UGI 4057 AIR：耐食性に優れた高性能マルテンサイト系ステンレス鋼

UGI 4057 AIRはニッケルを含有するマルテンサイト系ステンレス鋼です。15%のクロム含有量により、AISI 410や420などの従来のマルテンサイト系ステンレス鋼よりも高い耐食性を実現しています。Cr、Ni、Cの合金元素バランスが慎重に調整されており、オーステナイト化後にほぼ完全なマルテンサイト組織（残留オーステナイトとδフェライトは少量）を得て、十分な強度を発揮します。この鋼種は焼入れ焼き戻し状態で使用されることが多く、焼き戻し温度に応じて幅広い機械的特性が得られます。

微細構造と清浄度

焼入れ焼き戻し状態では、微細なクロム炭化物を伴う完全なマルテンサイト組織となります。δフェライトは熱間圧延とオーステナイト化によってほぼ完全に除去され（δフェライト分率5%未満を保証）、ASTM E45法Aに基づく以下のミクロ清浄度が保証されます。さらに高いミクロ清浄度が要求される用途向けに、ESR（電渣再溶解）精製版も用意されています。

種別		A		B		C		D
評価		薄	厚	薄	厚	薄	厚	薄	厚
		< 2	< 2	≦ 2	< 2	≦ 2	< 2	≦ 2	< 2

磁気特性

UGI 4057 AIRは室温から727°C（キュリー転移点）まで強磁性体です。その磁気特性は半硬質で、焼き戻しによって大きく変化します。焼き戻し温度による変化はデータシートのグラフを参照してください。

物理的特性

一般特性

特性	温度	値
密度	20 °C	7.71 g/cm³
	100 °C	7.69 g/cm³
	200 °C	7.66 g/cm³
	300 °C	7.64 g/cm³
	400 °C	7.60 g/cm³

機械的特性

特性	温度	値	備考
ヤング率	20 °C	215 GPa
	100 °C	212 GPa
	200 °C	205 GPa
	300 °C	200 GPa
	400 °C	190 GPa
ブリネル硬度		293.0	最小値

熱的特性

特性	値	備考
熱膨張係数	0.0000106 1/K	20〜100°C
	0.0000112 1/K	20〜200°C
	0.0000117 1/K	20〜300°C
	0.0000121 1/K	20〜400°C
比熱容量	460 J/(kg·K)
熱伝導率	25 W/(m·K)

電気的特性

特性	値
電気抵抗率	7×10⁻⁷ Ω·m

化学組成（質量%）

元素	含有量	備考
炭素	0.12〜0.20%
クロム	15.0〜17.0%
銅	0.5%	最大
マンガン	1.0%	最大
モリブデン	0.30%	最大
ニッケル	2.0〜3.0%
リン	0.025%	最大
ケイ素	1.0%	最大
硫黄	0.005%	最大

技術的特性

用途

UGI 4057 AIRは、設計において優れた耐食性が重要となる高応力部品に頻繁に使用されます。航空機用継手、ポンプ軸、バルブ部品などが典型的な用途です。また、圧力容器に関するEN 10272の要求事項にも適合しています。

耐食性

この合金は優れた大気耐食性を持ち、標準的なマルテンサイト系鋼種の中で最も耐食性に優れたグレードの一つです（マルテンサイト系では構造硬化型のUGIMA® 4542のみがより高い耐食性を持ちます）。また、特定の石油製品や有機製品にも耐性があります。

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

注記：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、攪拌の有無など）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、硬化、研磨など）に関連する多くの要因に依存します。塩化ナトリウム噴霧試験（ISO 9227）などの特定試験では、予防措置を講じる必要があります。例えば、試験片にマーキングラベルを貼ると（腐食の流れ出しを引き起こし、試験耐性時間を短縮する可能性がある）使用しないでください。

熱処理

UGI 4057 AIRの熱処理は2段階で構成されます：

• オーステナイト化：炭素を固溶させ、硬い過飽和マルテンサイトを得るための工程。950〜1030°Cの範囲で、保持時間30分以上で実施。冷却は結晶粒界析出（靭性に悪影響）を避けるため十分に速く、しかし焼入れ割れを避けるため速すぎないことが必要。部品サイズに応じて油焼入れ（中程度の激烈度）または空冷が可能。
• 焼き戻し：用途に合わせて機械的特性（強度/靭性のバランス）を調整する工程。顧客仕様により単一または二重焼き戻しが可能。オーステナイト化後の残留オーステナイト量が少ないため、UGI 4057 AIRは単一・二重いずれの焼き戻しにも対応可能。QT900の推奨焼き戻しルート：
  • 640°C/4時間/空冷 + 610°C/4時間/空冷（二重焼き戻し）
  • 650°C/4時間/空冷（単一焼き戻し）

焼なまし/軟化：完全焼なましは長時間の冷却が必要なため非現実的。代わりに以下の半焼なまし手順を採用可能：

• 比較的低温でオーステナイト化し球状化炭化物を形成（典型的に800°Cで2時間保持後、600°Cまで炉冷、以降空冷）
• 680〜700°Cで4時間の高温焼き戻し後、空冷

熱間加工

UGI 4057 AIRは鍛造に適しています。850°Cまでゆっくり加熱し、その後1150〜1180°Cまで速やかに加熱して、1180〜950°Cの範囲で鍛造します。鍛造後は200°Cでの応力除去熱処理、750〜850°Cでの軟化、または焼入れ焼き戻しが必要です。

製品形状と寸法

製品	形状	表面仕上げ	公差	サイズ（mm）
バー	丸	熱間圧延酸洗い	k13-k12	22-115
		旋削
		平滑旋削 ピーリング&研磨	h11-h10 h9	22-115
		センターレス研磨	h9-h8-h7	5-115
		冷間引抜き	h9	5-21

溶接

適切な予防措置を講じれば、UGI 4057 AIRは焼き戻し、焼入れ、軟化のいずれの状態でも、ほとんどのアーク溶接や抵抗溶接技術を適用可能です。

溶接後の低温割れを防止するため、UGI 4057 AIRは200〜300°Cに予熱し、パス間温度を最低200°Cに維持する必要があります。溶接後には650°Cでの焼き戻し熱処理も必要です。

充填材が必要な場合、UGI 4057 AIRと類似組成の充填ワイヤを推奨します（特に溶接金属の機械的特性を母材と同等にする必要がある場合）。そうでなければ、AWS E/ER310オーステナイト系ワイヤを使用可能です。

MIG溶接にはAr + 1〜3% CO₂またはO₂のシールドガスを推奨。水素含有ガスは使用不可。被覆アーク溶接棒は溶接前に乾燥させる必要があります。