ステンレス鋼「304」の標準化学組成 - パート4

表2～6は、異なる規格における各グレードの化学組成を示しています。表1から、ASTM A959-04には304とその派生グレードの10種類のバリエーションが含まれていることがわかります。日本のJIS規格にも10種類が記載されていますが、ASTMグレードに直接対応しているのは6種類のみです。残りの4種類（SUS304J1、SUS304J2、SUS304J3、SUS304Cu）は、日本独自の開発であると思われます。 304 デリバティブ。

より広い視点で見ると、これらの派生グレードは、基本的にベースとなる304の化学組成を意図的に変更したものであり、結果として様々な形態の合金が生み出される。以下の例を考えてみよう。

炭素含有量の変更：炭素含有量は、目的とする特性に応じて低くしたり高くしたりすることができます。例えば、304Lは超低炭素鋼です。炭素含有量が低いため、耐食性、特に溶接後の粒界腐食に対する耐性が大幅に向上し、機械的強度を維持することが重要な大断面溶接部品に最適です。一方、304Hは炭素含有量が高く（通常0.04～0.10％）、強度が増し、オーステナイトが安定化するため、低温用途や非磁性部品には標準の304よりも適しています。実際、304Hの炭素含有量が高いほど、高温環境下での引張強度と降伏強度が優れています。

要約すると、派生304グレードは、元の304合金を改良したものであり、主に炭素含有量を調整することで、溶接性の向上、耐食性の向上、高温強度の向上といった特定の性能要件を満たすように微調整されています。

304に窒素と銅元素を添加する ステンレス鋼 機械的特性と耐食性を向上させる。

窒素添加：

窒素はオーステナイト系ステンレス鋼において固溶強化剤として作用します。304N（SUS304N1）、XM-21（SUS304N2）、304LNなどのグレードは、304ステンレス鋼の窒素強化型です。窒素を添加することで、延性や靭性を著しく損なうことなく降伏強度を高めることができます。さらに、窒素は粒界腐食、孔食、隙間腐食に対する耐性を向上させます。例えば、SUS304N2（XM-21）は約0.15～0.30%の窒素を含み、強度と耐食性の向上に貢献しています。

銅の添加：

銅は、オーステナイト相を安定化させ、特に硫酸などの還元環境下での耐食性を向上させるために、特定の304ステンレス鋼に添加されます。ただし、銅の添加は強度と加工硬化性を低下させ、延性を向上させる可能性があります。S30430（06Cr18Ni9Cu3、SUSXM7）やSUS304J3（06Cr18Ni9Cu2）などの鋼種は、これらの特性を実現するために銅を含んでいます。これらの鋼は、成形性が向上しているため、冷間鍛造、押出成形、深絞り加工、延伸加工に適しています。

日本のJIS規格では、5種類の304系ステンレス鋼に銅が含まれています。その中でも、SUS304Cu、SUS304J1、SUS304J2は板材および帯材製品に指定されています。特に、SUS304J1とSUS304J2は、標準の304と比較して化学組成が変更されており、クロム（15.00%～18.00%）とニッケル（6.00%～9.00%）の含有量が低減され、マンガン（最大3.00%または5.00%）が増加し、銅の含有量は1.00%～3.00%となっています。これらの調整は、ニッケルの一部をマンガンまたは銅で置き換えることを目的としており、これらのグレードを一般的な腐食条件下での冷間加工による部品に適したものにしています。

要約すると、窒素と銅を戦略的に添加することで 304ステンレス鋼 その結果、強度、耐食性、成形性が向上し、様々な産業用途に対応できる。