オーステナイト系ステンレスの優れた加工性を維持しながら、優れた耐カジリ性と耐金属摩耗性、優れたキャビテーション性能と海水性能を併せ持つシート材が必要な場合は、次のような方法があります。 ナイトロニック60シート（UNS S21800） が最有力候補である。一般的な300系鋼種の約2倍の降伏強度を持ち、耐自己嵌合カジリ性が著しく優れ、多くの使用条件下で耐塩化物性／耐孔食性がSUS316よりも向上しているため、バルブトリム、ポンプ用ウェアリング、ファスナー、船舶用部品に特に適している。

ナイトロニック60とは？

ナイトロニックは、アルムコ社が開発した窒素強化オーステナイト系ステンレス鋼の商品名で、現在はナイトロニックという商標で呼ばれている。 ナイトロニック60 (合金218または UNS S21800)は、広い温度範囲にわたって良好な耐食性と靭性を維持しながら、耐カジリ性、耐接着摩耗性、耐キャビテーション浸食性を特に重視して設計された鋼種である。窒素の添加は、時効硬化に頼らずに降伏強度を高め、冷間加工後も合金が完全にオーステナイト状態を維持するのに役立ちます。

化学組成

以下は、一般的な製品データシートやメーカー資料で報告されているナイトロニック60の簡潔な組成表です。サプライヤーや「高強度」加工品によって若干の違いがあります。供給された材料については、必ず分析証明書を確認してください。

(これらの典型的な値は、サプライヤーのデータや製品カタログから要約したものです)。

高強度」ナイトロニック60についての注記： 一部のメーカーは、特殊な製粉加工によって冷間加工された「HS」バージョンを提供している。組成は似ているが、熱処理ではなく塑性変形によって強度が向上している。

機械的特性

機械的特性は形状や加工によって異なる。以下の表は、設計者が使用する代表的な室温での数値である。

メーカー各社は、ナイトロニック60の性能について次のように述べている。 降伏強度の2倍 この記述は、比較試験データおよび製品公報に基づくものである。

ナイトロニック60がカジリ、摩耗、キャビテーションに強い理由

ナイトロニック60には3つの合金特性があり、特殊な摩耗挙動を示す：

• 高シリコン、高マンガン は、摺動接点での接着剤の相互作用を低減し、カジリを誘発する転写膜の形成を抑制するマトリックスを形成する。

• 窒素 オーステナイトの安定性を高め、マトリックスを固溶強化し、降伏強度とせん断強度を高める。

• 均一なオーステナイト組織 (冷間加工後も保持される）と安定した不動態皮膜の形成により、キャビテーション壊食を引き起こす微小疲労孔食に耐える。

この合金は、コバルト基合金と同程度の耐 キャビテーション性を有し、自己嵌合摩耗試験で は標準的な300シリーズステンレスを大きく上回 る。このため、Nitronic 60は、カジリやキャビテーションのリスクがあるポンプの摩耗リング、バルブシート、ファスナーに広く推奨されている。

腐食挙動

ナイトロニック60の一般的な耐食性は、多くの水系媒体に対して、一般的にタイプ304とタイプ316の中間に位置する。しかし、 孔食、隙間腐食、塩化物応力腐食の性能は、しばしば316よりも優れている。 なぜなら、ケイ素と窒素が不動態皮膜を安定化させ、ピットの発生に対する局所的な抵抗を高めるからである。製品文献で報告されている管理された海水暴露によると、ナイトロニック60は、数ヶ月にわたる穏やかな海水試験で、316と同等かわずかに優れた耐隙間抵抗を示している。設計者は、実際の使用条件（流れる海水、生物付着、酸素供給、温度、汚染物質）を評価する必要があります。

腐食防止のための重要なチェックリスト：

• 重塩素化、停滞、高温の塩化物環境では、使用条 件に照らして耐孔食性（PREN）を確認してください。

• 摩耗と腐食が混在するサービス (海水を扱うポンプのインペラなど) では、優れた耐摩耗性/耐ギャリング性により、通常は腐食を促進する故障モードを遅らせることができるため、ナイトロニック 60 が実用的な選択肢となります。

製造：切断、成形、溶接、表面仕上げの注意事項

切断と機械加工： シート状のNitronic 60は、他のオーステナイト系ステンレ ス鋼と同様に加工できるが、強度が高いため 工具の摩耗を早める可能性がある。適切な超硬工具を使用し、適度な送りと 堅牢な固定具を使用すること。潤滑と切屑管理が重要である。

成形する： アニールしたシートは容易に成形できる。合金は加工硬化するため、可能な限り、1回の激しい曲げ加工ではなく、複数の小さな曲げ加工で成形する。複雑なプレス加工の場合は、加工と加工の間の焼鈍サイクルを考慮すること。

溶接： ナイトロニック60は、通常のプロセス (GTAW/TIG、GMAW/MIG)で溶接できる。自生GTA溶接は健全であり、溶接金属の最 良の磨耗特性を得るために、Nitronic 60 または オーステナイト系ステンレス・フィラー (ER218 または AWS ER218 など) 用に分類された溶接材料を使用する。溶接後の熱処理は、耐食性が要求される場合 (断面の応力除去)を除き、一般的に必要ない。溶接金属の摩耗は、母材よりも若干低い 傾向があるため、重要な摩耗面では、適合する 溶加材を使用した溶着溶接や、溶接後の重ね 溶接が必要になる場合がある。

表面仕上げ： 摩耗部品では、最終的な表面仕上げと相手面の冶金的性質が非常に重要です。研磨または研削仕上げは、摩擦を下げ、カジリの発生部位を減らします。2 つの Nitronic 60 表面が嵌合する場合、性能は比較的粗い仕上げでも優れていますが、最良の耐用年数は、多くの場合、慎重な表面計画と潤滑剤の考慮によってもたらされます。

標準仕様および同等材料

ニトロニック60に関連する一般的な文献：

• UNS呼称： S21800 (材料証明書によく使われる）。

• AMS/メーカー速報： 航空宇宙部品や高信頼性部品に使用されるナイトロニック60には、AMS 5848と製品データシートがあります。

• 商号所有者／データ ARMCO / AK Steel / Cleveland-Cliffsは、Nitronicファミリーの合金に関する技術公報を維持している。

同等： ニトロニック60は独自規格であり、ファミリー商標として登録されている。製造業者によっては、「Alloy 218」という記述子を使用したり、UNS S21800と記載したりします。調達文書で厳密な規格が要求される場合は、以下のように記載する。 UNS S21800 と生産工場または認可を受けた製造業者とのあいまいさを避けるためである。

代表的なシートの用途と業界例

Nitronic 60シートは腐食性の露出と滑走の接触、fretting、キャビテーションまたは付着力の摩耗が結合するか、またはgallingによる失敗が受け入れられないところで選ばれる。代表的な使用：

• バルブトリム（ステム、シート、ガイド） - 耐カジリ性は公差を維持し、焼き付きリスクを低減する。

• ポンプ部品（摩耗リング、インペラ、シャフト） - 水力発電や石油化学ポンプでは、キャビテーションや浸食摩耗に対する耐性が耐用年数を延ばします。

• 汽水/海水環境におけるファスナーとナット カジリは既知の故障モードである。

• 水力発電と海洋ハードウェア - 摩耗や腐食が混在しているブリッジピン、ベアリング、ブッシング。

• 相手シャフトとスライディングガイド カジリが致命的な停止を引き起こす食品、製薬、化学工場で使用されている。

ショートケースノート：水力発電タービンメーカーやポンプOEMは、一般的に摩耗リングやバルブ部品にNitronic 60を指定します。これは、実際のフィールドテストでは、機械的摩耗と海水暴露が組み合わされ、Nitronic 60が一般的なステンレス鋼よりも優れているためです。

設計とエンジニアリングに関する考慮事項

ナイトロニック60シートを使用するデザイナーのための、いくつかの実用的なルール：

• 相手材： ナイトロニック 60 は自己嵌合でも非常に良好な 性能を発揮するが、負荷の高い摺動ペアの 場合は、接着剤の移行を抑えるため、異種のペア (例えば、より硬い超硬合金やコーティング表面に対するナイトロニック 60) を検討すること。カジリや早期摩耗の恐れがある、より柔らかい300シリーズステンレス部品との組み合わせは避けてください。

• 潤滑： 実行可能な場合は、境界潤滑または適切な皮膜潤滑を行う。ナイトロニック 60 は潤滑をより寛容にしますが、適切な潤滑の利点を排除するものではありません。

• 厚みと硬さ： ナイトロニック60シートは歩留まりが高いので、薄い部分でも厚い316シートと同じ剛性が得られるかもしれないが、疲労や座屈の挙動を、特に繰り返し荷重のケースで確認すること。

• ファスナーの選択： ボルトとナットの場合、腐食性のサービスにおいて組み立てと分解を繰り返す場合は、ナイトロニック60ファスナーを指定してください。

• 表面硬化： 極端な摩耗が予想される場合は、超硬オーバーレイや溶接オーバーレイを使用することができる。

調達、公差、厚さ、コストドライバー

利用可能なフォーム 薄板、厚板、帯鋼、コイル、棒鋼、ファスナー。一般的な板厚範囲は他のステンレス鋼種とほぼ同じですが、薄板（1mm未満）または厚板（25mm以上）については生産者をご確認ください。

公差： 注文書には、厚さ、平坦度、表面仕上げに関するサプライヤーの製造公差を使用する。重要な磨耗部品については、化学的性質、引張強さ、硬さ、冷間加工の割合を示す試験証明書を要求する。

コストドライバー： Nitronic 60 は、合金添加 (Si, Mn, N) と市場数量が少ないため、標準的な 304/316 よりも一般的に高価ですが、コバルトベースの摩耗合金よりもはるかに低コストで機械加工が容易です。ダウンタイム、交換または特殊コーティングが必要になる場合は、総インストールコストは、頻繁にNitronic 60を好む。 圧延合金

環境、検査、故障モード

注意すべき一般的な故障モード：

• カジリが発生した場合、通常、測定可能な摩耗が先行し、その後腐食が加速される。発生を防止する設計（表面仕上げ、相手材、潤滑）。

• 高温で非常に侵食性の高い塩化物環境では、激しい孔食や隙間腐食が発生する可能性がある。

• HS（冷間加工）材が指定された場合は、その材 料の用途に応じた耐食性を検証すること。

検査だ： 重要な磨耗部品については、定期的な寸法検査、表面仕上げの監視、および適切な場合には非破壊評価（肉厚部品については超音波、強磁性介在物が存在する場合は溶接部の目視および磁粉）を行う。

実践的な提言とまとめ

• カジリ、接着剤の摩耗、キャビテーション浸食が主なリスクとなる場合は、ナイトロニック60シートを使用する。 また、316/304が焼き付きや急速な摩耗のために早期に故障するような場合にも使用できる。

• サプライヤーのデータを確認する： また、HS（冷間加工）材を使用する場合は、正確な製品形状に関する機械的特性と腐食特性を確認してください。

• 溶接と接合： 最良の摩耗寿命を得るには、溶接金属を評価 し、溶接部の金属間摩耗が大きい場合は肉盛を 検討すること。

Nitronic 60シートは、特に海洋、ポンプ、バルブ用途において、エンジニアに標準ステンレスと高価なコバルト/ニッケル摩耗合金との間のコスト効率の良い橋渡しをする専門家オーステナイト系ステンレスである。

組成と特性のクイックリファレンス

構成（代表的なもの）

出典：メーカーの製品カタログおよびテクニカル・データ・シート。

代表的な機械的性質（焼鈍板）

よくあるご質問

1. ナイトロニック60シートは何に使われるのですか？
   カジリやキャビテーションが懸念される船舶や油圧システムのバルブトリム、ポンプのウェアリング、ファスナー、摺動部品など、主に摩耗しやすい部品用。

2. ナイトロニック60は磁性体ですか？
   ニトロニック60は、オーステナイト系焼鈍状態では本質的に非磁性である。冷間加工によってわずかな磁気応答が誘発されることがあるが、それは非常に低いままである。

3. ナイトロニック60は溶接できますか？
   従来のオーステナイト系ステンレスの手順で 溶接できる。自生GTAW溶接と適合する溶加材により、健全 な溶接部が得られる。

4. ナイトロニック60と316ステンレスの比較は？
   ニトロニック60は、一般的に降伏強度が高く（およそ2倍）、多くの海水試験で優れた耐カジリ性と耐キャビテーション性を示し、耐すきま/耐孔食性は同等かそれ以上である。しかし、他の要因が支配的な場合、侵食性の高い塩化物腐食では316が依然として好まれることがある。

5. ナイトロニック60はナイトロニック50と同じですか？
   ナイトロニック50は海洋強度と耐食性に重点を置いているのに対し、ナイトロニック60はカジリと耐摩耗性に特化して開発されています。

6. 一般的なシートの厚さは？
   入手可能性は工場によって異なる。薄板 (<1 mm)または厚板サイズについ ては、サプライヤーに確認すること。

7. ナイトロニック60は特別な熱処理が必要ですか？
   標準鋼種には焼戻しや時効硬化は必要ない。「高強度 "条件は冷間加工によって達成され、必要に応じて焼きなましによって延性が回復する。

8. ナイトロニック60は海水でも使用できますか？
   しかし、最終的な選択の前に、あらゆる使用環境（流速、ファウリング、温度）を評価する必要がある。

9. ナイトロニック60のUNS番号は？
   国連 S21800 (古い文献ではしばしばAlloy 218とも呼ばれる）。

10. ナイトロニック60は追加コストに値するか？
    カジリ、焼き付き、キャビテーションにより平均修理間隔が短くなった場合、Nitronic 60 はサービス間隔を延長し、計画外のダウンタイムを回避することで、ライフサイクルコストを低減します。重要部品の単純な LCC (ライフサイクルコスト) 計算を考えてみましょう。

権威ある参考文献

• ナイトロニック (Wikipedia) - ナイトロニックファミリーとUNS指定の概要
• ARMCO / AK Steel - Nitronic® 60 Product Data Bulletin（技術性能および海水試験概要）
• 高性能合金 - ナイトロニック 60 カタログおよび試験データシート (カジリ & キャビテーションデータ)
• エレクトラロイ/特殊鋼供給 - ナイトロニック60技術情報（溶接、アプリケーションガイダンス）

最終チェックリスト

• 指定する UNS S21800 と生産工場または認可を受けた製造業者との間で、代替の曖昧さを避けるためである。

• 製鋼試験報告書（化学、引張、硬度）および関連する加工履歴（焼鈍または冷間加工HS）を要求する。

• 摩耗が重要な溶接部については、溶接手順 の適格性とオーバーレイ・テストのサンプルを求 め、加工後の機械加工と仕上げの公差を指定するこ とを検討する。

• 海水またはキャビテーション流が存在する場合は、クーポンテストまたはメーカーのキャビテーション／クレヴィスデータを参照すること。