SUS316,SUS316Lとは【比重・硬度・成分など】使い方と注意事項 |
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SUS316は、SUS304にモリブデンを加えたもので耐食性の優れたオーステナイト系ステンレス鋼です。また、SUS316Lは炭素を減らすことで更に耐食性を向上させた材質です。 両材質とも高機能な工業品に多用されています。 ここでは、SUS316の特徴や詳細な性質についてまとめました。 SUS316とは?SUS316の用途SUS316の強度SUS316の耐熱性SUS316の熱伝導性SUS316の耐食性SUS316の表面処理SUS316の価格他の材料との使い分け耐熱性を高めたいSUS316の機械的性質SUS316の物理的性質SUS316の成分SUS304との比較SUS316まとめスポンサーリンクSUS316とは?まずは、SUS316の用途や特徴、機械部品に使用する上での注意点などについてご説明します。 SUS316の用途SUS316は、SUS304では耐食性が不足する用途に使用されます。 特に海水には強く、塩素を含む液体や腐食性流体の配管やバルブなどに使用されます。船舶や融雪剤が問題となる用途などにも適しています。 引張強さは、SUS316で、520MPa以上(※1)となっています。 SUS316Lでは、炭素量が少ないため若干下がり、480MPa以上となっています。 両者とも耐力は低いので注意が必要です。(下記、機械的性質参照) オーステナイト系ステンレス鋼は、加工硬化によって強度が大幅に上がりますが、その反面、鍛造加工性はよくありません。 その中でもSUS316Lは、加工硬化しにくい鍛造のボルトなどにも使用されています。 ※1:JIS G4303 ステンレス鋼棒 SUS316の耐熱性SUS316の使用温度限界は明確に決まっているわけではありません。 SUS316はMoが添加されているので、SUS304よりも高温強度が高くなっています。 温度とともに強度や、耐クリープ性が低下しますので、使用する部品の負荷の設計時に考慮する必要があります。 許容応力については、その部品への要求事項によって考慮すべきですが、圧力容器については、「JIS B8265 圧力容器の構造ー一般事項」に許容値の記載があります。 SUS316は、450℃~850℃の温度で長時間加熱されると鋭敏化(※)を起こし耐食性が悪化しますので、腐食性環境の場合はこの温度範囲で使用してはいけません。 したがって、SUS316機械部品としてほとんど心配なく使える範囲としては、おおよそ450℃程度と考えると良いかと思います。 SUS316Lの場合は、炭素が少ないのでクロム炭化物によるクロム欠乏が起こりにくく、鋭敏化が問題になることはほとんど無くなります。 金属ベローズ管(フレキシブルチューブ)では、SUS316Lのものは使用温度600℃以下と規定されていることが多いです。(SUS304は450℃以下) 600℃以上でも使えないことはありませんが、クリープ強度が急激に低下しますので、使用中の変形を考慮に入れる必要があります。 低温については、低温脆性の心配もないので、極低温(液体窒素:-196℃)でも使用可能です。(下記、磁性の項参照) ※鋭敏化:クロム炭化物が析出することによって母材のクロムが欠乏(13%以下)し、粒界腐食や粒界型の応力腐食割れを起こしやすくなる現象 SUS316の熱伝導性鉄鋼材の熱伝導率が50W/m・K前後、アルミニウム合金が120~200W/m・K程度であるのに対し、SUS316の熱伝導率は、16.3W/(m・K)と低くなっています。 切削加工では、刃先の温度が上がりやすいので、加工速度が上げられなかったり、ツールの持ちが悪くなったりします。SUS316はMoの影響でさらに被削性が悪くなります。 SUS316の耐食性SUS316に添加されているMoは、不動態皮膜を修復する力を高めるので、SUS304より耐食性に優れます。 不動態皮膜が破壊されると、その部分に局部電池が形成され、局部的に腐食が進行する、孔食が起こります。孔食は、外部から発見しにくいので突然破壊が起こる危険が高いため、塩素の存在する環境では、SUS304より、SUS316を選択すべきです。 SUS316では、粒界応力腐食割れの心配がありますが、炭素を減らすことでこのリスクを減らしたのが、SUS316Lです。 粒界応力腐食割れは、溶接した場合にも起こりますので、溶接する場合は特にSUS316Lの方を選択したほうが良いです。応力腐食割れについては、こちらもご欄ください。 ![]() SUS316は、通常は表面処理無しで使用しますが、不動態皮膜を緻密にして耐食性を高めたい場合は、パシベート処理(不動態化処理)を行います。 パシベート処理は、硝酸などで、表面に付着した異物などを除去し平滑にする働きもあるため、より腐食に強くすることができます。 SUS316の価格SUS316は、Moなどの元素が入っているためSUS304よりも高価になります。 成分の違いよりも、SUS304に比べてSUS316の流通量はかなり少ないことの方が価格に影響しているようです。SUS304よりも3~5割程度高価に設定されていることが多いようです。 加工品になるとSUS316の方が高級品扱いされていることもあり、更に価格差が開くものが多くなります。 SUS316LはSUS316の1割程度高価になります。厳密に区別されていないことも多く、SUS316で注文してもSUS316L材であることもあります。(逆は無し) 取引量や取引形態による違いの方が影響大なので、上記はあくまで参考です。 他の材料との使い分けSUS316、SUS316Lで問題がある場合は下記の材質が候補となります。 耐熱性を高めたいSUS316より耐熱性の高い材質としては、下記があります。 SUS321 チタンの添加によって安定化され、鋭敏化を防ぎ、粒界腐食が起こりにくい材質です。 SUS310S 耐熱ステンレス鋼と呼ばれる材質で、クロムとニッケルの含有が多くなっています。ジェットエンジンやガスタービンなどに使用されます。 ニッケル合金 更に耐熱性、耐食性を高めたい場合は、ハステロイ、インコネル、インコロイ、モネルなどの商標名を持つニッケル合金があります。 やはりコスト重視という場合はこちらもご覧ください。 ![]() JIS G4303 ステンレス鋼棒」によるSUS316及びSUS316Lの機械的性質を下記に示します。 【SUS316の機械的性質】 機械的性質SUS316SUS316L引張強さ[MPa]520以上480以上0.2%耐力[MPa]205以上175以上伸び[%]40以上40以上絞り[%]60以上60以上ブリネル硬さ[HBW]187以下187以下ブリネル硬さ[HRBS又はHRBW]90以下90以下ビッカース硬さ[HV]200以下200以下注:硬さは上記のいずれか1種類を適用します。 SUS316の物理的性質SUS316の物理的性質は下表のとおりです。 【SUS316の物理的性質】 物理的性質条件物性値密度[g/cm3]7.98比重7.98比熱[J/(g・K)]0~100℃0.502熱伝導度[W/(m・K)]20~100℃16.3縦弾性係数(ヤング率)[GPa]193横弾性係数[GPa]73.7ポアソン比0.28線膨張係数[10-6/K]0~100℃16.1SUS316の成分「JIS G4303 ステンレス鋼棒」では成分は下記のとおり規定されています。 【SUS316の化学成分[%]】 元素SUS316SUS316LC0.08以下0.03以下Si1.00以下1.00以下Mn2.00以下2.00以下P0.045以下0.045以下S0.030以下0.030以下Ni10.00 ~ 14.0012.00 ~ 15.00Cr16.00 ~ 18.0016.00 ~ 18.00Mo2.00~3.002.00~3.00SUS304との比較SUS304との成分の違いは下記のとおりです。 Mo:不動態皮膜を修復し、孔食を防ぐ。 極低C:鋭敏化が起こりにくくし、粒界応力腐食割れを防止する。 成分SUS304SUS316SUS316LC0.08以下0.08以下0.03以下Ni8.00~10.5010.00~14.0012.00~15.00Cr18.00~20.0016.00~18.0016.00~18.00Mo–2.00~3.002.00~3.00SUS316まとめSUS316は、孔食などの耐食性がSUS304より優れ、SUS316Lは更に粒界応力腐食割れにも強いので、SUS304では問題となる用途に向いています。 価格は高いので流体や使用環境に応じて選定しましょう。 |
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