JIS G4304 SUS304N1 ステンレス鋼：固溶化処理材の特性と窒素強化グレード
JIS G4304 SUS304N1 ステンレス鋼の概要
SUS304N1は、標準的なSUS304（C ≤ 0.08%）に窒素（N: 0.10–0.25%）を添加し、固溶強化により高強度化を図ったグレードです。JIS G4304規格準拠、固溶化処理状態の特性を示します。SUS304LNが低炭素ベースであるのに対し、SUS304N1は標準炭素ベースのため、高温強度をある程度維持しつつ常温強度を向上させたバランス型グレードです。
主な特徴
- 窒素固溶強化でSUS304比 約1.3倍の耐力（275 MPa）を実現
- 標準炭素（C ≤ 0.08%）で高温強度を確保
- 耐食性：SUS304と同等（窒素は耐孔食性向上に寄与）
- 成形性：SUS304よりやや劣る（伸び35%、加工硬化大）
- 固溶化処理後は非磁性
- 溶接性：良好（ただし厚板では感作化注意、SUS308Lフィラー推奨）
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 |
| 0.2%耐力 | 275 MPa | JIS最小値：275 MPa以上（SUS304比+34%） |
| 伸び（A5） | 35 % | JIS最小値：35%以上（SUS304より5%低い） |
| 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）
N1/N2シリーズとLNグレードの比較
| グレード | C | N | 引張強さ | 耐力 | 伸び | 主用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SUS304 | ≤0.08 | ≤0.10 | ≥520 | ≥205 | ≥40 | 汎用 |
| SUS304L | ≤0.03 | ≤0.10 | ≥480 | ≥175 | ≥40 | 溶接構造 |
| SUS304LN | ≤0.03 | 0.10–0.25 | ≥550 | ≥245 | ≥40 | 高強度溶接構造 |
| SUS304N1 | ≤0.08 | 0.10–0.25 | ≥550 | ≥275 | ≥35 | 高強度・高温兼用 |
| SUS304N2 | ≤0.08 | 0.15–0.30 | ≥690 | ≥345 | ≥35 | 最高強度 |
用途と適用例
- 高圧配管・圧力容器（薄肉化設計）
- 化学プラント構造部材（高温・高圧併存環境）
- 建築構造材（柱・梁の薄板化、耐震補強）
- 輸送機器（鉄道車体構造材、タンクローリー）
- 熱交換器伝熱管（高圧・耐食性両立）
設計上のポイント
- 高温使用時：500℃以上では窒素強化効果が低下するため、クリープ強度はSUS304並みとして設計
- 成形加工：加工硬化大、伸び低いため、中間焼鈍頻度を増やすか、成形性重視ならSUS304LN検討
- 溶接：炭素0.08%あるため、厚板多層溶接では感作化対策（低熱入力、バックシールド、SUS308Lフィラー）必須
- 磁性：冷間加工でSUS304より強磁性化しやすい（マルテンサイト誘発しやすい）
金属
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