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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 °C7.9 - 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 °C195 GPaオーステナイト系ステンレス鋼の典型値
伸び(A50)23.0 °C40 %
ブリネル硬度23.0 °C217 HB
ロックウェルB硬度23.0 °C95 HRB
ポアソン比23.0 °C0.3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 °C77 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 °C515 - 690 MPa
降伏強さ23.0 °C205 MPa

熱的特性

特性温度値備考
熱膨張係数23.0 °C1.7E-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 °C440 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 °C11 - 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 °C8.5E-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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