JIS G4304 SUS304L ステンレス鋼:固溶化処理材の特性と溶接用低炭素グレード
JIS G4304 SUS304L ステンレス鋼の概要
SUS304Lは、SUS304の炭素含有量を0.03%以下に制限した低炭素グレードです。JIS G4304規格準拠、固溶化処理状態の特性を示します。溶接熱影響部での炭化クロム析出(感作化)を防止し、溶接後の粒界腐食抵抗性を確保するためのグレードとして、溶接構造物の標準材料となっています。
主な特徴
- 低炭素(C ≤ 0.03%)により、溶接後感作化を防止
- SUS304と同等の耐食性・成形性・溶接性
- 固溶化処理後は非磁性
- 高温強度はSUS304より劣る(500℃以上でのクリープ強度低下)
- ASME規格ではSA-240 Grade 304Lとして規定、圧力容器に広く採用
物理的・機械的・熱的・電気的特性
一般物性(23℃)
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 密度 | 7.9 – 8.2 g/cm³ | オーステナイト系として典型的 |
機械的特性(23℃、固溶化処理後)
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| ヤング率(弾性率) | 195 GPa | オーステナイト系として典型的 |
| 引張強さ | 480 MPa | JIS最小値:480 MPa以上(SUS304より40 MPa低い) |
| 0.2%耐力 | 175 MPa | JIS最小値:175 MPa以上(SUS304より30 MPa低い) |
| 伸び(A5) | 40 % | JIS最小値:40%以上 |
| ブリネル硬度 | 187 HB | 最大値:187 HB以下 |
| ロックウェルB硬度 | 90 HRB | 最大値:90 HRB以下 |
| ビッカース硬度 | 200 HV | 最大値:200 HV以下 |
| ポアソン比 | 0.30 | オーステナイト系として典型的 |
| せん断弾性率 | 77 GPa | オーステナイト系として典型的 |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 線膨張係数 | 23℃ | 1.7–1.9 × 10⁻⁵ 1/K | オーステナイト系として典型的 |
| 融点 | — | 1230–1480 ℃ | オーステナイト系として典型的 |
| 比熱容量 | 23℃ | 440 J/(kg·K) | オーステナイト系として典型的 |
| 熱伝導率 | 23℃ | 11–21 W/(m·K) | オーステナイト系として典型的 |
電気的特性(23℃)
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 電気抵抗率 | 8.5 × 10⁻⁷ Ω·m | オーステナイト系として典型的 |
製造履歴
処理状態:固溶化処理済み(1010–1150℃急冷)
SUS304とSUS304Lの使い分け
| 判断基準 | SUS304選定 | SUS304L選定 |
|---|---|---|
| 板厚・溶接 | 薄板(≤3mm)または溶接なし | 厚板(>3mm)溶接構造、多層溶接 |
| 高温使用 | 400–550℃での強度必要 | 350℃以下、または溶接優先 |
| 圧力容器規格 | ASME SA-240 Gr.304 | ASME SA-240 Gr.304L(二重証明材も可) |
| コスト | 標準 | 同等〜わずかに高 |
二重証明材(Dual Certified: 304/304L)
市場の大半は「SUS304/304L二重証明材」として供給されており、両グレードの要求を満たします。化学成分:C ≤ 0.030%、機械的特性:SUS304最小値(引張520 MPa、耐力205 MPa)をクリアしています。設計上はSUS304Lとして扱い、高温強度が必要な場合のみSUS304値を使用可能です。
主要用途
- 化学プラント配管・タンク・熱交換器(溶接構造)
- 圧力容器・貯蔵タンク(ASME/JIS規格対応)
- 食品・医薬製造設備(溶接配管、タンク、撹拌機)
- 水処理・海水淡水化プラント配管
- 建築構造材(溶接柱・梁、耐火被覆付き)
- LNG・極低温タンク(-162℃対応、靭性確保)
熱処理・溶接のポイント
- 固溶化処理:1010–1150℃急冷(炭化物完全溶解)
- 感作化温度域:450–850℃を素早く通過(溶接冷却速度管理)
- 溶接フィラー:SUS308L(低炭素)、またはSUS308LSi
- 溶接後熱処理:原則不要(応力除去のみ低温で実施可)
金属
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