UGI® 4313 +QT700：極限温度環境向け高性能マルテンサイト系ステンレス鋼

概要

UGI® 4313は、低炭素・ニッケル添加のマルテンサイト系ステンレス鋼で、高い機械的特性、優れた衝撃強度、そして高炭素従来マルテンサイト系ステンレス鋼を上回る耐食性を兼ね備えています。使用温度範囲は-60℃～+300℃です。

熱処理条件（焼入れ＋焼戻し）では、微細な残留オーステナイトを分散含有するテンパードマルテンサイト組織となり、微量のフェライトを含むことがあります。焼戻し温度により最大約15%の残留オーステナイトが存在し得ます。

UGI® 4313は冶金状態にかかわらず強磁性（磁石に吸着）を示しますが、透磁率、保磁力、残留磁束密度、飽和磁化などの磁気特性は熱処理条件に依存します。機械強度、耐食性、磁性のバランスが求められる用途、例えば自動車用燃料インジェクター部品などに最適な候補材料です。詳細についてはサプライヤーにお問い合わせください。

物理的・機械的・化学的特性

一般特性

特性	値
密度	7.7 g/cm³

機械的特性（+QT700条件）

特性	温度	値	備考
シャルピー衝撃値（Vノッチ）	室温	70 J
弾性係数	20 ℃	200 GPa
弾性係数	100 ℃	195 GPa
弾性係数	200 ℃	185 GPa
弾性係数	300 ℃	170 GPa
弾性係数	300 ℃	175 GPa
伸び	室温	15 %	最小値、直径 ≤ 160 mm
引張強さ	室温	700 - 850 MPa	直径 ≤ 160 mm

熱的特性

特性	値	条件
熱膨張係数	10.5 × 10⁻⁶ 1/K	20～100 ℃
熱膨張係数	10.9 × 10⁻⁶ 1/K	20～200 ℃
熱膨張係数	11.3 × 10⁻⁶ 1/K	20～300 ℃
熱膨張係数	11.6 × 10⁻⁶ 1/K	20～400 ℃
比熱容量	430 J/(kg·K)

電気的特性

特性	値
電気抵抗率	6.0 × 10⁻⁷ Ω·m

化学組成（質量%）

元素	含有量	備考
炭素 (C)	0.05	最大
クロム (Cr)	12.0 - 14.0 %
マンガン (Mn)	1.5	最大
モリブデン (Mo)	0.30 - 0.70 %
ニッケル (Ni)	3.5 - 4.5 %
窒素 (N)	0.02 %	最大
リン (P)	0.04	最大
ケイ素 (Si)	0.70	最大
硫黄 (S)	0.015	最大

技術的特性・加工性

用途分野

• 化学・石油化学プラント向けカップリング、ポンプ、バルブ、コンプレッサー部品
• 航空宇宙、自動車、エンジン用途（特に燃料噴射系）
• 発電用タービン部品
• 医療機器
• 建築・構造材
• 軍事・防衛用途

冷間加工

線材引き抜き・成形：UGI® 4313は従来工法による冷間加工に適しています。

耐食性

孔食耐性： PREN指数（%Cr + 3.3×%Mo + 16×%N）で評価すると、UGI® 4313の平均PRENは約15で、AISI 420系（1.4034、PREN約13.5）より優れ、AISI 431系（1.4057、PREN約17）よりはやや劣ります。塩化物イオン濃度100 ppm未満の中程度の腐食環境では満足な耐食性を発揮します。電解研磨などで表面粗さを低減すればさらに向上します。

切削加工性

UGI® 4313は焼鈍状態（A）および焼入れ焼戻し状態（QT）の両方で切削可能です。焼鈍状態は機械的特性が低いため切りくずが工具に溶着しやすく、工具摩耗と仕上面を悪化させる傾向があります。QT状態では機械的特性が高いほど工具摩耗が早まるため、4つのQT条件の中ではQT700が最も切削性に優れます。UGI® 4418タイプのニッケル含有マルテンサイト鋼と同等の切削性です。詳細な切削条件についてはテクニカルサポートへお問い合わせください。

熱処理

• 焼鈍： 600～650℃で空冷または炉冷。マルテンサイト変態完了後に実施。
• 焼入れ： 900～1150℃で保持後、空冷または油冷。
• 焼戻し（EN 10088-3推奨）：
  • +QT700：650～700℃と600～620℃の二段焼戻し
  • +QT780：550～620℃で単段焼戻し
  • +QT900：520～580℃で単段焼戻し

熱間加工

加熱温度：1150～1200℃。熱間鍛造は1200～900℃の範囲で実施し、空冷します。鍛造挙動はオーステナイト系1.4301型に類似します。熱間加工後は、オーステナイト化→焼入れ→焼戻しの完全熱処理を推奨します。

供給形態・寸法

製品形態	形状	仕上げ	許容差等級	寸法範囲 (mm)
酸洗い熱間圧延棒鋼	丸棒	－	12～13	φ22～115
冷間引き抜き・旋削・研磨棒鋼	丸棒	－	6～11	φ2～115
線材	丸線	酸洗い	－	φ5～32

その他の仕様についてはサプライヤーへお問い合わせください。

溶接性

UGI® 4313はアーク溶接（GMAW、GTAW、SMAW等）およびスポット、シーム、レーザー等の各種溶接プロセスで溶接可能です。低炭素とニッケル含有により、一般的なマルテンサイト系ステンレス鋼より溶接性に優れます。低炭素マルテンサイトと微細分散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）は溶接後そのままでも優れた衝撃靭性を示し、冷間割れ感受性は低いです。通常、予熱は不要ですが、極厚板や溶接残留応力が集中しやすい形状の場合は100～200℃の予熱を推奨します。

充填材を用いる場合：

• 溶接金属（WM）に母材同等の機械的特性が不要な場合：オーステナイト系充填材（UGIWELD™ 316LM等）が使用可能。溶接後熱処理は一般的に不要。
• WMに母材同等の機械的特性が必要な場合：同質充填材を使用し、溶接後540～580℃で焼戻し熱処理を推奨。MIG溶接では酸化性の低い保護ガス（Ar＋1～2% CO₂）を選定し、WMの酸素濃度上昇を抑制して靭性を確保します。