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オーステナイト系 vs マルテンサイト系 vs フェライト系ステンレス鋼

時刻:2025-09-01

耐食性、成形性、汎用工業用として選択する。 オーステナイト系 (例:304 / 316)。高硬度、耐摩耗性、熱処理可能な部品には、以下を選択します。 マルテンサイト (例:410/420)。磁気用途、熱安定性、コスト重視の加工で、中程度の耐食性が許容される場合に使用。 フェライト系 (430など)。各ファミリーは、結晶構造、合金の化学的性質、熱処理への対応、一般的な用途が異なる。適切なファミリーを選択するかどうかは、耐食性、強度、靭性、熱処理、機械加工、コストの必要な組み合わせによって決まる。

オーステナイト・マルテンサイト・フェライトとはどういう意味ですか?

3つのラベル オーステナイト系, マルテンサイトそして フェライト系 - 支配的な 結晶構造 (相)は、室温または冷却後に鋼中に存在する。この相が炭素や合金元素の収容方法を制御し、鋼の機械的および腐食挙動を制御する。オーステナイト鋼は、ニッケルおよび他のオーステナイト安定剤によって安定化された面心立方 (FCC) オーステナイト組織を有し、フェライト鋼は、ニッケルをほとんど含まない、クロムによって安定化された体心立方 (BCC) フェライトミクロ組織を有する。マルテンサイト鋼は、オーステナイトが急速に冷却され、結晶格子が過飽和の硬いマルテンサイト相に歪んだときに形成される。

代表的な化学成分と代表的なグレード

以下は、仕様書や調達の際に遭遇する、簡潔な化学的傾向と代表的な市販グレードである。

  • オーステナイト系(ニッケル含有)

    • 主要元素:クロム(≒16-20%)、ニッケル(≒6-12%)、低炭素(安定化されていない限り≦0.08%)。

    • 代表的な成績: 304, 316, 321, 310 (300シリーズ)。

    • 用途:食品機器、タンク、配管、建築、極低温容器。

  • マルテンサイト系(熱処理可能なクロム鋼)

    • 主要元素:クロム(≒11-17%)、硬化を可能にするためオーステナイト系より高い炭素(0.1-1.2%)、ニッケルは低いか含まない。

    • 代表的な成績: 410, 420, 440A/C, 416 (フリーマシニングの場合もある)。

    • 用途:ナイフの刃、シャフト、ベアリング、バルブ部品、摩耗部品。

  • フェライト系(クロム安定化、低ニッケル)

    • 主要元素:クロム(≒10.5-27%)、極低炭素、最小限のニッケル。

    • 代表的な成績: 430, 409, 446 (高クロム)。

    • 用途:自動車トリム、排気装置、家電製品、熱伝導性と磁気応答が重要な炉部品。

オーステナイト系 vs マルテンサイト系 vs フェライト系ステンレス鋼
オーステナイト系 vs マルテンサイト系 vs フェライト系ステンレス鋼

機械的挙動と熱処理反応

オーステナイト系: 通常 硬化しない は、従来の焼き入れ硬化によって広い温度範囲で延性と靭性を保ち、多くのオーステナイト系合金は極低温でも延性を保つ。冷間加工や析出硬化合金の使用によって強度を高めることができるが、典型的な300シリーズは焼入れ/焼戻しではなく、焼なましや冷間加工が施される。

マルテンサイト: であるように設計されている。 熱処理可能 - オーステナイト化、焼入れ、焼戻し - マルテンサイト変態により高い硬度と強度を生み出す。マルテンサイトはオーステナイトよりもはるかに硬いが、一般に耐食性と靭性は劣る。熱処理スケジュールは、靭性と硬度のトレードオフに強く影響する。

フェライト系: オーステナイト系のように)通常の焼入れでは硬化しないが、熱伝導率が高く、熱膨張が小さい。機械的特性は中程度で、多くのフェライト系はピーク強度よりも安定性と磁気特性のために選ばれている。

耐食性と環境ガイダンス

  • オーステナイト系 鋼(304、316)は、次のような特徴がある。 最高の耐食性 特にニッケルとモリブデンが含まれる場合(316は耐塩化物性のためにMoを含む)。湿潤塩化物環境、食品、衛生サービスにはオーステナイト系を選ぶ。

  • マルテンサイト 成績 耐食性低下 炭素の増加とニッケルの減少が不動態皮膜の安定性を低下させるため、オーステナイト系よりも腐食が懸念される場合は、保護皮膜を施すか、特定の合金を選択する必要がある。

  • フェライト系 鋼は提供する 優れた耐応力腐食割れ性 極端な耐食性が重要でない場合は、コスト効率のよい代替品となることが多い。

製作に関する注意事項 - 溶接、成形、機械加工、表面仕上げ

  • 溶接:

    • オーステナイト系鋼種の溶接は非常に良好で、 溶加剤と溶接後の処理方法はよく開発されてい る。鋭敏化 (粒界クロム炭化物の析出) は、安定 化鋼種または低C鋼種を使用しない限り、特定の 熱影響部で問題となることがある。

    • マルテンサイト系ステンレス鋼は一般に、 割れを防ぎ、硬さを制御するために、予熱 と溶接後の制御熱処理が必要である。マルテンサイト系ステンレ ス鋼の溶接は、より要求度が高い。

    • フェライト鋼は溶接できるが、過熱すると結晶粒が成長し、靭性が低下することがある。フィラーの正しい選択と入熱管理が重要である。

  • 成形と深絞り: オーステナイト系は延性が高いため、重加工や深絞り加工に最適である。フェライト系は加工可能だが延性に劣り、マルテンサイト系は焼鈍状態で成形可能だが、最終的には硬化する。

  • 機械加工: マルテンサイト系合金と一部のフェライト系合金は、適切な状態であれば良好な加工が可能である。オーステナイト系合金はガミーになりやすく、最適化された工具とパラメータが必要になる。

磁気応答とNDTの考慮事項

  • オーステナイト系: 通常 非磁性 はアニールされた状態(冷間加工によりわずかな強磁性が誘発される場合がある)で使用される。これは、磁気的中立性が要求される用途に有効です。

  • マルテンサイト系とフェライト系: 両方 マグネティック これは、製造やNDT(磁粉探傷)において診断上有用である。

代表的な用途 - 実用的な選択ルール

  • 選ぶ オーステナイト系 (耐食性、衛生性、高い延性、極低温での靭性、複雑な加工が優先される場合(例:食品、製薬、化学プラント機器)。

  • 選ぶ マルテンサイト 耐摩耗性、エッジ保持性、高硬度が必要な場合(刃物、ポンプシャフト、バルブディスクなど)。加工後の熱処理にご期待ください。

  • 選ぶ フェライト系 の場合:磁気応答性、良好な熱伝導性、低コスト、適度な耐食性があれば十分(例:自動車トリム、排気部品、炉部品)。

実用的な調達とMWAlloysの提供

MWAlloysは、一般的な鋼種の在庫を持つ中国の生産ネットワークからステンレス鋼と合金鋼を供給しています。 オーステナイト系(304/316), マルテンサイト系(410/420) そして フェライト系(430/409) の家族です。工場直販価格(100%の工場価格優位性)、標準サイズの迅速な在庫ベースの納品、およびご要望に応じたカスタム熱処理または表面仕上げサービスを提供します。代表的なサービスとしては、材料証明書(EN/ASTM/GB)、硬度試験、冷間引抜きまたはアニール処理、加工用長さのカスタムカットなどがあります。特定のサイズ/厚さ/熱処理の見積もりが必要な場合、MWAlloysはリードタイムとMOQを含む詳細な見積もりを作成することができます。

比較表(調達・仕様検討に役立つ)

プロパティ / 属性 オーステナイト系(例:304 / 316) マルテンサイト系(例:410 / 420) フェライト系(430など)
支配的な段階 FCCオーステナイト マルテンサイト(オーステナイトからの焼入れ) BCCフェライト
キーアロイング Cr ~16~20%、Ni ~6~12%(316はMoも含む) Cr ~11~17%、高C (0.1~1.2%) Cr ~10.5~27%、極低Ni
焼入れ可能 なし(冷間加工/PH合金のみ) あり(熱処理可能) いいえ
耐食性 エクセレント(ベスト・オブ・スリー) 中~低 中程度
溶接 素晴らしい 困難(予熱/溶接後HT) コントロールがうまい
延性/成形性 素晴らしい 中程度(アニールOK) グッド
マグネティック 一般に非磁性(アニール処理済み) マグネティック マグネティック
代表的な用途 食品、製薬、建築、配管 ブレード、シャフト、摩耗部品、バルブ 自動車排気、トリム、炉
コスト(代表的なもの) 高い(Ni含有量) 中程度 低い(低Ni)
代表的な規格/等級 ASTM/EN 304/316シリーズ アストム/エン 410/420/440 アストマ/エン430/409

化学的性質、一般的なグレード、挙動に関する情報源は、業界の技術ページやデータシートから要約されています。

どのように選ぶか?

  1. 腐食が最優先か? → オーステナイト系(塩化物は316)。

  2. 硬度や摩耗は重要か? → マルテンサイト+適切な熱処理。

  3. 低コストの磁性材料が必要ですか? → フェライト系。

  4. その部品は大きく溶接されますか? → オーステナイト系を好むか、入熱を制御したフェライト系を設計する。

よくあるご質問

  1. 厨房機器に最適なステンレスは?
    オーステナイト系304が一般的で、塩化物や塩分への暴露が予想される場合は316が使用される。

  2. マルテンサイト系ステンレス鋼は溶接できるか?
    しかし、マルテンサイト鋼種の溶接では、通常、割れを回避し、最終硬度を管理するために、溶接前と溶接後の熱処理が必要となる。

  3. フェライト系ステンレス鋼は磁性を持つのか?
    そう、フェライトは磁性体であり、その特性はアプリケーションやNDTで一般的に使用されている。

  4. なぜオーステナイト鋼は焼入れで硬化しないのですか?
    その合金の化学的性質(高NiおよびCr安定剤)は、冷却時にFCCオーステナイトを安定に保つため、炭素鋼のように急冷時にマルテンサイトに変態することはない。

  5. 低温で最も強靭なのはどのファミリーか?
    オーステナイト鋼は極低温でも優れた靭性を維持する。

  6. カトラリー用の一般的なマルテンサイト系ステンレス鋼種は?
    420系や440系は、細かい焼き入れに対応できるため、ナイフの代表的な選択肢だ。

  7. 304ステンレス鋼は磁性がありますか?
    冷間加工やある種の加工ではわずかな磁性が生じることがあるが、通常、焼きなましでは生じない。

  8. 応力腐食割れに最も強いのはどの系列か?
    フェライト系および二相鋼は、標準的なオーステナイト系鋼種よりも塩化物応力腐食割れに対する耐性が高いことが多い。

  9. マルテンサイト鋼のメッキ、研磨、仕上げはできますか?
    マルテンサイト鋼は高研磨が可能で、メッキにも耐えるが、表面処理は硬度と残留応力を考慮しなければならない。

  10. 予算は限られているが、ある程度の耐食性が必要な場合、どれがベストか?
    フェライト系鋼種(430など)は、ニッケルを 含むオーステナイト系鋼種よりも低コストで、 耐久性に優れていることが多い。

声明この記事は、MWalloysの技術専門家であるイーサン・リーの査読を経て掲載された。

MWalloys エンジニア ETHAN LI

イーサン・リー

グローバルソリューションディレクター|MWalloys

イーサン・リーはMWalloysのチーフ・エンジニアで、2009年より現職。1984年生まれの彼は、2006年に上海交通大学で材料科学の工学学士号を取得し、2008年にパデュー大学ウェストラファイエット校で材料工学の工学修士号を取得した。MWalloys社での過去15年間、イーサンは高度な合金配合の開発を主導し、分野横断的な研究開発チームを管理し、厳格な品質とプロセスの改善を実施し、同社の世界的な成長を支えてきた。研究室の外では、熱心なランナー、サイクリストとしてアクティブなライフスタイルを維持し、家族と新しい目的地を探索することを楽しんでいる。

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