ASTM A774 TP347 ニオブ安定化オーステナイト系ステンレス鋼:特性と用途
ASTM A774 TP347 ニオブ安定化オーステナイト系ステンレス鋼
ASTM A774 TP347は、ニオブ(Nb、コロンビウム)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。ニオブが炭素と結合してニオブ炭化物(NbC)を形成し、クロム炭化物の粒界析出を防止します。TP321(Ti安定化)と同等の感作化抵抗性を持ちながら、溶接性に優れ(溶接金属中でのNbC形成がTiCより制御しやすい)、高温酸化抵抗性もわずかに優れます。ASME Boiler and Pressure Vessel Codeでも高温用途で広く認定されています。
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 | 202 HB | |
| ロックウェルB硬度 | 23.0 °C | 92 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 % |
※ ニオブ (Nb) は通常 10×C 最小、1.0% 最大で規定されます(ASTM A774では明示的なNb範囲記載なし、一般に 0.6-1.0% 程度)。
TP347の特徴とTP321、TP304Hとの使い分け
TP347はTP321の改良版として開発され、溶接性・高温酸化性・クリープ破壊強度で優位性を持ちます。特に溶接構造物では、チタンが溶接熱で酸化・窒化されやすく安定化効果が低下するのに対し、ニオブは溶接金属中でも有効に機能します。800℃以上の高温酸化環境では、Nb添加による酸化スケール密着性向上効果が見られます。主用途は、石油精製・石油化学プラントの高温配管・反応器内部品、発電ボイラ過熱器・再熱器チューブ、航空機エンジン排気系、核燃料再処理設備などです。非磁性、優れた低温靭性、良好な成形性を持ちます。TP304H(高炭素304)は安定化元素を持たず感作化リスクがあるため、溶接を伴う高温用途ではTP347/321が必須です。
金属
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