インコネルとステンレス鋼の比較：完全な技術比較

卓越した高温強度、耐クリープ性、侵食性 （特に塩化物、海水、酸化・高温環境）に対する優 れた耐性を要求される使用条件では、初期コス トが高いにもかかわらず、インコネル（ニッケル基 超合金）が正しい選択である。一般構造用、建 築用、食品用、およびコスト、成形性、溶接性が 決定的に重要な多くの海洋・化学用途では、ステンレ ス鋼（鉄-クロム-ニッケル合金、例えば304/316） が依然として最良の価値を持っている。ブランドや本能で選ぶのではな く、使用温度、腐食メカニズム、機械的 負荷、全ライフ・コストに適合するものを選 ぶこと。

冶金の基礎

コアの違い

• インコネル の商標ファミリーネームである。 ニッケルクロム（Ni-Cr）基超合金多くの場合、Mo、Nb（コロンビウム）、Ti、Al、および靭性の高い高温微細構造を安定させるその他の元素が添加されている。一般的な合金： インコネル625 (固溶体強化）と インコネル718 (析出硬化性）。

• ステンレス鋼 は 鉄基合金 10.5%以上のクロム(Cr)で不動態酸化皮膜を形成し、オーステナイト相を安定化させるためにニッケル(Ni)を含むものも多い(例：304、316)。フェライト系、オーステナイト系、マル テナイト系、二相鋼系にわたる。

微細構造の結果

• ニッケル基合金は、Niマトリックスと合金添加物が拡散と軟化に抵抗するため、高温でも強度と靭性を保持する。ある種の合金（718）は、時効後に降伏強度を劇的に高めるγ′/γ″析出物を形成する。

• オーステナイト系ステンレ ス鋼は、Niによって安定化された面心立方鉄マトリッ クスに依存している。常温および中温では延性お よび耐食性があるが、高温ではニッケル超合金よ りも早く軟化し、クリープ強度が低下する。

化学組成スナップショット

下表は、代表的なグレードの代表的な組成を簡略化して示したものである。(調達にはメーカーのデータシートや購入仕様書を使用する。組成は仕様やメーカーによって異なる)

(出典：製造者技術資料および合金データシート)。

機械的特性と温度性能

室温での強度と靭性

• 多くのインコネル合金は、室温で一般的なオーステナ イト系ステンレス鋼よりも高い引張強さと降 伏強さを持つ。例えば、インコネル625および718は、304/316よりも高い降伏/引張範囲と高い疲労強度を有する。

高温での挙動（決定的な違い）

• クリープ強度と破断強度： インコネル合金（特に718のような析出硬化鋼種）は、鋼種にもよるが400～600℃を超えると耐荷重性を失い始めるステンレス鋼に比べて、数百℃まで（一部の合金では700～1000℃まで）はるかに高い耐クリープ性を維持する。

• 熱安定性： ニッケル基合金は、一般的なステンレス鋼種よりも結晶粒の成長に強く、熱サイクル下での疲労寿命を維持しやすい。

機械的性質の例（簡略化）

インコネル同等グレード

スタンダード	WERKSTOFF NR.	国連	GOST	アフノール	日本工業規格	BS	EN	または
インコネル600	2.4816	N06600	МНЖМц 28-2,5-1,5	NC15FE11M	NCF 600	NA 13	NiCr15Fe	ЭИ868
インコネル601	2.4851	N06601	XH60BT	NC23FeA	NCF 601	NA 49	NiCr23Fe	ЭИ868
インコネル617	2.4663	N06617
インコネル625	2.4856	N06625	ХН75МБТЮ	NC22DNB4M	NCF 625	NA 21	NiCr22Mo9Nb	ЭИ602
インコネル690	2.4642	N06690
インコネル718	2.4668	N07718
インコネル725	-	N07725
インコネル X-750	2.4669	N07750

インコネル融点、密度、引張強さ

	密度	融点	引張強度	降伏強度 (0.2%Offset)	伸び
600	8.47 g/cm3	1413 °C (2580 °F)	Psi - 95,000 , MPa - 655	Psi - 45,000 , MPa - 310	40 %
601	8.1 g/cm3	1411 °C（2571 °F）	Psi - 80,000 , MPa - 550	Psi - 30,000 , MPa - 205	30 %
617	8.3g/cm³	1363°C	≥ 485 MPa以上	≥ 275 MPa	25 %
625	8.4 g/cm3	1350 °C (2460 °F)	Psi - 135,000 , MPa - 930	Psi - 75,000 , MPa - 517	42.5 %
690	8.3g/cm³	1363°C	≥ 485 MPa以上	≥ 275 MPa	25 %
718	8.2 g/cm3	1350 °C (2460 °F)	Psi - 135,000 , MPa - 930	Psi - 70,000 , MPa - 482	45 %
725	8.31 g/cm3	1271°C-1343°C	1137 MPa	827 MPa	20 %
X-750	8.28 g/cm3	1430°C	1267 MPa	868 MPa	25 %

ステンレス鋼

ステンレス鋼同等グレード

スタンダード	WERKSTOFF NR.	国連	日本工業規格	BS	GOST	アフノール	EN
SS 304	1.4301	S30400	SUS 304	304S31	08Х18Н10	Z7CN18-09	X5CrNi18-10
SS 304L	1.4306/1.4307	S30403	SUS 304L	304S11	03Х18Н11	Z3CN18-10	X2CrNi18-9 / X2CrNi19-11
SS 310	1.4845	S31000	-	-	-	-	-
SS 310S	1.4845	S31008	SUS310S	-	20Ch23N18	-	X8CrNi25-21
SS 316	1.4401 / 1.4436	S31600	SUS 316	316S31 / 316S33	-	Z7CND17-11-02	X5CrNiMo17-12-2 / X3CrNiMo17-13-3
SS 316L	1.4404 / 1.4435	S31603	SUS 316L	316S11 / 316S13	03Ch17N14M3 / 03Ch17N14M2	Z3CND17-11-02 / Z3CND18-14-032	X2CrNiMo17-12-2 / X2CrNiMo18-14-3
SS 317	1.4449	S31700	SUS 317	-	-	-	X6CrNiMo19-13-4
SS 317L	1.4438	S31703	SUS 317L	-	-	-	X2CrNiMo18154
SS 321	1.4541	S32100	SUS 321	-	08Ch18N10T	-	X6CrNiTi18-10
SS 321H	1.4541	S32109	SUS 321H	-	-	-	X6CrNiTi18-10
SS 347	1.4550	S34700	SUS 347	-	08Ch18N12B	-	X6CrNiNb18-10
SS 347H	1.4961	S34709	SUS 347H	-	-	-	X7CrNiNb18-10
SS 446	1.4762	S44600	-	-	-	-	-

ステンレス鋼組成

グレード	C	ムン	Si	P	S	Cr	モ	ニー	N
SS 304	最大0.08	最大2	最大0.75	最大0.040	最大0.030	18 - 20	-	8 - 11	-
SS 304L	最大0.03	最大2	最大0.75	最大0.045	最大0.030	18 - 20	-	8 - 12	最大0.10
SS 310	最大0.25	最大2	最大1.50	最大0.045	最大0.030	24 - 26	-	19 - 22	-
SS 310S	最大0.08	最大2	最大1.50	最大0.045	最大0.030	24 - 26	-	19 - 22	-
SS 316	最大0.08	最大2	最大0.75	最大0.045	最大0.030	16 - 18	2 - 3	10 - 14	最大0.1
SS 316L	最大0.3	最大2	最大0.75	最大0.045	最大0.030	16 - 18	2 - 3	10 - 14	最大0.10
SS 317	008マックス	最大2	最大1	最大0.040	最大0.03	18 - 20	3 - 4	11 - 14	最大0.10
SS 317L	最大0.035	最大2	最大1	最大0.040	最大0.03	18 - 20	3 - 4	11 - 15	-
SS 321	最大0.08	最大2	最大0.75	最大0.045	最大0.03	17 - 19	5xC分 最大0.60%	9 - 12	最大0.10
SS 321H	最大0.04～0.10	最大2	最大0.75	最大0.045	最大0.03	17 - 19	4xC分 最大0.60%	9 - 12	最大0.10
SS 347	最大0.08	最大2	最大0.75	最大0.045	最大0.03	17 - 20	10xC以上 最大1.00	9 - 13	62.74
SS 347H	0.04 - 0.10	最大2	最大0.75	最大0.045	最大0.03	17 - 20	最低8xC 最大1.00	9 - 13	62.74
SS 446	最大0.2	最大1.5	最大0.75	最大0.040	最大0.03	23 - 30	0.10 - 0.25	最大0.50	バランス

ステンレス鋼の融点、密度、引張強さ

グレード	密度	融点	引張強度	降伏強度 (0.2%Offset)	伸び
SS 304	8.0 g/cm3	1400 °C (2550 °F)	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	35 %
SS 304L	8.0 g/cm3	1400 °C (2550 °F)	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	40 %
SS 310	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	35 %
SS 310S	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	35 %
SS 316	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	35 %
SS 316L	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	40 %
SS 317	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	35 %
SS 317L	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	35 %
SS 321	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	35 %
SS 321H	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	35 %
SS 347	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	40 %
SS 347H	8.0 g/cm3	1454 °C（2650 °F）	Psi - 75000, MPa - 515	Psi - 30000, MPa - 205	40 %
SS 446	7.5 g/cm3	1510 °C (2750 °F)	Psi - 75,000 , MPa - 485	Psi - 40,000 , MPa - 275	20 %

腐食挙動：どれがどれを攻撃するのか？

ステンレス鋼（304、316）-長所と短所

• オーステナイト系ステンレス鋼は、受動的な クロム酸化皮膜を形成するため、大気腐食、多 くの化学薬品、中程度の海水暴露に一般的な 耐性を持つ(Moのため304より316の方が優れ ている)。しかし、次のような弱点がある。 塩化物環境における孔食と隙間腐食また、ある種の鋼種は、引張応力と高温下で応力腐食割れを起こすことがある。

インコネル - より広い腐食範囲

• 多くのニッケル基合金は 優れた耐孔食性、耐隙間腐食性、耐塩化物応力腐食割れ性、高温酸化・浸炭性インコネル625は、耐海水性と塩化物誘起クラックに対する耐性に定評があり、718は過酷な用途向けに強度と耐食性のバランスが取れている。腐食性の強い媒体（強い酸化剤、高温の塩化物環境）に対しては、インコネルはステンレス鋼よりも優れていることが多い。

実践ルール

• 液体または環境が以下を含む場合 高温の塩化物、酸と塩化物の混合物、酸化性塩など、長寿命が必要な場合ニッケル合金を好む。経済性と常温/低温での加工性を重視するなら、ステンレス鋼で十分である。

製造、溶接、機械加工

成形と整形

• ステンレス鋼 (300シリーズ)は、成形や冷間加工が容易で、一般的な成形工程でシートやパイプの加工ができる。

• インコネル 合金は冷間成形が難しく、加工硬化を避けるためにより大きな力と慎重な焼鈍サイクルが必要になる場合がある。

溶接と接合

• インコネル合金の多くは溶接可能であるが、 溶接前後の熱処理を管理し、適合する溶加材 (特に718のような析出強化鋼種は、 割れや特性喪失を避けるため)を必要とする場合が 多い。ステンレス鋼溶接は、一般的に304/316では より単純であるが、鋭敏化または熱間割れを防 ぐために、両者ともフィラーの選択が必要な場 合がある。

機械加工

• インコネル合金は 機械加工が難しい ステンレス鋼は加工硬化しやすく、熱伝導率が 低いため、硬い工具、コーティングされたインサ ート、遅い切削速度が要求される。このため、製造時間とコストが増加する。ステンレス鋼の加工も自明なことではないが、従来の手法の方がより成熟しており、多くの場合安価である。

規格、等級および調達に関する注意事項

重要な規格と仕様

• ステンレス鋼板/シート/ストリップ用： A240 / A240M (多くのステンレス鋼種の化学的・機械的要件 を規定)。

• インコネル/ニッケル合金用： 希望する形状に関連するメーカーの技術資料やASTMの仕様書を参照する。 ASTM B637 ニッケル合金の棒/鍛造品に適用され、IN718材 料について一般的に参照されている。

トレーサビリティとテストレポート

• クリティカルなアプリケーションの場合 EN 10204 3.1または3.2に準拠したミルテスト証明書（MTC） (または同等のもの）、硬度報告書、熱処理記録、NDT/圧力試験記録（関連する場合）。

コスト、可用性、ライフサイクル経済性

取得価格

• ニッケル基合金のコストは通常 もっと見る 一般的なステンレス鋼よりも1kg当たり - しばしばその数倍（市場や合金によって異なる）。初期コストプレミアムは、鋼種、形状、市況の変動に よって2～5倍以上になることもある。ニッケル協会と材料経済学のレビューでは、ニッ ケル合金はより高価だが、腐食性/高温サービス ではライフサイクルコストを節約できると強調し ている。

生涯コスト

• メンテナンス、ダウンタイム、交換頻度、安全マージンが集計される、 インコネル ステンレス鋼は、故障や点検・修理サイクルを低減するため、長寿命またはミッション・クリティカルなコンポーネント（ガスタービン、化学処理、海底など）では、初期コストにもかかわらず、経済的に正当化することができる。ステンレス鋼は、最初のコストで勝ることが多く、運転条件が中程度に保たれる場合に理想的です。

アプリケーション・マトリックス（推奨使用例）

設計と検査のヒント

• 検査のための設計： 塩化物水域でステンレ ス鋼を使用する場合は、定期的にき裂/孔食 検査を行う。

• 異種金属のガルバニックトラップを避ける 断熱材なし - ニッケル合金がある種の鋼材と接触すると、ガルバニックカップルが発生する可能性がある。

• 熱処理と焼戻しの指定 インコネル718の析出物組織（溶体化処理＋時効処理）と引張性能を保証する。

• 表面の仕上げは重要だ： より滑らかな表面は孔食の影響を受けにくい。

主な比較表

表 A - 機械的特性と温度比較（代表値）

表 B - 耐食性（定性的）

表 C - 加工・製造コストへの影響

よくある間違いと調達の罠

1. インコネル」の一般購入 インコネル合金は、材種、熱処理、形状が異なると挙動が極端に異なります（例：625と718）。常にUNS番号または独自の呼称と必要な焼戻しを指定してください。

2. ステンレス鋼が長時間の高温塩化物暴露に耐えられると仮定した場合 - 塩化物応力腐食割れや高温での孔食の可能性がある場合、ステンレ スは早期に破損する可能性がある。

3. 電解腐食を考慮しない 海水中でニッケル合金と低合金鋼を混合する場合 - 絶縁層を設計するか、適合するファスナーを使用する。

よくあるご質問

1. Q: インコネルはステンレス鋼より強いのですか？
   A: 多くのインコネル合金（718、625など）は、室温および特に高温では、一般的なステンレス鋼（304/316）よりも高い引張強さ、降伏強さ、クリープ強さを示す。

2. Q: インコネルと316ステンレス、どちらが海水に適していますか？
   A: 316は多くの海洋環境で優れた性能を発揮しますが、インコネル625のようなニッケル合金は、過酷な海水環境において、孔食、隙間腐食、塩化物応力腐食割れに対して優れた耐性を発揮します。

3. Q: インコネルは簡単に溶接できますか？
   A: インコネル鋼の多くは溶接可能であるが、一部の鋼種（718）では、時効硬化特性を回復させるために特定の溶接手順と溶接後の熱処理が必要である。

4. Q: インコネルに近い特性を持つステンレス鋼はありますか？
   A: スーパーオーステナイトステンレス鋼や二相鋼/超 二相鋼は、耐高温性と耐塩化物性を向上させること ができるが、ニッケル基超合金の高温強度と耐酸化 性を併せ持つ鋼種に匹敵することはほとんどない。要求性能で比較する。

5. Q: インコネルとステンレスはどちらが高価ですか？
   A: インコネルやその他のニッケル基合金は、一般的に304/316ステンレス鋼よりも質量あたりかなり高価です。

6. Q: 高温ファスナーに最適なインコネル・グレードは？
   A: インコネル718と特定の析出硬化ニッケル合金は、高温、高強度ファスナー用として一般的ですが、選択は使用温度と環境に依存します。ASTM/AMS規格に準拠したファスナーをお求めください。

7. Q: ステンレス鋼は極低温で使用できますか？
   A: 一部のステンレス鋼(304L、316L、オーステナイト 系、二相鋼)は極低温靭性に優れている。ある種のインコネル合金も良好な極低温特性を持つ。

8. Q: インコネルを購入する際、どのような試験が必要ですか？
   A: 粉砕試験証明書（3.1/3.2）、引張試験、硬さ試験、熱処理記録、および必要な場合はNDTを要求する。重要な部品については、認証された化学組成とトレーサビリティを指定する。

9. Q：熱膨張の比較は？
   A: ニッケル合金の熱膨張係数(CTE)は、ステンレス鋼と異なる場合が多く、温度変化にさらされる組立部品では、これが問題となります。データシートと設計許容値を確認してください。

10. Q: ステンレスとニッケルを比較した場合、環境面や規制面でのメリットはありますか？
    A: 環境への影響とリサイクル可能性は、合金と製法によ って異なります。ステンレス合金もニッケル合金もリサイ クル可能ですが、持続可能性を重視するプロジェクトで は、具体化エネルギーや資源を考慮することが選 択に影響します。これが重要な場合は、ライフサイクル評価を 検討してください。

選び方：即決チェックリスト

1. サービスを超えるか 400-500°C 持続的な負荷の下で？→ インコネル/他のNiベースに傾く。

2. 塩化物ピッティング/SCC は信頼できる故障モードか？→ インコネル625または高Ni合金を検討してください。

3. 予算が主な制約で、負荷やテンポは中程度か？→ ステンレス304/316で十分。

4. 製作や加工のコストやサインオフのサイクルは制約されますか？→ ステンレスの方が安くて簡単。

5. 高温下でのボルト締めや安全上重要なハードウェアには、ASTM/AMSの適切な仕様と検証されたMTCを持つ合金を選択する。

最終サマリー

ニッケル基合金（インコネル系）とステンレス鋼は互換性がない。 温度、クリープ、侵食性腐食が要求され、総所有コスト が割高を正当化できる場合はニッケル合金を選択し、経済 性、製造性、常温から中温での優れた一般耐食性が優 先される場合はステンレス鋼を選択する。 不測の事態を避けるため、調達文書には常に正確な等級、調質、規格、試験・検査要件を明記すること。

権威ある参考文献

• INCONEL®（インコネル）合金625 - 技術資料（特殊金属
• INCONEL®（インコネル）合金718 - 技術資料（特殊金属
• ニッケル協会 - 高温・高強度ニッケル基合金（技術レビュー）
• ASTM A240/A240M - クロムおよびクロム-ニッケルステンレス鋼板、シート、ストリップの標準仕様