JIS G4303 SUS410J1 高強度マルテンサイト系ステンレス鋼：特性・熱処理・用途
JIS G4303 SUS410J1 の概要
JIS G4303 に規定される SUS410J1 は、SUS410 より炭素含有量を高めた（0.15〜0.25%）高強度マルテンサイト系ステンレス鋼です。焼入れ・焼戻しにより引張強さ 690 MPa 以上、降伏強さ 490 MPa 以上の高強度を実現し、高強度ボルト、スタッドボルト、バルブステム、タービンブレードなど、高応力・高疲労環境で使用される部品に適しています。JIS B 1051（高強度六角ボルト）の材質指定グレードとしても採用されています。
化学成分（代表値、質量%）
| 元素 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 基準値 | 0.15〜0.25 | 1.00 以下 | 1.00 以下 | 0.040 以下 | 0.030 以下 | 11.50〜13.50 | 0.60 以下 |
物理的・機械的・熱的・電気的特性（焼入れ焼戻し材）
一般特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 密度 | 23.0 °C | 7.6 〜 7.7 g/cm³ | マルテンサイト系として典型的 |
機械的特性（常温・QT材）
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| ヤング率（弾性率） | 23.0 °C | 220 GPa | マルテンサイト系として典型的 |
| 伸び（A5） | 23.0 °C | 20 % | |
| ブリネル硬さ | 23.0 °C | 192 HB | |
| ポアソン比 | 23.0 °C | 0.30 | マルテンサイト系として典型的 |
| 絞り（断面収縮率） | 23.0 °C | 60 % | |
| 剛性率（せん断弾性率） | 23.0 °C | 77 GPa | マルテンサイト系として典型的 |
| 引張強さ | 23.0 °C | 690 MPa 以上 | 規格最小値 |
| 降伏強さ（Rp0.2） | 23.0 °C | 490 MPa 以上 | 規格最小値 |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 線膨張係数 | 23.0 °C | 1.0E-5 〜 1.5E-5 1/K | マルテンサイト系として典型的 |
| 融点 | — | 1370 〜 1530 °C | マルテンサイト系として典型的 |
| 比熱容量 | 23.0 °C | 460 J/(kg·K) | マルテンサイト系として典型的 |
| 熱伝導率 | 23.0 °C | 14 〜 31 W/(m·K) | マルテンサイト系として典型的 |
電気的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 電気抵抗率 | 23.0 °C | 6.0E-7 Ω·m | マルテンサイト系として典型的 |
熱処理条件（高強度確保のための代表例）
| 工程 | 温度 | 時間 | 冷却 | 狙い硬度 |
|---|---|---|---|---|
| 焼入れ | 950〜1000°C | 適時 | 油冷 | マルテンサイト化 |
| 焼戻し（高強度） | 200〜350°C | 1〜2h × 2回 | 空冷 | 350〜450 HB / 690 MPa以上 |
| 焼戻し（靭性重視） | 550〜650°C | 1〜2h × 2回 | 空冷 | 250〜320 HB / 好靭性 |
| 焼鈍 | 800〜900°C | 適時 | 炉冷 | ≤217 HB（機械加工用） |
加工性と溶接性
- 機械加工性：焼鈍材で良好。QT材（高強度）は硬度高く、超硬・CBN・コーティング工具必須。
- 溶接性：高Cのため溶接割れ感受性極大。原則として溶接不推奨。やむを得ない場合は予熱 300〜400°C、層間温度維持、後熱処理 650〜750°C 必須。溶接材は SUS309/312 系（オーステナイト系）で靭性確保。
- 冷間加工：焼鈍材で可能。加工硬化大、工程焼鈍必須。
耐食性
- SUS410 と同等〜やや劣る（高Cによりクロム炭化物析出傾向大）
- 大気・淡水・弱酸性：良好
- 塩化物・海水・還元性酸：不向き
- 焼戻し 650°C 以上で感作化抑制・耐食性最良
- 表面処理（パシベート・電解研磨）で向上
主な用途
- 高強度締結部品：JIS B 1051 10.9/12.9 級ボルト、スタッドボルト、ナット（高温・腐食環境用）
- 動力機械：タービンブレード、コンプレッサ羽根、ポンプ軸（高応力部）
- バルブ：高圧・高温バルブのステム、シート、ディスク
- 航空宇宙：エンジン部品、構造ボルト（耐食性要求箇所）
- 石油・化学プラント：高圧配管フランジボルト、マノウェイボルト
SUS410 系グレード強度比較
| グレード | C% | 引張強さ (MPa) | 降伏強さ (MPa) | 硬度 (HB) | 用途傾向 |
|---|---|---|---|---|---|
| SUS403 | ≤0.15 | ≥590 | ≥390 | 170〜230 | 汎用・溶接構造 |
| SUS410 | 0.08〜0.15 | ≥540 | ≥345 | 180〜450 | 標準・最汎用 |
| SUS410F2 | 0.08〜0.15 | ≥540 | ≥345 | 180〜450 | 快削・自動盤 |
| SUS410J1 | 0.15〜0.25 | ≥690 | ≥490 | 300〜450 | 高強度ボルト・高応力部品 |
| SUS420J1 | 0.16〜0.25 | ≥740 | ≥540 | 400〜550 | 耐摩耗・刃物 |
関連規格
- JIS B 1051（高強度六角ボルト）材質：SUS410J1 指定
- ASTM A193 Grade B6（高温用ボルト材）相当
- AISI 410 / UNS S41000（高C側）
- ISO 683-13 / EN 10088-3
金属
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