UGI 4418 AIR ステンレス鋼 - 高強度・極低温対応、航空宇宙グレード

概要

UGI 4418 AIRは、ニッケル添加の低炭素超マルテンサイト系ステンレス鋼で、航空宇宙市場向けに特別に設計されています。高い機械的強度と優れた靭性、従来の高炭素Fe-Cr-Cマルテンサイト鋼を大きく上回る優れた耐食性を兼ね備えています。極低温特性にも優れています。

焼入れ焼き戻し状態では、微細組織は主に焼き戻しマルテンサイトで構成されます（材料ページ右側の図参照）。直径と熱処理条件により、フェライト（5%未満）と残留オーステナイトの痕跡を含む場合があります。

微細清浄度保証値（ASTM E45法Aによる評価）は以下の通りです：

鋼種	ピット電位 (mV/ECS) ±20 mV
1.4006 (AISI 410)	185
1.4307 (AISI 304L) (S=0.02%)	400
1.4542 (17-4-PH AISI 630)	380
1.4418 (UGI 4418 AIR)	375

電気溶解再溶解（ESR）版も利用可能です。UGI 4418 AIRは磁化可能です。

物理的特性

特性	値
密度	7.7 g/cm³

機械的特性

特性	温度	値	備考
弾性率	20 °C	200 GPa	-
弾性率	100 °C	195 GPa	-
弾性率	200 °C	185 GPa	-
弾性率	300 °C	175 GPa	-
弾性率	400 °C	170 GPa	-
硬度（ブリネル）	-	293 HBW	最大値、直径≤200mm

熱的特性

特性	値	温度範囲
熱膨張係数	10.3×10⁻⁶ 1/K	20〜100°C
熱膨張係数	10.8×10⁻⁶ 1/K	20〜200°C
熱膨張係数	11.2×10⁻⁶ 1/K	20〜300°C
熱膨張係数	11.6×10⁻⁶ 1/K	20〜400°C
比熱容量	430 J/(kg·K)	-
熱伝導率	15 W/(m·K)	-

電気的特性

特性	値
電気抵抗率	8×10⁻⁷ Ω·m

化学組成

元素	含有量	備考
炭素 (C)	0.06%	最大
クロム (Cr)	15.0〜17.0%	-
銅 (Cu)	0.5%	最大
マンガン (Mn)	1.5%	最大
モリブデン (Mo)	0.8〜1.2%	-
ニッケル (Ni)	4.0〜5.0%	-
窒素 (N)	0.02%	最小
リン (P)	0.03%	最大
ケイ素 (Si)	0.6%	最大
硫黄 (S)	0.005%	最大

技術的特性

用途分野

• ファスナー
• 回転部品
• 継手・コネクタ
• ブレーキピストン
• 構造部品
• シャフト・ピン
• タンク

冷間成形

バー引抜、ワイヤ引抜、成形、プロファイリングなどの従来の冷間加工プロセスで成形可能です。高い機械的特性のため特別な注意が必要です。冷間成形作業中または後に、軟化のための焼鈍が必要となる場合があります。高レベルの変形の場合、完全な焼入れ焼き戻しプロセスを推奨します。

耐食性

高Ni、高Cr、高Mo、低Cにより優れた耐食性を持ちます。

局部腐食

点食腐食：ISO 15158-2014に従い、0.02M NaCl溶液（23°C）でピット電位を測定。UGI 4418 AIRは13%Crマルテンサイト鋼（1.4006タイプ）よりはるかに優れた点食耐食性を示し、1.4542および1.4307（S=0.020%）と同等です。

粒界腐食：組織と組成により、粒界腐食に対して不感です。

熱処理

軟化

化学組成により変態点（Ac1）が非常に低いため軟化は困難です。一般的に600〜650°Cで焼鈍を行います。

焼入れ

1010〜1060°Cでオーステナイト化後、油冷（小断面は空冷）。焼入れ後は常温に戻ったらできるだけ早く焼き戻しを行い、焼入れ割れリスクを低減します。

焼き戻し

要求機械的特性に応じて焼き戻し温度を調整：

• QT 900レベル：550〜620°Cで焼き戻し
• QT 1100およびQT 1150レベル：375〜405°Cで焼き戻し

焼き戻し時間は一般的に2〜4時間、空冷または油冷。二段焼き戻しでさらに軟化可能。400〜450°Cの温度範囲は金属脆化を招くため避けるべきです（材料ページ右側のチャート参照）。

熱間成形

鍛造

1150〜1200°Cでの加熱を推奨。熱間成形（鍛造）は1200〜900°Cで行い、空冷。鍛造時の挙動は1.4301オーステナイト系グレードと同等。熱間成形後は、オーステナイト化/焼入れに続く焼き戻しの完全熱処理を推奨。

供給形状

製品	形状	仕上げ	公差	寸法（mm）
バー	丸	熱間圧延酸化皮除去	K13-K12	22〜115
		旋削	h11-h10	22〜115
		旋削研磨	h11-h10 / h9	22〜115 / 22〜55
		研磨	h9-h8-h7	5〜115
		引抜	h9	5〜30

その他の製品についてはサプライヤーにお問い合わせください。

溶接

電気アーク溶接（GMAW、GTAW、SMAW等）およびその他のプロセス（スポット溶接、シーム溶接、レーザー等）で溶接可能。低炭素とニッケル含有により、ほとんどのマルテンサイト系ステンレス鋼より溶接が容易です。

低炭素マルテンサイトと微細分散した残留オーステナイトの組み合わせにより、溶接熱影響部（HAZ）は溶接後の状態で優れた靭性を示します。そのため冷間割れ感受性はわずかで、非常に厚い部品や冷却後に高応力集中が生じる形状でない限り、予熱は通常不要です（その場合100〜120°Cで予熱推奨）。

溶接金属（WM）にUGI 4418 AIR相当の機械的特性が不要な場合、A316LMやA316LTなどのオーステナイト系グレードを溶加材として使用可能で、溶接後熱処理は一般的に不要です。WMに同等の機械的特性が必要な場合は、同質溶加材（例：「16 5 1」）を使用し、溶接後580〜600°Cで熱処理を推奨します。同質溶加材でのGMAWでは、WMの酸素過剰を避け良好な衝撃特性を確保するため、Ar+1-2%CO₂の弱酸化性シールドガスを選択します。