EN 10222-5 X2CrNiN18-10（1.4311）ソリューションアニール鋼：窒素添加で高強度化したオーステナイト系ステンレス鋼
概要
X2CrNiN18-10（材料番号 1.4311）は、窒素添加により耐力を向上させ、その効果が高温でも持続するオーステナイト系 Cr-Ni ステンレス鋼です。この特性は圧力容器構造および軽量構造に活用されます。窒素含有により耐食性も向上し、感作状態でも粒界腐食に強い材料です。DIN 17440:1985-07 の X 2 CrNiN 18 10 と同等で、硝酸やその他の酸化性媒質に対する耐性があるため化学装置工学に適しています。圧力容器用材料として 300℃ まで認定（300℃ 超は個別認可）、良好な冷間成形性と鏡面仕上げ適性を持ち、優れた低温靭性により -270℃ までの極低温用途に適します。
主な特長
- 窒素添加（0.12–0.22%）による高耐力・高温強度保持
- 感作状態でも粒界腐食に強い
- 酸化性媒質（硝酸など）への優れた耐食性
- 圧力容器用材料として 300℃ まで認定
- 極低温（-270℃）まで靭性保持
- 良好な冷間成形性・鏡面仕上げ可能
- 軽量構造設計に有利（高耐力による肉厚薄減）
物理的特性
| 特性 | 温度 | 値 |
|---|---|---|
| 密度 | 20℃ | 7.90 – 7.93 g/cm³ |
機械的特性（20℃、ソリューションアニール状態）
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| ヤング率 | -100℃ | 206 GPa | |
| 20℃ | 196 – 200 GPa | ||
| 100℃ | 190 – 194 GPa | ||
| 200℃ | 182 – 186 GPa | ||
| 300℃ | 174 – 179 GPa | ||
| 400℃ | 166 – 172 GPa | ||
| 500℃ | 158 – 165 GPa | ||
| 600℃ | 150 GPa | ||
| 700℃ | 142 GPa | ||
| 800℃ | 134 GPa | ||
| 900℃ | 127 GPa | ||
| 1000℃ | 120 GPa | ||
| 伸び | 20℃ | 35 – 45% | |
| ポアソン比 | 23℃ | 0.30 | オーステナイト系ステンレス鋼の代表値 |
| せん断弾性率 | 23℃ | 77 GPa | オーステナイト系ステンレス鋼の代表値 |
| 引張強さ | 20℃ | 550 – 750 MPa | |
| 耐力 (Rp0.2) | 20℃ | 270 MPa | |
| 耐力 (Rp1.0) | 20℃ | 305 MPa |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 線膨張係数 | -100℃ | 1.49×10⁻⁵ 1/K | |
| 20℃ | 1.61×10⁻⁵ 1/K | ||
| 100℃ | 1.60 – 1.67×10⁻⁵ 1/K | ||
| 200℃ | 1.65 – 1.72×10⁻⁵ 1/K | ||
| 300℃ | 1.70 – 1.77×10⁻⁵ 1/K | ||
| 400℃ | 1.75 – 1.81×10⁻⁵ 1/K | ||
| 500℃ | 1.80 – 1.84×10⁻⁵ 1/K | ||
| 600℃ | 1.88×10⁻⁵ 1/K | ||
| 700℃ | 1.91×10⁻⁵ 1/K | ||
| 800℃ | 1.94×10⁻⁵ 1/K | ||
| 900℃ | 1.97×10⁻⁵ 1/K | ||
| 1000℃ | 2.00×10⁻⁵ 1/K | ||
| 長期使用温度範囲 | – | -270 – 300℃ | |
| 融点 | – | 1230 – 1480℃ | オーステナイト系ステンレス鋼の代表値 |
| 比熱容量 | -100℃ | 440 J/(kg·K) | |
| 20℃ | 472 – 500 J/(kg·K) | ||
| 100℃ | 487 J/(kg·K) | ||
| 200℃ | 503 J/(kg·K) | ||
| 300℃ | 512 J/(kg·K) | ||
| 400℃ | 520 J/(kg·K) | ||
| 500℃ | 530 J/(kg·K) | ||
| 600℃ | 541 J/(kg·K) | ||
| 700℃ | 551 J/(kg·K) | ||
| 800℃ | 559 J/(kg·K) | ||
| 900℃ | 565 J/(kg·K) | ||
| 1000℃ | 571 J/(kg·K) | ||
| 熱伝導率 | 20℃ | 14.3 – 15 W/(m·K) | |
| 100℃ | 15.8 W/(m·K) | ||
| 200℃ | 17.5 W/(m·K) | ||
| 300℃ | 19.0 W/(m·K) | ||
| 400℃ | 20.5 W/(m·K) | ||
| 500℃ | 21.9 W/(m·K) | ||
| 600℃ | 23.3 W/(m·K) | ||
| 700℃ | 24.6 W/(m·K) | ||
| 800℃ | 26.0 W/(m·K) | ||
| 900℃ | 27.4 W/(m·K) | ||
| 1000℃ | 28.8 W/(m·K) | ||
| 熱拡散率 | 20℃ | 3.8 mm²/s | |
| 100℃ | 4.0 mm²/s | ||
| 200℃ | 4.2 mm²/s | ||
| 300℃ | 4.6 mm²/s | ||
| 400℃ | 4.8 mm²/s | ||
| 500℃ | 4.9 mm²/s | ||
| 600℃ | 5.0 mm²/s | ||
| 700℃ | 5.3 mm²/s | ||
| 800℃ | 5.6 mm²/s | ||
| 900℃ | 5.9 mm²/s | ||
| 1000℃ | 6.0 mm²/s |
電気的特性
| 特性 | 温度 | 値 |
|---|---|---|
| 電気抵抗率 | 20℃ | 7.1×10⁻⁷ Ω·m |
| 100℃ | 7.76×10⁻⁷ Ω·m | |
| 200℃ | 8.49×10⁻⁷ Ω·m | |
| 300℃ | 9.14×10⁻⁷ Ω·m | |
| 400℃ | 9.71×10⁻⁷ Ω·m | |
| 500℃ | 1.02×10⁻⁶ Ω·m | |
| 600℃ | 1.07×10⁻⁶ Ω·m | |
| 700℃ | 1.10×10⁻⁶ Ω·m | |
| 800℃ | 1.14×10⁻⁶ Ω·m | |
| 900℃ | 1.17×10⁻⁶ Ω·m | |
| 1000℃ | 1.19×10⁻⁶ Ω·m |
化学組成（質量%）
| 元素 | 含有量 |
|---|---|
| 炭素 (C) | ≤ 0.03% |
| クロム (Cr) | 17.0 – 19.5% |
| マンガン (Mn) | ≤ 2.0% |
| ニッケル (Ni) | 8.5 – 11.5% |
| 窒素 (N) | 0.12 – 0.22% |
| リン (P) | ≤ 0.05% |
| ケイ素 (Si) | ≤ 1.0% |
| 硫黄 (S) | ≤ 0.015% |
主要用途
- 圧力容器・配管（300℃ まで）
- 化学プラント装置（硝酸・酸化性媒質環境）
- 極低温設備（-270℃ まで：LNG、液化ガスタンク）
- 軽量構造部材（高耐力を活かした肉厚薄減）
- 食品・医薬品製造装置
- 建築構造・装飾（鏡面仕上げ）
類似鋼種との比較
| 鋼種 | 材料番号 | Mo含有 | N含有 | 耐力 Rp0.2 (MPa) | 主な特長 |
|---|---|---|---|---|---|
| X2CrNiN18-10 | 1.4311 | – | 0.12–0.22% | 270 | N添加で高強度、Moなし、酸化性媒質に強い |
| X2CrNiMo17-12-2 | 1.4404 | 2.0–2.5% | ~0.11% | 190 | Mo添加で塩化物耐性、標準的316L |
| X2CrNiMoN17-13-3 | 1.4429 | 2.5–3.0% | 0.12–0.22% | 280 | Mo+Nで最高耐食・高強度 |
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