UGI® 4542 +P1070/H1025：高強度・耐食性に優れた析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼

概要

UGI® 4542は、高強度、高靭性、優れた耐食性を兼ね備えた部品に使用されるPH（析出硬化）型マルテンサイト系ステンレス鋼です。この鋼種の最大の特徴は、オーステナイト系ステンレス鋼である1.4301/1.4307（304/304L）と同等の優れた耐食性を持ちながら、熱処理により幅広い機械的特性を実現できる点にあります。

冶金的状態に基づく性能により、高い引張強度が要求される用途から、高い衝撃強度が必要な用途まで幅広く対応可能です。組織はマルテンサイトを主体とし、一部にフェライトのストリンガーが見られます。冶金的条件によっては残留オーステナイトや銅析出物を含むこともあります。UGI® 4542は強磁性材料であり、その特性は冶金的状態、すなわち適用される熱処理によって異なります。

物理的性質

項目	値
密度	7.86 g/cm³

機械的性質

項目	温度	値	備考
シャルピー衝撃値（Vノッチ）	-	20 J	最小値、ASTM A564
弾性率	-	197 GPa	-
伸び	-	10.0 - 12.0 %	最小値、ASTM A564、EN 10088-3
疲労強さ（10⁷サイクル）	20 °C	620 MPa	+P1070条件
疲労強さ（10⁷サイクル）	300 °C	520 MPa	+P1070条件
疲労強さ（10⁸サイクル）	20 °C	500 MPa	+P1070条件
疲労強さ（10⁸サイクル）	300 °C	415 MPa	+P1070条件
ブリネル硬度	-	331 HBW	最小値、ASTM A564
ロックウェルC硬度	-	35.0 HRC	最小値、ASTM A564
絞り	-	45.0 %	最小値、ASTM A564
引張強さ	-	1070 - 1270 MPa	最小値、ASTM A564、EN 10088-3

化学組成

元素	含有量（%）	備考
炭素 (C)	0.06	最大
クロム (Cr)	15.0 - 16.5	-
銅 (Cu)	3.0 - 4.0	-
マンガン (Mn)	1.0	最大
モリブデン (Mo)	0.5	最大
ニッケル (Ni)	4.0 - 5.0	-
ニオブ (Nb)	0.45	最大、最小：5×C%
リン (P)	0.03	最大
ケイ素 (Si)	0.60	最大
硫黄 (S)	0.03	最大

技術的特性

適用分野

• レジャー用マリンクラフト（プロペラシャフト、金具類）
• 食品加工（搬送・移送装置）
• エネルギー生産（原子力発電所）
• 建設および自動車産業

耐食性

UGI® 4542は、ほとんどの腐食環境において18Cr-8Ni系オーステナイト鋼と同等の優れた耐食性を示します。この鋼の組織は粒界腐食に対して不感であり、疲労腐食および応力腐食割れに対しても高い耐性を持ちます。さらに、高い機械的特性と耐食性の組み合わせにより、優れた侵食耐食性も備えています。

ステンレス鋼と卑な材料（アルミニウム、普通鋼）の組み立てが大気環境下で使用される場合、環境電解質が存在しないためガルバニック腐食のリスクはありません。しかし、「クリティカル」なケース、例えば船舶用途（ステンレス/アルミニウム組立の短時間浸漬、液体が溜まる箇所）では、不活性シリコンシールで組み立てを絶縁することで、この種の腐食に対する良好な保護効果が得られます。

必要に応じて、以下の脱汚染処理を推奨します：

• 52%硝酸（36°ベーメ）1体積
• 水 1体積
• 常温
• 短時間
• 処理完了後、十分に洗浄

ステンレス鋼の耐食性は、腐食性雰囲気の組成（塩化物濃度、酸化剤の有無、温度、pH、撹拌の有無等）および材料の調製状態（金属微粒子のない表面、表面仕上げ、加工硬化、研磨等）に依存します。食塩水噴霧試験（JIS K 2371 / ISO 9227相当）などの特定試験では、試験片にマーキングラベルを貼らない（腐食流出の原因となり耐食時間を短縮するため）などの予防措置を講じる必要があります。以下の表は各環境での性能目安を示します。

環境	挙動
硝酸	良好
リン酸	制限付き使用
硫酸	制限付き使用
酢酸	普通
炭酸ナトリウム	普通
NaCl（食塩水噴霧）	良好
湿気	優秀
海水	制限付き使用
油/ガス	制限付き使用

熱処理

ASTM A564/A564MおよびEN 10088-3に準拠します。

1030〜1050℃で焼鈍した後、UGI® 4542は軟質マルテンサイト組織となり、硬度は約35 HRCになります。この状態で使用する場合、250〜300℃で1〜2時間の膨張処理を推奨します（機械的特性への影響は無視できるレベルです）。

この析出硬化鋼の特徴は、焼鈍後に中温焼戻しで硬化できる点です。約480℃で1時間焼戻すことで、最大硬度約42 HRC（衝撃値3 daJ/cm²）が得られます。

軟化処理：適用規格で定められた指示に従い、550〜760℃で焼戻しを行います。この軟化処理後に再硬化させるには、再度焼鈍してから中温焼戻し処理を行う必要があります。

焼鈍済み棒鋼は部品として中温焼戻し硬化に適しています。軟化済み棒鋼から切り出した部品を硬化させるには、再度焼鈍操作を行った後、中温焼戻し処理を施す必要があります。

熱間成形

UGI® 4542は鍛造に適しています。再加熱は1150〜1200℃、鍛造は1200〜950℃で行います。冷却は空冷、水冷、油冷のいずれでも可能です。このようにして得られた部品は以下の状態で使用できます：

• 焼鈍状態（250〜300℃で1〜2時間の膨張処理付き）
• 硬化状態（任意の焼鈍＋480℃で1時間の焼戻し）
• 軟化状態（任意の焼鈍＋規格で定められた焼戻し、所望の機械的特性レベルによる）

溶接

UGI® 4542は、予熱なしでMIGおよびTIG溶接が可能です。充填材あり・なしのいずれでも、レーザー、抵抗、電子ビーム溶接も適用できます。

充填材の有無にかかわらず、溶接部は焼鈍組織となるため、膨張処理（250〜300℃で1〜2時間）または上記の硬化・軟化処理を施すことが望ましいです。

充填材なし、または同質充填材で溶接した場合、得られる溶接部の機械的特性は母材と同等になり得ます。また、高耐力鋼全般に共通する注意点として、溶接設計ではノッチや急激な断面変化を避ける必要があります。

充填材を使用する溶接： MIG溶接では、Ar+1%CO₂または1〜2%O₂混合ガスをシールドガスとして推奨します。H₂やN₂を含むガスは避けてください。充填材としての溶接ワイヤーには、ER308LSi（1.4316）または同質充填材の630（17-4PH）が使用できます。

製品形態

製品	形状	表面仕上げ	公差	サイズ（mm）
棒鋼	丸棒	スムース旋削	k12 - k13	22 - 115
		ピーリング＆研磨	h11 - h10 - h9	22 - 115
		センターレス研削	h9 - h8 - h7	5 - 115
		冷間引抜き	h9	5 - 21