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JIS G4304 SUS310S ステンレス鋼:固溶化処理材の特性と最高耐熱グレード

JIS G4304 SUS310S ステンレス鋼の概要

SUS310Sは、25%クロム・20%ニッケルを含む最高レベルの耐熱オーステナイト系ステンレス鋼です。JIS G4304規格準拠、固溶化処理状態の特性を示します。「S」は低炭素(C ≤ 0.08%)を示し、溶接性と耐粒界腐食性を確保したグレードです。1150℃までの連続使用に耐え、炭化雰囲気・硫化雰囲気でも優れた耐食性を発揮する、最も過酷な高温環境向けの標準材料です。

主な特徴

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520 MPaJIS最小値:520 MPa以上
0.2%耐力205 MPaJIS最小値:205 MPa以上
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

高温機械的特性(参考値、固溶化処理材)

温度引張強さ (MPa)0.2%耐力 (MPa)伸び (%)
200℃45017035
400℃40014030
600℃35012025
800℃2509020
1000℃1305525
1100℃703535

クリープ特性(参考値、10万時間破断応力)

温度SUS310S (MPa)SUS309S (MPa)SUS304 (MPa)
600℃857045
700℃504025
800℃302213
900℃18127
1000℃1063

熱的特性

特性温度値備考
線膨張係数23℃1.7–1.9 × 10⁻⁵ 1/K20–100℃平均、高温で増大(1000℃で約1.9×10⁻⁵)
融点—1230–1480 ℃固相線–液相線
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)温度上昇で増大(1000℃で約25 W/m·K)

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(1050–1150℃急冷)

化学成分(代表値、質量%)

元素SUS310SSUS310H (高炭素)
C≤0.080.04–0.10
Si≤1.50≤1.50
Mn≤2.00≤2.00
P≤0.045≤0.045
S≤0.030≤0.030
Ni19.00–22.0019.00–22.00
Cr24.00–26.0024.00–26.00

主要用途

SUS309S / 310S / 310H の使い分け

グレードC連続使用限界特徴主用途
SUS309S≤0.081050℃コストメリット大、汎用耐熱一般工業炉、熱処理治具、排気系
SUS310S≤0.081150℃最高酸化抵抗、炭化/硫化耐性改質炉、焼結炉、極限高温環境
SUS310H0.04–0.101150℃高温クリープ強度重視高応力高温構造物、改質炉チューブ

設計・製作上の重要ポイント

σ相脆化対策

600–900℃で長期曝露するとσ相(FeCr金属間化合物)析出し、靭性大幅低下。

溶接・接合

高温使用時の材料選定フロー

  1. 使用温度・雰囲気(酸化/炭化/硫化/水蒸気)を特定
  2. 要求寿命・クリープ許容応力から必要肉厚算定
  3. 熱疲労・熱衝撃サイクル評価
  4. σ相析出リスク評価(温度×時間)
  5. SUS309S / 310S / 310H / 高Crフェライト系(446等) / Ni基合金(600/601/800H) から選定

関連規格・代替材料

金属

  1. JIS G4304 SUS317J3L 固溶化処理材 – 高耐食オーステナイト系ステンレス鋼
  2. SUS310S ステンレス鋼(JIS G4305)– 固溶化処理済み
  3. JIS G4304 SUS890L ステンレス鋼 溶体化処理:主要特性と仕様
  4. JIS G4304 SUSXM15J1 ステンレス鋼 溶体化処理:特性と性能概要
  5. JIS G4304 SUSXM7 溶体化処理ステンレス鋼:包括的特性データ
  6. JIS G4304 SUS316N ステンレス鋼 – 固溶化処理による優れた性能
  7. JIS G4304 SUS316Ti ステンレス鋼 – 固溶化処理特性
  8. JIS G4304 SUS317 ステンレス鋼 – 固溶化処理特性
  9. JIS G4304 SUS317J1 ステンレス鋼 – 固溶化処理特性と性能
  10. JIS G4304 SUS317J2 ステンレス鋼 – 固溶化処理および試験済み
  11. JIS G4304 SUS317L ステンレス鋼 – 固溶化処理後の主要特性