プロジェクトに最適なステンレス鋼を選択す るには、一般的な鋼種間の主な違いを理解する 必要がある。最も広く使用されているオーステナイト系ステンレ ス鋼は以下の2種類である。 AISI 303 およびAISI 304（SS 303およびSS 304としても知られる）。
しかし、特定の用途に適するよう、両者には異なる特長がある。このガイドでは、303ステンレス鋼と304ステンレス鋼の特徴について説明します。
しかし、どのようにして用途に合ったグレードを選べばよいのだろうか？
ステンレス鋼のグレードについて
適応性が高く経済的な材料であるステンレ ス鋼は、オーステナイト構造を持ち、酸化やある 種の腐食に対する優れた耐性が認められてい る。例えば、303や304オーステナイト系鋼種がよく使用される。
成形が容易で、耐食性に優れ、成形性に優れている。しかし、鋼種の選択は、作業に適した工具を選択することとよく似ています。私たちのガイドでは、材料の作業とその耐久性のために最高の結果を達成するために、より多くを学ぶことができます。
303と304ステンレス鋼の比較
オーステナイト系ステンレ ス鋼であり、化学的性質が類似しているにもかか わらず、両鋼種は優れた耐食性と非磁性という同 等の特徴を備えている。硫黄含有量が0.15%から0.351TP3 Tの303は、卓越した加工性を持つオーステナイト系 ステンレス鋼種である。
303ステンレス鋼と304ステンレス鋼の比較：比較表
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プロパティ |
303ステンレス鋼 |
304ステンレス鋼 |
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化学組成 |
17% クロム、8% ニッケル、0.15% 硫黄／セレン（以上） |
18% クロム、8% ニッケル（以上） |
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加工性 |
エクセレント（硫黄／セレニウムによる） |
グッド |
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溶接性 |
貧しい |
グッド |
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成形性 |
グッド |
グッド |
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引張強さ (MPa) |
510-590 |
535-750 |
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降伏強度 (MPa) |
205-290 |
205-325 |
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エロンゲーション（%） |
40-60 |
40-60 |
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密度 (g/cm³) |
7.93 |
7.93 |
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耐食性 |
中程度 |
素晴らしい |
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コスト |
より低い |
より高い |
8%-10%のニッケルと18%のクロムを含む。硫黄の含有量は、通常これが提供するはずの耐食性をほぼ相殺する。その結果、靭性が若干低下し、耐食性も低下する。
機械加工が容易であることは、トレードオフを伴う。成形とプレスにそれほど労力を要しないた め、304よりも高価になることが多い。303は304ほど耐食性に優れていないとはいえ、時折1400 °Fの高温に曝されると、酸化にはかなり強い。
303は硫黄分を含むため溶接性が悪く、割れの 原因となることがある。さらに、硫黄の代わりにセレンが使われることもある。これは硫黄と同じ結果をもたらし、被削性を向上させ、耐食性を低下させる。
304ステンレス鋼と303ステンレス鋼の被削性を比較する
グレード303
ステンレス鋼の303グレードは、硫黄またはセレンが 含まれているため、機械加工性の王様と呼ばれてい る。これにより、303グレードの快削性を利用して合金の機械的特性を向上させることができる。これにより、メーカーは大量生産を迅速かつクリーンカットで行うことができる。
この材種は、複雑な形状や微細なディテールを必要とする用途に適しており、精密加工設備を提供する。工具摩耗の可能性を低減し、切削工具の寿命を延ばします。
そのため、大量生産には手頃な選択肢となる。しかし、トレードオフとして耐腐食性が若干低下するため、環境によっては使用が制限されることもある。
304年生 - バランスを取る行為
304は加工硬化が速いため、303では切削性が問題となる。グレード303とは逆に、ステンレス鋼グレード304の化学組成は、その低い被削性にもかかわらず、その信頼性と堅牢性のために多くの産業で好まれています。良好な成形性と優れた耐食性のバランスは、それが汎用性の高い選択肢になります。
この材 種は、厨房機器、建築構造物、化学容器な ど、機械加工と溶接の両方が必要な用途に広く使 用されている。優れた耐食性により、苛酷な条件下でも完全性を損なうことなく耐えることができます。
機械的特性
303と304のステンレス鋼種は、融点を除 く性質は同じである。化学組成が多少異なっても密度は同じである。オーステナイト系ステンレス鋼合金であるため、結晶構造は非常に似ており、原子は規則的な繰り返しパターンで配列されている。
304はクロムがやや多いが、常にというわけではない。硫黄の含有は、結晶構造や原子間粒子の間隔に意味のある影響を与えない。
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プロパティ |
303 グレードのステンレス鋼 |
304 グレードのステンレス鋼 |
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密度 |
0.289 lb/in³ |
0.289 lb/in³ |
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融点 |
2550 - 2590°F |
2642°F |
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弾性係数 |
28,000キロ・シー |
28,000キロ・シー |
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電気抵抗率 |
0.72 x 10-⁶ Ω-m |
0.72 x 10-⁶ Ω-m |
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熱伝導率 |
112 BTU・in/hr・ft²・°F |
112 BTU・in/hr・ft²・°F |
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せん断弾性率 |
11,200 ksi |
11,200 ksi |
オーステナイト組織とその影響
ステンレス鋼のグレードは、オーステナイト組織 に寄与しながら、成形性と共に非磁性特性を提供す る。そのオーステナイト組織は、高い靭性と耐久性が要求される特定の用途に役立ちます。
高温下でも強度を維持できる。そのため、自動車や航空宇宙製品の製造に適している。さらに、このオーステナイト構造は、高い機械的応力に打ち勝つ環境下で使用することができる。
強さの比較
グレード303はセレンまたは硫黄を含むため、グレード304よりも降伏強度と引張強度の点で若干優れている。しかし、303と304の間の適切な等級を選択しながら、靭性と延性の他の要因を考慮することが不可欠である。
鋼種の選択は、用途に特有の要件に依存する。機械的応力、腐食性要素への暴露、機械加工性や溶接性の必要性などである。
熱処理と成形性
ソリューション・トリートメント
固溶化熱処理は、303および304鋼種の結晶粒組織および全体的な成形性を有益に改善するプロセスである。この工程では、合金を高温に加熱した後、急速に冷却する。これにより、材料の機械的特性と性能が向上します。
さらに、この工程は、均一なミクロ組織を確保するために、加工中に形成された可能性のある析出物を溶解するのに役立つ。合金の延性と靭性を向上させ、成形しやすくします。
溶接性の違い
303は硫黄やセレンを含むため、溶接中に熱間 割れを起こすことがある。逆に304は溶接性に優れ、広範囲な溶接を必要とする用途に適している。
この差異要因を考慮しながら、プロジェクトに適した材 種を選択すること。溶接が必要なパイプライン、タンク、その他 の構造物の建設には、等級304が適してい る。その強靭で耐久性のある溶接 部は、様々な応力に耐えることができる。
コスト 303 ステンレス鋼 vs 304 ステンレス鋼
プロジェクトで303と304の鋼種を選択する 際には、コストを考慮することが重要である。これらの鋼種の主な構成要素は、クロムとニッケルの市 場価格である。クロムとニッケルの市場価格は、需給、地 政学的イベント、採掘活動などによって変動 する。これらの変動は、市場におけるステンレス鋼材の価格全体に影響を与える。
- 市場価格の変動
- グレード303 - 一般に低コスト
- グレード304 - やや高コスト
市場価格の変動
Nickel and chromium costs can differ due to various aspects and can be influenced by mining output, global demand, and political stability. Their prices fluctuate because of the manufacturer’s demand and supply, leading to price swings and affecting the cost of stainless steel.
グレード303 - 一般に低コスト
303はニッケル含有量が低く、加工性が速いため、304よりも安価である。その特性は製造時間と人件費を削減し、硫黄やセレンの添加は被削性を向上させる。その結果、生産工程が短縮され、製造経費が削減される。
グレード304 - やや高コスト
The higher nickel content and excellent resistance to corrosion presence in grade 3034 make it slightly more expensive than grade 303. Meanwhile, the lower maintenance requirement and the material’s durability can offset its higher cost. The lower maintenance requirements make grade 304 a cost-effective choice across various industries.
ss303とss304の一般的な用途
303と304のステンレス鋼の用途はよく似ている。具体的には、303と304は様々な用途で一般的に使用されている。以下にその概要を示し、具体的な使用理由を強調する。
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産業 |
ステンレス 303 用途 |
使用理由 |
ステンレス304用途 |
使用理由 |
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食品調理機器 |
コンベア、トレイ、カート、冷凍ユニット |
掃除が簡単 |
タンク、パイプ、コンテナ |
耐食性、洗浄が容易 |
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航空機 |
シャフト、ギア、航空機用継手 |
非焼付き性、非ゲル化性、高被削性 |
航空機の構造、エンジン |
優れた耐食性、熱安定性、強度対重量比 |
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締結部品 |
ネジ、ナット、ボルト |
高い加工性 - 複雑な形状の製造が容易 |
ネジ、ナット、ボルト |
耐久性と耐食性 |
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電子部品 |
スペーサー、ブラケット、ベントエレメント |
非磁性、高被削性 |
スペーサー、ブラケット、ベントエレメント |
非磁性で耐食性に優れる |
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産業用途と機械 |
ブッシング、フィッティング、バルブボディ、バルブ、鍛造シャフト、バルブトリム |
高い切削加工性 - 複雑な形状の製造が容易で、精密な公差とタイトフィットが得られる。 |
タンク、パイプ、継手、バルブボディ |
耐食性、耐久性 |
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家電製品 |
電化製品の継手、ネジ、ボルト |
高い加工性 |
冷蔵庫、キッチンシンク、食器洗い機 |
耐久性、耐腐食性、美しさ |
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自動車 |
シャフト、継手、ギア |
高い加工性、加工の容易さ |
排気システム、トリム、グリル |
耐食性、美的魅力 |
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医療機器 |
手術器具、歯科インプラント |
高い被削性、非磁性 |
手術器具、歯科器具、インプラント |
生体適合性、耐食性、高温洗浄プロセス |
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化学処理装置 |
バルブボディ、フィッティング、ブッシング |
高い加工性、加工の容易さ |
リアクター、タンク、パイプライン |
様々な化学薬品に耐える耐食性 |
耐食性
ステンレス鋼は、様々な機械加工用途に広く使用されているトップクラスの材料です。そのため、完璧にマッチする材料を見つけることは、部品の望ましい結果を得るために非常に重要です。有利な機械的・化学的特性に加えて、ステンレス鋼種は異なる耐食性特性を持っています。
- 耐孔食性とクロムの役割
- 異なる環境下での耐久性比較
耐孔食性とクロムの役割
オーステナイト系ステンレス鋼はいずれも耐食性に優れ ており、塩化物環境に曝されると孔食が発生する。特に両鋼種ともクロムを多く含んでおり、この種の腐食を防ぐことができる。しかし、グレード304の中には、クロムの含有量が高いため、耐孔食性に優れるものもある。
異なる環境下での耐久性比較
すべての大気源、滅菌剤、有機化学薬品、染料はタイプ303を腐食させることはできない。ハロゲン酸には弱く、硫酸にはやや強く、硝酸には強い。
最大限の耐食性を得るため、グレード303の部品はすべて洗浄すること。の後に不動態化処理すること。 CNC加工 工具に付着したグリース、オイル、指紋、その他の異物、例えば鉄粉などを除去する。
結論
303ステンレス鋼と304ステンレ ス鋼の鋼種は、性質が類似しているにもかかわ らず、明確な違いが見られる。これは、特定の用途に適した材 料を選択する際に難しい局面をもたらす。303鋼種は切削性が高いため、詳細な加工が必 要な部品に最適である。さらに、この鋼種は硫黄含有 量が高いため、耐食性は若干低下する。
逆に、ステンレス鋼グレード304は耐食性に優れ、幅広い用途に適している。そのため、腐食が懸念される環境では、より汎用性の高い選択肢となる。
グレードの選択は、環境暴露、加工要件、費用対効果などの要素を考慮し、プロジェクトの要件によって異なります。これらの鋼種を十分に理解することで、製造業者はその固有の特性を生かしながら、所望の生産量を達成することができる。