UGI® 4062 デュプレックスステンレス鋼引抜き線 – 優れた耐食性と機械的強度

概要

UGI® 4062 は最小 22% クロム、2% ニッケルを含むオーステナイト・フェライト系 (デュプレックス) ステンレス鋼で、1.4301/1.4307 (AISI 304/304L) および 1.4310 (AISI 302/301) タイプのグレードに対する経済的に魅力的な代替材として特別に設計されています。高い機械的特性を持ち、耐食性は 1.4301/1.4310 グレードと同等です。

衝撃強度データ: このグレードは部分的にフェライト組織を持つため、延性-脆性転移温度があり、大径棒材の低温用途では使用が制限されます。

980–1050°C の温度範囲で「固溶焼鈍」 (水、油、空冷) を行うと、UGI® 4062 はフェライトとオーステナイトがほぼ同量で構成され、部分的に強磁性を示します (「磁化」可能)。強い冷間変形 (線材引抜きなど) では、オーステナイトの一部がマルテンサイトに変態し、より強磁性になります。300°C 以上での使用は推奨しません (熱間加工の項を参照)。

特性

一般特性

特性	値
密度	7.8 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	194 GPa
弾性率	200 °C	186 GPa
弾性率	300 °C	180 GPa
伸び		20 %	最小値、直径による
引張強さ		1000 MPa	直径による

熱的特性

特性	温度	値	備考
熱膨張係数		1.30×10⁻⁵ 1/K	20 – 100 °C
熱膨張係数		1.35×10⁻⁵ 1/K	20 – 200 °C
熱膨張係数		1.40×10⁻⁵ 1/K	20 – 300 °C
比熱容量	20 °C	500 J/(kg·K)
比熱容量	100 °C	530 J/(kg·K)
比熱容量	200 °C	560 J/(kg·K)
比熱容量	300 °C	590 J/(kg·K)
熱伝導率	20 °C	15 W/(m·K)
熱伝導率	100 °C	16 W/(m·K)
熱伝導率	200 °C	17 W/(m·K)
熱伝導率	300 °C	18 W/(m·K)

電気的特性

特性	温度	値
電気抵抗率	20 °C	8.0×10⁻⁷ Ω·m
電気抵抗率	100 °C	8.5×10⁻⁷ Ω·m
電気抵抗率	200 °C	9.0×10⁻⁷ Ω·m
電気抵抗率	300 °C	1.0×10⁻⁶ Ω·m

化学組成

元素	含有量	備考
炭素 (C)	0.03 %	最大
クロム (Cr)	22.0 – 23.8 %
銅 (Cu)	0.5 %	最大
マンガン (Mn)	2.0 %	最大
モリブデン (Mo)	0.45 %	最大
ニッケル (Ni)	2.0 – 2.8 %
窒素 (N)	0.16 – 0.26 %
リン (P)	0.04 %	最大
シリコン (Si)	1.0 %	最大
硫黄 (S)	0.01 %	最大

技術的特性

特性

詳細

用途分野

以下のグレードタイプが使用されるほとんどの用途に適用可能: 1.4301 (AISI 304)、1.4307 (AISI 304L)、1.4310 (AISI 302/301)。主な用途: 成形、冷間成形プロファイル、スポット溶接組立、編組・ばね、ろ過、装飾、ねじ棒、アクスル、鍛造部品、鉄骨建設、コンクリート補強フレームなど。

冷間成形

UGI® 4062 は従来の方法で冷間変形加工が可能です。安定な 1.4301 オーステナイト系グレード (AISI 304) よりも加工硬化しやすく、逆に 1.4310 オーステナイト系グレード (AISI 302) と同程度に加工硬化します。約 40% の冷間変形からオーステナイトの一部が徐々にマルテンサイトに変態し、磁性が増します。950–1050°C での再固溶熱処理により延性を回復可能。

線材引抜き: 典型的な加工硬化曲線はデータシートのグラフを参照。

曲げ・成形: 2D 状態の冷間加工線材は曲げ加工に適しています。例: 径 10 mm の線材を線径の 2.5 倍の半径で 180° 曲げた場合、1.4307 (304L) と比較して、伸び側の外観が良好で、粗さが低く、オレンジピール現象が見られません。

ばね製造: 冷間加工硬化線材を用いたばね製造が可能。これらのばねの剛性は 1.4310 製より 20–25% 高い。巻き上げ後、450–480°C で 5 分間の安定化熱処理を推奨。この熱処理により、20–300°C で 1.4310 グレードより優れた緩み抵抗が得られます。

耐食性

均一腐食: 化学工業での硫酸・リン酸製造時に主に発生。2 mol/L 硫酸 (200 g/L、23°C) での溶解電流密度を極化曲線で測定し評価。UGI® 4062 は上記条件下で 1.4301 グレードと同等の均一腐食耐性を示します。

孔食: 最も一般的な腐食モード。塩化物イオンが硫化物介在物に作用し、小さな腐食斑として現れます。PREN (孔食指数) = %Cr + 3.3%Mo + 16%N で概算可能: デュプレックス UGI® 4062 は約 27、1.4301 タイプは約 20。加速試験として塩水噴霧試験と孔食電位試験を実施。
中性塩水噴霧試験 (ASTM B117): 5% NaCl 溶液 (0.86 mol/L、35°C、中性 pH) を噴霧。初期腐食ピット出現までの時間を目視判定。表面状態に強く依存。径 5.5 mm 線材を 5 mm に機械加工、SiC 1200 ペーパーで湿式研磨、アセトン/エタノールで脱脂、端部を樹脂保護した条件で、1.4301 は 1000 時間、UGI® 4062 デュプレックスは 2000 時間で初ピット出現。
孔食電位: 極化曲線上で孔食発生電位を測定 (電位が高いほど耐性大)。中性 pH の 2 環境で試験: 0.02 mol/L NaCl (0.71 g/L Cl⁻、23°C) と 0.86 mol/L NaCl (30.4 g/L Cl⁻、35°C)。SiC1200 研磨面と無研磨面で測定。UGI® 4062 は両条件で 1.4301 より優れた孔食耐性。
隙間腐食: 閉鎖環境で酸性化する際に発生。脱離 pH (不動態皮膜溶解 pH) で評価。2 mol/L NaCl、23°C で極化曲線測定。脱離 pH が低いほど耐性大。UGI® 4062 は 1.4301 より優れた隙間腐食耐性。
粒界腐食: シュトラウス試験 (ASTM A262 practice E) で合格。
応力腐食割れ (SCC): オーステナイト・フェライト系グレードはオーステナイト系より SCC 耐性が高い。EFC 17 媒質 (165 g/L NaCl、pH 4.5、H₂S 分圧 0.05–0.5 bar、80°C) で、降伏応力の 100% (Rp0.2) 負荷をかけた試験片で 720 時間後も割れなし。

一般的な切削性

旋削加工: UGI® 4062 は 1.4301 グレード (AISI 304) と同レベルの工具摩耗 (Vb15/0.15 試験、SECO TM2000 CNMG 120408-MF4 チップ使用)。ただし、UGI® 4062 の切りくずが割れにくいため、バー旋削で困難が生じる場合があり、チップ形状の適応が必要となることがあります。

熱処理

固溶焼鈍: 冷間加工後の硬度低下と延性回復のため、950–1050°C で 30–60 分保持後、急冷を実施。

熱間成形

UGI® 4062 は 1000–1200°C で満足な加工性を示します。同温度ではオーステナイト系ステンレス鋼より鍛造荷重が低く、延性はわずかに低い。1150–1200°C まで加熱し、熱間加工後は油または水で急冷して、850–400°C で析出する脆性相を防止 (これが 300°C 以上での使用を推奨しない理由)。

ドリル加工: φ4 mm ハイスドリル (Perfor HSS 6-5-2) で内部給油なしの場合、UGI® 4062 は 1.4301 (AISI 304) より最大切りくず排出量が 40% 多い (最適作業領域 OOZ* が高送り側に拡大)。φ6 mm 一体型コーティング超硬ドリル (Gühring RT100F) で内部給油ありの場合、最大切りくず排出量が 25% 多い (OOZ* 拡大による)。

その他 (供給形態)

供給可能製品:

製品	仕上げ	公差	寸法 (mm)
バー	冷間引抜き加工	h9	5.0–28
ワイヤーロッド			5.5–32
引抜き線			0.2–10
バー	冷間切削加工	h9	20–120

その他の形状: サプライヤーにご相談ください。平板製品については Industeel Arcelor Mittal Group へお問い合わせください。

表面処理

酸洗/不動態化/電解研磨: 1.4301 オーステナイト系ステンレス鋼で一般的に使用される条件を、ケースバイケースで調整する必要があります (ご相談ください)。

溶接

UGI® 4062 は以下のプロセスで溶接可能: 摩擦溶接、抵抗溶接、充填金属あり/なしのアーク溶接 (MIG、TIG、被覆アーク、プラズマ、フラックス等)、レーザー溶接、電子ビーム溶接など。

UGI® 4062 にはモリブデンが含まれないため、溶接時に脆性相 (σ 相) 形成のリスクがなく、溶接性は 1.4307 グレード (AISI 304L) に近い。むしろ 1.4307 より溶接熱割れに対する保証性が高い。

ただし、溶接部の衝撃靭性を最適化するため、溶接金属部 (WMZ) と熱影響部 (HAZ) のフェライト量を 70% 以下に抑える十分な線エネルギーを推奨。溶接部の要求機械的特性と耐食性に応じて各種充填金属が使用可能。主な充填金属タイプ:

ER2307 / 23.7NL / A35N
ER2209 / 22.9.3NL / A45N
ER309LSi / 23.12LSi / A309LM

予熱は推奨しない。溶接後の熱処理は不要 (必要なら 950°C 以上からの急冷のみ)。

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