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

最高レベルの高温酸化抵抗性（連続1150℃、断続1035℃）
高Cr（24–26%）・高Ni（19–22%）で致密なCr₂O₃酸化皮膜形成
優れた炭化・窒化・硫化抵抗性
低炭素で溶接性良好、感作化抵抗性向上
固溶化処理後は非磁性
優れた高温クリープ強度・破断強度
熱疲労・熱衝撃抵抗性に優れる

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 MPa	JIS最小値：520 MPa以上
0.2%耐力	205 MPa	JIS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℃	450	170	35
400℃	400	140	30
600℃	350	120	25
800℃	250	90	20
1000℃	130	55	25
1100℃	70	35	35

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℃	85	70	45
700℃	50	40	25
800℃	30	22	13
900℃	18	12	7
1000℃	10	6	3

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	20–100℃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	SUS310S	SUS310H (高炭素)
C	≤0.08	0.04–0.10
Si	≤1.50	≤1.50
Mn	≤2.00	≤2.00
P	≤0.045	≤0.045
S	≤0.030	≤0.030
Ni	19.00–22.00	19.00–22.00
Cr	24.00–26.00	24.00–26.00

主要用途

最高温度炉部品：焼結炉マフル、レディアルバー、ローラーハース、バーナーノズル
石油化学・精製：蒸気改質炉チューブ（900–1000℃）、パイロリシスコイル、エチレンクラッキングチューブ
熱処理治具：真空炉・雰囲気炉用バスケット、トレイ、ワイヤーメッシュ、フィクスチャー
廃棄物焼却・発電：焼却炉グレート、過熱器チューブ、サイクロン部品
ガラス・セラミック製造：溶解槽電極、バーナー、成形金型
航空宇宙：ジェットエンジン排気ダクト、アフターバーナー部品
水素製造・アンモニア合成：改質器チューブ、合成ループ高温配管

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	≤0.08	1050℃	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	≤0.08	1150℃	最高酸化抵抗、炭化/硫化耐性	改質炉、焼結炉、極限高温環境
SUS310H	0.04–0.10	1150℃	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。

使用温度が700–900℃帯域の場合、運転時間・熱履歴評価必須
定期的な靭性確認（シャルピー試験、硬度測定）推奨
σ相析出後は再固溶化処理（1100℃以上急冷）で回復可能だが、現場施工困難

溶接・接合

フィラー：SUS310L（ER310）、またはSUS309L（異種金属接合時）
熱入力管理：層間温度150℃以下、低熱入力推奨
バックシールド：アルゴン裏波必須（酸化防止）
溶接後熱処理：原則不要、応力除去のみ低温（300–400℃）短時間可
異種金属溶接（炭素鋼・低合金鋼）：SUS309L/309MoLフィラー、バタリング推奨

高温使用時の材料選定フロー

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