JIS G4304 SUS304LN ステンレス鋼：固溶化処理材の特性と高強度低炭素グレード
JIS G4304 SUS304LN ステンレス鋼の概要
SUS304LNは、SUS304L（低炭素）に窒素（N: 0.10–0.25%）を添加し、固溶強化によって強度を向上させたグレードです。JIS G4304規格準拠、固溶化処理状態の特性を示します。低炭素による溶接性・耐粒界腐食性を維持しながら、SUS304/304Lより高い強度を実現し、薄肉化・軽量化設計を可能にします。
主な特徴
- 窒素固溶強化により、SUS304L比で約1.3倍の耐力・引張強さ
- 低炭素（C ≤ 0.03%）で溶接後感作化防止
- SUS304L同等の優れた耐食性・成形性
- 固溶化処理後は非磁性
- 極低温（-196℃）まで優れた靭性保持
- ASME SA-240 Grade 304LNとして圧力容器規格に規定
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 | 550 MPa | JIS最小値：550 MPa以上（SUS304同等） |
| 0.2%耐力 | 245 MPa | JIS最小値：245 MPa以上（SUS304比+20%） |
| 伸び（A5） | 40 % | JIS最小値：40%以上 |
| ブリネル硬度 | 217 HB | 最大値：217 HB以下 |
| ロックウェルB硬度 | 95 HRB | 最大値：95 HRB以下 |
| ビッカース硬度 | 220 HV | 最大値：220 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）
強度比較：SUS304 / 304L / 304LN
| 特性（23℃） | SUS304 | SUS304L | SUS304LN |
|---|---|---|---|
| 引張強さ (MPa) | ≥520 | ≥480 | ≥550 |
| 0.2%耐力 (MPa) | ≥205 | ≥175 | ≥245 |
| 伸び A5 (%) | ≥40 | ≥40 | ≥40 |
| 炭素 (C) | ≤0.08 | ≤0.03 | ≤0.03 |
| 窒素 (N) | ≤0.10 | ≤0.10 | 0.10–0.25 |
| 溶接性 | 良（厚板注意） | 優 | 優 |
| 高温強度 | 良 | 劣る | 劣る（N析出硬化消失） |
用途と適用例
- 圧力容器・貯蔵タンク（薄肉化・軽量化設計）
- 化学プラント高圧配管・熱交換器
- LNG・液体水素タンク（極低温靭性+高強度）
- 海洋構造物・オフショア設備
- 建築構造材（薄板化によるコスト低減）
- 輸送機器（鉄道タンク車、ローリータンク）
設計上のメリット
- 肉厚低減：同一設計圧力で約15–20%の肉厚削減可能
- 重量削減：材料費・輸送費・施工費のトータルコスト低減
- 溶接性維持：低炭素のため、SUS304L同等の溶接施工性
- 耐食性維持：窒素は耐孔食性を向上させる効果もあり（PREN値向上）
注意点
- 高温（>400℃）では窒素の固溶強化効果が低下（析出硬化消失）
- 窒素添加材は製鋼工程管理が重要（N含有量バラツキ抑制）
- 極低温用途では、シャルピー衝撃試験要件確認必要
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