ASTM A774 TP321 オーステナイト系ステンレス鋼:チタン安定化グレードの特性と用途
ASTM A774 TP321 オーステナイト系ステンレス鋼
ASTM A774 TP321は、チタン(Ti)を添加して炭化物安定化を図ったオーステナイト系ステンレス鋼鋼管用材料です。チタンが炭素と優先的に結合してチタン炭化物(TiC)を形成し、クロム炭化物(Cr₂₃C₆)の粒界析出(感作化)を防止します。400-850℃の温度域での長時間曝露や溶接後の熱影響部において、優れた粒界腐食抵抗性を発揮します。高温強度もTP304/304Lより優れます。
一般特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 密度 | 23.0 °C | 7.9 - 8.2 g/cm³ | オーステナイト系ステンレス鋼の典型値 |
機械的特性(室温・23℃)
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 弾性係数 | 23.0 °C | 195 GPa | オーステナイト系ステンレス鋼の典型値 |
| 伸び(A50) | 23.0 °C | 40 % | |
| ブリネル硬度 | 23.0 °C | 217 HB | |
| ロックウェルB硬度 | 23.0 °C | 95 HRB | |
| ポアソン比 | 23.0 °C | 0.3 | オーステナイト系ステンレス鋼の典型値 |
| せん断弾性係数 | 23.0 °C | 77 GPa | オーステナイト系ステンレス鋼の典型値 |
| 引張強さ | 23.0 °C | 515 - 690 MPa | |
| 降伏強さ | 23.0 °C | 205 MPa |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 熱膨張係数 | 23.0 °C | 1.7E-5 - 1.9E-5 1/K | オーステナイト系ステンレス鋼の典型値 |
| 融点 | - | 1230 - 1480 °C | オーステナイト系ステンレス鋼の典型値 |
| 比熱容量 | 23.0 °C | 440 J/(kg·K) | オーステナイト系ステンレス鋼の典型値 |
| 熱伝導率 | 23.0 °C | 11 - 21 W/(m·K) | オーステナイト系ステンレス鋼の典型値 |
電気的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 電気抵抗率 | 23.0 °C | 8.5E-7 Ω·m | オーステナイト系ステンレス鋼の典型値 |
化学組成(質量%)
| 元素 | 含有量 |
|---|---|
| 炭素 (C) | 0.08 % |
| クロム (Cr) | 17 - 19 % |
| マンガン (Mn) | 2 % |
| ニッケル (Ni) | 9 - 12 % |
| リン (P) | 0.05 % |
| ケイ素 (Si) | 1 % |
| 硫黄 (S) | 0.03 % |
※ チタン (Ti) は通常 5×(C+N) 最小、0.70% 最大で規定されます(ASTM A774では明示的なTi範囲記載なし、一般に 0.4-0.7% 程度)。
TP321の特徴とTP304/304L、TP347との使い分け
TP321は「高温用304」とも称され、500-800℃でのクリープ強度と感作化抵抗性が求められる用途(排気マニフォールド、熱交換器チューブ、炉部品、航空機エンジン排気系、触媒担体管等)で標準的に採用されます。TP304Lは溶接部の感作化対策として有効ですが、高温クリープ強度ではTP321に劣ります。TP347(Nb安定化)は溶接性がより良好で、高温酸化抵抗性もやや優れますが、コストと入手性でTP321が選ばれるケースが多いです。非磁性、優れた低温靭性、良好な溶接性・成形性を持ちます。
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