強度は中程度、焼入れ性は限定的、一部の温度範囲では耐クリープ性と熱伝導性に優れる。

設計値については、必ず製造者/ASTMのデータシートを参照すること。

成形性、冷間加工および溶接挙動

• 成形性／深絞り:300シリーズは一般的に優れており、低降伏強さ、高伸び、ひずみ硬化により、シームレスシンク、キッチン用品、複雑な形状のものに好まれる。

• 加工性:多くの300グレードがある 機械加工が難しい 延性と加工硬化が高いため、一部の400に比べ相対的に優れている。300番台の鋼種（303）の中には、耐食性を多少犠牲にするものの、被削性を向上させるために硫黄を含むものもある。

• 溶接性:300系は、適合する溶加材と容易に溶接できる (ほとんどの場合、304/316は予熱も溶接後のアニールも 不要)。400シリーズ・マルテンサイト系は、靭性を回復 し、割れを避けるために、多くの用途で溶接 後熱処理を必要とする;フェライト系は、管理 を誤るとHAZが脆くなることがある。

実践ガイダンス:腐食性用途の複雑な溶接部品には、300シリーズが加工を簡素化します。焼入れ可能な部品には、400マルテンサイトを使用するために余分な熱処理工程を受け入れる。

磁気特性とその意味

• 300シリーズ・オーステナイト 通常 非磁性 完全にアニールした場合（冷間加工によっては弱い磁性を誘発することがある）。

• 400系フェライト/マルテンサイト系 成績は マグネティック ほとんどの温度において。これは、センサー、電磁両立性、磁気を許容できない用途（医療機器、一部の電子機器）にとって重要である。

磁性は、合金ファミリーをスクリーニングするための迅速なフィールドテストでもある。

短い成績プロフィール（実践的スナップショット）

300シリーズ

• 304 (uns s30400) - 主力」ステンレス：～18% Cr、～8% Ni。優れた一般耐食性と成形性。厨房機器、建築用トリムに広く使用されている。

• 316 (uns s31600) - 同様のCrにMo（～2-3%）を添加したもの：耐孔食性がはるかに優れ、海洋、化学、医療用インプラントに使用される。

• 304L / 316L - 溶接後の炭化物析出を低減するため、低炭素バージョン（より優れたHAZ耐食性）。

400シリーズ

• 410 (uns s41000) - マルテンサイト系。焼き入れが可能で、刃物やバルブに使用される。

• 420 (uns S42000) - 高炭素マルテンサイト系で、非常に高い硬度を持ち、ナイフの刃や外科用器具に使用される。

• 430 (uns s43000) - フェライト系。成形性が良く、装飾的な仕上げが施され、電化製品やトリムに使用される。

業界の代表的な用途と選択ルール

• フードサービス、医療機器、建築内装:300シリーズ(304/316)は衛生的で外観が良い。

• 自動車トリム、装飾パネル、オーブン内装:腐食がひどくない場合、コストと外観のために400フェライト (430)を使用。

• 刃物、メスの刃、摩耗部品:400マルテンサイト(420, 440C)の熱処理を施し、高い硬度と刃先の保持力を実現。

• 排気システム（自動車）コストが重要で、高温で腐食性の低い環境では、フェライト系409や430がよく使われる。

選考の経験則： 腐食環境第一次に機械的要件、次に製造方法と予算。

表面仕上げ、不動態化処理、メンテナンス

• 表面仕上げ (2B、BA、No.4、ミラー)は見かけの耐食性に影響し、より滑らかな仕上げは堆積物を流し、洗浄しやすくなる。

• 不動態化 (硝酸またはクエン酸）は、遊離鉄を除去し、クロムリッチな酸化物を促進する。

• 傷ついた表面の補修塩化物にさらされる地域では、孔食が発生した場合、316への交換を検討する。

定期的なメンテナンスと適切な洗浄剤により、両シリーズの寿命は飛躍的に延びる。

コストと供給への配慮

• 材料費:300系合金（特に316と高Ni合金）はNiとMoを含むため高価である。400系はより経済的である。市場価格の変動(ニッケル/モリブデン市場)は、相対的な価格設定を変える可能性がある。

• フォームの有無:304/316は薄板、厚板、棒、パイプ、チューブなど幅広く在庫されている。いくつかの400グレードは、バーやカトラリーブランクでより一般的である。

長期のプロジェクトでは、サプライヤーと価格を固定するか、明確な受入テストを伴う合金代替条項を含める。

クイック・セレクション・テーブル

表1 - 組成のスナップショット（代表的な範囲）

(値は典型的な設計範囲であり、正確な仕様限界については、製造データシート/ASTM規格を参照すること)。

表 2 - 機械的特性スナップショット（特に断りのない限り焼鈍済み）

(実際の値は、調質および熱処理に強く依存する）。

表3 - 簡単な長所と短所のまとめ

規格、試験、権威ある参考文献のチェック

材料を指定する際には、ASTM/EN/UNSの呼称を参照し、材料試験（必要に応じて化学的試験、機械的試験、PMI試験、硬度試験、孔食試験）を実施してください。主な参考文献

• 一般的なグレードのASTM仕様（例． ASTM A240 ステンレス鋼板 ASTM A276 バー用； ASTM A182 鍛造品用）。

• 相互参照のためのUNS番号とEN番号。

• 以下のような技術設計文書 ニッケル協会 高温サービス用の選択ガイドとASME/ISO設計規則。

実践的な製作のヒント（エンジニアからエンジニアへ）

• 用途 適合フィラーメタル 溶接用 (例えば、304 は ER308/308L、316 は ER316L)。

• について 熱に弱い用途HAZ感作を最小化するために、低Cの種類 (304L/316L)を選択すること。

• を使用する部品について 重厚な加工腐食にさらされる量が少ない場合のみ、快削鋼種（303または416）を検討すること。

• サーフェスコントロール耐食性が重要な場合は、表面テストを要求する。

• コスト削減のために合金を代用する場合は、必ず次のようにしてください。 用途別腐食試験 (塩水噴霧試験、複合腐食試験、浸漬試験）。

よくあるご質問

Q1: コスト削減のために304の代わりに430を使うことはできますか？
A: 環境が穏やかで腐食の危険性が低い場合に限る（屋内トリム、オーブンパネル）。430は耐食性に劣り、磁性を持つ。湿気や塩化物が予想される場所では代替を避けること。

Q2: 316は304より常に良いのですか？
A: 必ずしもそうとは限らない-316は耐塩化物性／耐孔食性に優れるが、コストは高い。塩化物への暴露が限定的であれば、304で十分な場合が多く、経済的である。

Q3: 400シリーズは磁性体なのに、なぜ300シリーズは非磁性体のままなのですか？
A: ニッケルは非磁性であるオーステナイト相（FCC）を安定化させる。ニッケルが存在せず、フェライト/マルテンサイト（BCC）が400sに存在すると磁性が生じる。

Q4: どのシリーズが高温強度に優れていますか？
A: 400フェライトの中には、高温クリープ抵抗が高く、熱膨張率が低いものがありますので、最高使用温度と酸化環境に応じて選んでください。

Q5：300系は熱処理で硬化できますか？
A: オーステナイト系300シリーズは、通常の焼入れ・焼戻しでは硬化しません。

Q6: 400シリーズは溶接性が悪いのですか？
A: フェライト系400番鋼は、注意事項を守れば合理的に溶接できる。マルテンサイト系400番鋼は、一般的に割れを防ぎ、靭性を回復させるために予熱/後熱処理が必要である。

Q7: 孔食に最も強い合金はどれですか？
A: 316とそれ以上の超オーステナイト合金（Moと場合によってはNを含む）が最も優れた耐孔食性を持つ。 ペンフレックス

Q8: ファスナーは304と410のどちらを選べばいいですか？
A: 腐食に曝される場合は304を選択する。高強度／高硬度で、ある程度の腐食リスクを許容できる場合は、熱処理を施して410を使用することができる。

Q9: 磁石はシリーズを識別するための信頼できるフィールドテストですか？
A: はい、磁性は実用的なスクリーニングテストです：300番台は非磁性（アニール）、400番台は一般的に磁性です。冷間加工された300番台は弱い磁性を示すことがあります。

Q10:POで不動態化を指定すべきですか？
A: 加工後の耐食性が重要な場合は、不動態化処理（合金によって酸を選択）を指定し、検証のための試験証明書を要求する。

選考決定マトリックス

• 最高の耐食性が必要（塩化物／化学物質） → 316 / 6Mo / スーパーオーステナイト系.

• 非磁性、成形性、経済性が必要 → 304.

• 高硬度・高摩耗が必要 → 420 / 440C（熱処理）.

• 装飾性は必要だがコストは低い → 430（フェライト系）.

• 高温クリープ強度が必要 → ASME設計ガイドに基づき、特定のフェライト 系または二相鋼を選択する。

よくある間違いとその回避方法

1. 価格だけで代用する - まず環境暴露を評価する。

2. 溶接HAZの影響の無視 - 低Cグレードを使用するか、必要に応じて 溶接後処理を行う。

3. 非磁性＝300と仮定 - 過酷な冷間加工が300年代に磁性を誘発することを忘れてはならない。

4. 仕上げと清潔さ - 表面汚染は腐食寿命を劇的に低下させる。

スペックライターのための最終技術チェックリスト

• 州 UNS/ASTMグレード (300シリーズだけではない）。

• 指定する 必要なミル・テスト・レポート（MTR） 化学的、機械的な結果とともに。

• 指定する 表面仕上げ, 不動態化そして フェライト/微細構造 テストが必要である。

• 必要 トレーサビリティー 重要部品および受入試験（孔食電位、硬度、PMI）。

• 含む メンテナンスとクリーニング 機器マニュアルのガイダンスを参照してください。