UGI® 4542 H900：高強度・耐食性マルテンサイト系析出硬化ステンレス鋼

概要

UGI® 4542（17-4PH相当）は、高強度、高靭性、良好な耐食性の組み合わせが要求される部品に使用される析出硬化（PH）型マルテンサイト系ステンレス鋼です。この鋼種の特筆すべき点は、オーステナイト系ステンレス鋼1.4301/1.4307（304/304L）に匹敵する優れた耐食性を備えながら、熱処理により幅広い機械的特性を実現できることです。

その性能は冶金状態に基づいており、高い引張強さが要求される用途から、高い衝撃強度が必要な用途まで対応可能です。微細組織はマルテンサイトを主体とし、一部にフェライトストリンガーを含みます。冶金状態によっては残留オーステナイトや銅析出物が微細組織の一部を構成することもあります。

UGI® 4542は強磁性材料であり、その特性は冶金状態、ひいては適用される熱処理によって大きく異なります。

物理的特性

一般特性

特性	値
密度	7.86 g/cm³

機械的特性（H900状態、ASTM A564準拠）

特性	値	備考
弾性係数	197 GPa
伸び	10 %	最小値
ブリネル硬さ	388 HB	最小値
ロックウェルC硬さ	40 HRC	最小値
絞り	40 %	最小値
引張強さ	1310 MPa	最小値

熱的特性

特性	値
線膨張係数	1.09E-5 1/K
熱伝導率	17 W/(m·K)

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

技術的特性と加工情報

適用分野

• レジャー用船舶（プロペラシャフト、金具）
• 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オーステナイト系鋼と同等の優れた耐食性を示します。この鋼の構造により、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、侵食腐食に対する優れた耐性も特筆されます。

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（船舶用途での短時間浸漬、液体が溜まる箇所など）では、不活性シリコンシールで絶縁することで良好な保護効果が得られます。

推奨脱汚処理

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

環境別耐食性評価

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	平均的
炭酸ナトリウム	平均的
NaCl（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。

• 焼鈍：1030〜1050℃で焼鈍後、硬度約35 HRCの軟らかいマルテンサイト組織になります。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）。
• 析出硬化：焼鈍後、中温焼き戻しにより硬化可能です。最大硬度約42 HRC（衝撃値3 daJ/cm²）は、480℃前後で1時間の焼き戻しで得られます。
• 軟化処理：適用規格で定められた指示に従い、550〜760℃で焼き戻しを行います。この軟化処理後に再硬化するには、再度焼鈍を行ってから中温焼き戻し処理が必要です。
• 鍛造品への適用：焼鈍済み棒鋼は部品として中温焼き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→中温焼き戻しの順序が必要です。

熱間加工

鍛造に適しています。再加熱1150〜1200℃、鍛造温度1200〜950℃。冷却は空冷、水冷、油冷のいずれも可能。得られた部品は以下の状態で使用可能：

• 焼鈍状態（250〜300℃で1〜2時間の膨張処理付き）
• 硬化状態（任意で焼鈍＋480℃で1時間焼き戻し）
• 軟化状態（任意で焼鈍＋規格で定められた焼き戻し）

溶接

UGI® 4542は、予熱なしでMIG、TIG、レーザー、抵抗溶接、電子ビーム溶接が可能です（充填材あり/なし両対応）。溶接部は焼鈍組織となるため、膨張処理（250〜300℃で1〜2時間）または硬化/軟化処理を推奨します。充填材なしまたは同質充填材使用時は、母材と同等の機械的特性が得られます。高耐力鋼特有の注意点として、ノッチや急激な断面変化を避ける設計が必要です。

充填材あり溶接（MIG）推奨条件：

• シールドガス：Ar+1%CO₂ または Ar+1-2%O₂（H₂、N₂含有ガスは避ける）
• 溶接ワイヤ：ER308LSi (1.4316) または同質充填材630 (17-4PH)

製品形状

製品	形状	表面仕上げ	公差	サイズ (mm)
バー	丸棒	スムース旋削	k12 - k13	22 - 115
		ピーリング＆研磨	h11 - h10 - h9	22 - 115