1.4301 材料の説明: 304 ステンレス鋼の特性、グレード、およびチューブの用途

3 人のエンジニアに 1.4301 材質について説明してもらうと、おそらく 3 つの異なる答えが返ってくるでしょう。ドイツの材質番号、ヨーロッパの鋼材名、または単に「304」です。それらはすべて同じオーステナイト系クロムニッケルステンレス鋼を指しており、このグレードは厨房機器、化学プラント、ボイラーハウス、海洋プラットフォームなどに同様に使用されています。 Xinhang Special Materials は 16 年以上ステンレス鋼のパイプとチューブを製造してきました。1.4301 は、同ファミリーの他のほぼどの製品よりも耐食性、成形性、溶接性、コストのバランスが優れているため、今でも最も頻繁に見積もられるグレードです。

この記事では、データシートの要点、組成、機械的および物理的特性について説明し、その後、ほとんどのデータシートよりも少し詳しく説明します。1.4301 がシームレスチューブに引き抜かれたり、溶接パイプに丸められたり、研磨されて計器ラインに組み込まれたときに実際にどのような結果が得られるかについて説明します。

1.4301 マテリアルが実際に意味するもの

1.4301 は Werkstoffnummer であり、ヨーロッパの EN 規格に引き継がれたドイツの DIN システムの材料番号です。 EN 10088 では、鋼名 X5CrNi18-10 と組み合わせられています。この名前は、知る必要があることのほとんどを示しているため、解読する価値があります。 X は高合金鋼を示し、5 は炭素含有量が約 0.05 パーセントであることを示し、CrNi18-10 はグレードに約 18 パーセントのクロムと 10 パーセントのニッケルが含まれていることを示します。

ヨーロッパ以外では、同じ合金が AISI 304、ASTM の UNS S30400、JIS の SUS304、古い英国規格の 304S31、および ゴスト の 08Kh18N10 に準拠しています。その低炭素ツインである 1.4307 は、304L の背後にある素材です。証明書にどのようなラベルが印刷されているかに関係なく、焼きなまし状態では本質的に非磁性を保ち、保護不動態層の構築にクロムに依存するオーステナイト系の非熱処理鋼を扱っていることになります。

1.4301の化学組成

クロムは腐食作用を及ぼします。酸素と反応して薄い自己修復酸化膜を形成し、表面を密閉してさらなる攻撃をブロックします。ニッケルは組織をオーステナイトに保ち、これにより鋼に低温での靭性が与えられ、割れることなく曲げ、フレア、絞り加工を行うことが可能になります。

溶接中に炭化物の析出が管理しやすいように、炭素は意図的に低く抑えられています。また、硫化マンガンストリンガーが孔食サイトとなり、溶接シームに沿って開く可能性があるため、硫黄はチューブグレードにしっかりと保持されます。仕様で溶接された厚肉パイプや高温での使用が必要な場合は、通常、低炭素 1.4307 バージョンを購入するのがより安全です。

機械的および物理的特性

ここで最も重要な詳細は、これらの図が焼きなまし状態を示しているということです。 1.4301 は熱処理によって強化することができないため、引抜き加工されたシームレス チューブ、圧延および研磨された器具ライン、またはフレア コネクタなどの冷間加工によって降伏強度が向上します。冷間引抜管は、扁平試験やフレア試験に合格しながら、引張強度が容易に 600 ～ 700 MPa に達することができます。これがまさにこのグレードが構造用途と精密用途の両方に適している理由です。

耐食性と耐熱性

日常の環境では、1.4301 は非常に優れたパフォーマンスを発揮します。大気の攻撃、真水、ほとんどの有機酸、酸化性化学物質、硝酸の使用に耐性があるため、食品、乳製品、医薬品、都市用水の用途で主に使用されています。不動態皮膜は、表面が清潔で鉄汚染がない限り、切断、機械加工、またはブラッシング後もすぐに再形成されます。

塩化物は明らかな制限です。塩化物を含む水では、孔食や隙間腐食が現実のリスクとなり、通常 60 ℃を超える高温の濃度の塩化物条件では応力腐食割れが発生する可能性があります。鋭敏化は 2 番目の罠です。鋼が約 450 ～ 850 ℃ の間に保持されると、炭化クロムが粒界で析出し、それらのゾーンにクロムが不足する可能性があるため、粒界腐食が続きます。

塩化物を設計できない場合は、モリブデン含有グレードまたは二相グレードに移行するのが通常賢明な答えであり、当社の内訳でオプションを比較検討できます。 304、316、2205 の比較 。高温での作業の場合、1.4301 は約 925 ℃ までの連続使用で酸化に耐えますが、使用可能な強度はすぐに低下し、炭化物の析出により約 425 ℃ を超える温度での長期使用は制限されるため、代わりに低炭素グレードまたは安定化グレードが選択されます。

製造: 溶接、冷間加工、熱処理

溶接

1.4301 は、TIG、MIG、プラズマおよび抵抗法できれいに溶接します。チューブ作業の場合、308L フィラーは耐食性においてベースメタルと一致し、アルゴンバッキングパージがジョイントの内部を保護します。厚い部分での歪みや炭化物の析出を避けるために、入熱は適度に保ち、パス間温度を低く保つ必要があります。

冷間加工

材種の加工硬化は迅速に行われるため、絞りや圧延によって強度が必要な場合には利点がありますが、部品に複数の成形ステップが必要な場合には、中間焼きなましが必要になる場合があるため、複雑になります。激しい冷間加工によってもわずかな磁気反応が生じますが、これは焼きなまし後に消失します。

機械加工

ゴム状のチップが発生したり、ツールの下で加工が硬くなる傾向があり、厳密なセットアップが必要になることが予想されます。シャープでポジティブすくいのツーリング、十分な送り速度、および連続的なクーラントの流れがすべて役に立ちます。耐食性を犠牲にすることができる部品用に、合金の自由加工バージョンが存在します。

熱処理と表面修復

溶体化焼鈍は約 1010 ～ 1120 ℃で実行され、その後急速に冷却されて炭化物の析出を防ぎます。熱間成形は、アニール前におよそ 1150 ～ 900℃ で実行されます。溶接または熱間加工の後、酸洗いと不動態化により不動態皮膜が修復されます。関連する技術については、当社のノートで説明されています。 表面処理と不動態化 .

1.4301 実際のプロジェクトにおけるチューブ＆パイプ

熱伝達は、このチューブ状グレードの最大の用途の 1 つです。熱交換器とボイラーのチューブには、安定した熱伝導率、蒸気と凝縮水に対する耐性、そして亀裂を生じることなく管板に丸めるのに十分な延性が必要です。シームレスで溶接された 1.4301 チューブは、凝縮器、給水加熱器、プロセス冷却器全体の組み合わせを快適に処理します。

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もう 1 つの大きな用途はプロセス配管です。 1.4301 の化学装置ラインは、媒体が塩化物に富むものではなく酸化性である場合、および衛生的で簡単に洗浄できる内部表面が重要な場合に一般的です。一貫した壁厚、制御された内径、光沢のある仕上げはすべて、長年の稼働にわたって安定した流れと予測可能な腐食挙動に貢献します。

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明るく高精度の 1.4301 チューブ

要件が耐食性から寸法管理および表面品質に移行すると、同じ合金が冷間圧延され光輝焼鈍された精密管として製造されます。光輝焼鈍ステップでは、酸洗いによる表面損失を生じることなくスケールや酸化物を除去するため、外径と肉厚は堅く維持され、ボアはきれいな状態に保たれます。計装、制御ループ、小径の油圧ラインはすべてこの形式の 1.4301 に依存しており、内面が粗かったり汚染されていると流れが妨げられ、腐食が始まる場所ができてしまいます。

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同等のグレードと指定

1.4301 チューブの調達チェックリスト

• 証明書に単に「ステンレス鋼」ではなく、ASTM A312、ASTM A269、ASTM A249、JIS G3459、EN 10216-5 などの管理規格が記載されていることを確認してください。
• 特に溶接継手や 425 ℃ を超える温度で使用する場合には、1.4301 と低炭素 1.4307 のどちらが必要かを早めに決定してください。
• 納入条件：焼鈍、光輝焼鈍、酸洗、研磨、冷間引抜のいずれかに同意します。コストと性能の両方が変化するためです。
• 公称サイズだけではなく、図面に対して外径と肉厚の許容差を確認してください。
• チューブが衛生的な回路、油圧回路、または高純度の回路に供給されるときは常に、表面粗さデータをリクエストしてください。
• ラインの寿命を考えれば、モリブデン含有グレードの方が安価な決定となる可能性があるため、設計段階で塩化物への曝露を再確認してください。

1.4301 は予測可能なため、何十年にもわたってステンレス ファミリのトップであり続けています。溶接工はそれがどのように動作するかを知っており、エンジニアはそれがどのように腐食するかを知っており、購入者はそれがいくらかかるかを知っています。グレードの評価は、規格や納入条件、使用環境の明確なイメージが伴わない発注の場合にのみ難しくなります。

Xinhang Special Materials は、杭州にある当社の施設から 1.4301 シームレス チューブ、溶接パイプ、光輝焼鈍精密チューブ、および適合する継手を製造しています。ご注文前に、肉厚、表面仕上げ、プロジェクトに必要な認証について喜んでご相談させていただきます。