DIN 17440 X2CrNiMoN17-13-3：高強度・高耐食性・窒素添加オーステナイト系ステンレス鋼

概要

DIN 17440 X2CrNiMoN17-13-3（材料番号 1.4429 / 1.4435 系、UNS S31653）は、モリブデン（2.5〜3.0%）と窒素（0.12〜0.22%）を高濃度添加した超低炭素オーステナイト系ステンレス鋼です。標準的な316L（1.4404/1.4435）より高い強度と優れた耐食性を両立し、特に非酸化性酸・ハロゲン含有媒質・塩化物環境での耐点食・隙間腐食性に優れます。極低温（-270℃）までの靭性を有し、圧力容器認定材料としても採用されるハイグレード材です。

主な特徴

• 高強度：窒素固溶強化により、316L比で降伏強度約30〜50%向上（20℃ Rp0.2 ≒ 295 MPa）
• 優れた耐食性：Mo 2.5〜3.0% + N 0.12〜0.22% の相乗効果で、1.4406/1.4435 より高い耐点食・隙間腐食抵抗性（PREN ≒ 27〜30）
• 選択腐食耐性：1.4435 より高い選択腐食（晶界腐食・σ相関連）耐性
• 優れた疲労強度：化学的負荷下でも高い疲労強度を維持
• 極低温靭性：-270℃まで衝撃靭性確保、液化ガス・超伝導用途に対応
• 圧力容器認定：主要規格（PED、ASME等）で圧力容器用材として認定済み
• 非磁性・高研磨性：完全オーステナイト組織、鏡面仕上げ可能

化学成分（質量%）

元素	範囲
炭素 (C)	≤ 0.03
クロム (Cr)	16.5 〜 18.5
マンガン (Mn)	≤ 2.0
モリブデン (Mo)	2.5 〜 3.0
ニッケル (Ni)	11.0 〜 14.5
窒素 (N)	0.12 〜 0.22
リン (P)	≤ 0.05
ケイ素 (Si)	≤ 1.0
硫黄 (S)	0.015 〜 0.025

※ PREN (点食抵抗当量) = %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N ≒ 27〜30（1.4404は約24、1.4435は約25〜26）

物理的性質

項目	温度	値
密度	20℃	7.98 〜 8.01 g/cm³
融点	—	1,230 〜 1,480℃（オーステナイト系として典型的）
長期使用温度範囲	—	-270 〜 0℃（※データシート記載範囲。実際は300℃程度まで使用可能）

機械的性質（溶体化処理状態、代表値）

引張試験・硬さ

項目	温度	値	備考
引張強さ (Rm)	20℃	580 〜 800 MPa	横方向同値
降伏強さ Rp0.2	20℃	295 MPa	横方向同値
降伏強さ Rp1.0	20℃	330 MPa	横方向同値
伸び (A)	20℃	35 〜 40%	—
伸び A80	20℃	35%（縦）、40%（横）	—
伸び 横方向	20℃	30 〜 40%	—
ポアソン比	20℃	0.28	—
せん断弾性率	20℃	77.3 GPa	—

温度別 降伏強さ・弾性率

温度 (℃)	ヤング率 (GPa)	Rp0.2 (MPa)	Rp1.0 (MPa)
-100	206	—	—
20	196 〜 200	295	330
50	—	265	300
100	190 〜 194	225	260
150	—	197	227
200	182 〜 186	178	208
250	—	165	195
300	174 〜 179	155	185
350	—	150	180
400	166 〜 172	145	175
450	—	140	170
500	158 〜 165	138	168
550	—	136	166
600	150	—	—
700	142	—	—
800	134	—	—

熱的性質

項目	温度 (℃)	値
線膨張係数 (10⁻⁶/K)	-100	14.9
	20	16.1
	100	16.5 〜 16.7
	200	17.2 〜 17.5
	300	17.5 〜 17.7
	400	18.1 〜 18.5
	500	18.4 〜 18.5
	600	18.8
	700	19.1
	800	19.4
	900	19.7
	1000	20.0
熱伝導率 (W/m·K)	20	13.5 〜 15.0
	100	14.9
	200	16.7
	300	18.3
	400	19.8
	500	21.3
	600	22.7
	700	24.2
	800	25.6
	比熱容量 (J/kg·K)	-100	440
		20	472 〜 500
100		487
200		503
300		512
400		520
500		530
600		541
700		551
800		559
900		565
1000		571
熱拡散率 (mm²/s)	20	3.6
	100	3.7
	200	4.0
	300	4.4
	400	4.6
	500	4.7
	600	4.9
	700	5.2
	800	5.5

電気的性質

温度 (℃)	電気抵抗率 (Ω·m)
20	7.5 〜 7.75 × 10⁻⁷
100	8.42 × 10⁻⁷
200	9.04 × 10⁻⁷
300	9.62 × 10⁻⁷
400	1.01 × 10⁻⁶
500	1.06 × 10⁻⁶
600	1.10 × 10⁻⁶
700	1.13 × 10⁻⁶
800	1.16 × 10⁻⁶

主要用途

• 超低温・低温設備：LNG/液体水素/液体ヘリウム貯槽・配管、超伝導マグネット構造材、宇宙・航空宇宙用低温部品（-270℃対応）
• 高耐食要求プロセス機器：塩化物高濃度・高温プロセス、海水淡水化（RO/MSF）、塩酸・硫酸・リン酸・有機酸製造・濃縮装置
• 圧力容器・配管：化学・石油化学・医薬プラントの高圧・高耐食要求容器・配管・熱交換器
• 医薬・バイオ・食品：高純度プロセス配管、発酵槽、CIP/SIP対応機器、単回使用システム部品
• 環境・エネルギー：排ガス脱硫装置（FGD）、廃酸回収、地熱発電ブライン配管、水素製造・貯蔵関連
• 海洋・オフショア：海水配管、海底パイプライン、デッキ配管、リーザー管（デュプレックス代替として採用事例あり）

関連規格・同等グレード・比較

規格	記号/グレード	備考
EN 10088-2	X2CrNiMoN17-13-3 / 1.4429	本規格のEN版
EN 10088-2	X2CrNiMoN18-12-4 / 1.4439	さらに高耐食（Mo 4%、N 0.18%）
ASTM/ASME	S31653 / 316LN	N添加316L
JIS G 4304/4305	SUS316LN	JIS相当
UNS	S31653	—
DIN 17440	X2CrNiMoN17-13-3（本規格）	—
比較：1.4404 (316L)	X2CrNiMo17-12-2	Mo 2〜2.5%、N ≤0.11%、Rp0.2≒205MPa
比較：1.4435	X2CrNiMo18-14-3	Mo 2.5〜3%、N ≤0.11%、Rp0.2≒205MPa
比較：1.4439	X2CrNiMoN17-13-5	Mo 4%、N 0.18%、PREN>30、更なる高耐食

熱処理・加工指針

• 溶体化処理：1,020 〜 1,100℃で保持後、水冷または急冷。急冷速度が遅いとσ相・カーバイド析出リスク
• 応力除去：450 〜 650℃短時間。550〜850℃長時間保持は感作化・σ相析出の原因となるため避ける
• 溶接：全工法対応。フィラー：ER316LN、ER316LSi、E316LN-16等（N含有フィラー推奨）。溶後熱処理通常不要。高熱入力はσ相析出リスク
• 冷間加工：加工硬化率が非常に高い（N効果）。深絞り・曲げ可能だが、中間焼鈍頻度増。スプリングバック大
• 機械加工：加工硬化極大。低速・高送り、ポジティブチップ、高圧クーラント、剛性の高い工作機械必須
• 表面処理：酸洗い（HNO₃/HF）、電解研磨で耐食性最大化。研磨後はパッシベート処理推奨

材料選定のポイント・注意事項

• 316L/1.4404 からのグレードアップ：塩化物環境・高温・応力腐食割れ懸念・薄肉化設計（高強度活用）で本グレードを選定
• 1.4435 との使い分け：同等Mo含有だが、N添加により強度・耐食性・選択腐食耐性で本グレードが優位。コスト差考慮の上選定
• デュプレックス鋼（2205等）との比較：本グレードは非磁性、極低温靭性、成形性、溶接性で優位。強度・耐食性バランスで棲み分け
• SCC対策：高塩化物・高温・応力集中部では、更なる高耐食グレード（1.4439、1.4539、1.4547、254SMO等）検討推奨
• 圧力容器設計：ASME BPVC Section II Part D、EN 13480、PED 等で許容応力値規定あり。設計温度・規格に準拠
• 磁性：完全オーステナイトで非磁性だが、冷間加工でわずかに誘導磁性発生の可能性