UGIMA® 4509 加工硬化引抜ステンレス鋼：切削性と耐食性を強化したフェライト系

UGIMA® 4509は、約18%のクロムを含み、ニオブとチタンで安定化された切削性向上型フェライト系ステンレス鋼です。

優れた耐食性に加え、このグレードは切削、冷間ヘッディング、溶接など様々な加工方法に高い適性を持つことが特徴です。標準的な4509と比較して、このUGIMA®バージョンは工具摩耗の低減と切りくず処理の改善により、大幅に高い切削生産性を実現します。ニオブによる安定化で溶接時の感作リスクを排除し、チタンで溶接部の粒度を制限します。

優れた冷間ヘッディング特性を持ちます。

用途によっては、1.4307や1.4305などの特定オーステナイト系グレードの経済的な代替材となります。フェライト組織により、優れた強磁性、良好な酸化抵抗性（特に熱サイクルに対して）、炭素鋼と類似の熱膨張係数を確保します。

納入状態ではUGIMA® 4509の組織は完全にフェライトです。主要な析出物はNb炭窒化物、Ti窒化物、Ti硫化物またはTi炭化硫化物です。

特性

一般特性

特性	値
密度	7.7 g/cm³

機械的特性

特性	温度	値	備考
ヤング率	20 °C	220 GPa
	100 °C	215 GPa
	200 °C	210 GPa
	300 °C	205 GPa
	400 °C	195 GPa
伸び		8.0 - 15.0 %	最小値、サイズによる
引張強さ		400.0 - 750.0 MPa	最小値、サイズによる

熱的特性

特性	値	備考
熱膨張係数	0.000010 1/K	20～100°C、20～200°C
	0.0000105 1/K	20～300°C、20～400°C
比熱容量	460 J/(kg·K)
熱伝導率	25 W/(m·K)

電気的特性

特性	値
電気抵抗率	6×10⁻⁷ Ω·m

化学組成

元素	含有量	備考
炭素 (C)	0.03	最大
クロム (Cr)	17.5 - 18.5 %
マンガン (Mn)	1.0	最大
ニオブ (Nb)	0.70	最大、最小：0.30+(3×C)
窒素 (N)	0.03	最大
リン (P)	0.03	最大
ケイ素 (Si)	1.0	最大
硫黄 (S)	0.015	最大
チタン (Ti)	0.1 - 0.30 %

技術的特性

用途分野

• エネルギー、プロセス産業（ソレノイドバルブ）
• 自動車：λセンサーサポート、燃料噴射、ソレノイドバルブ、磁気用途（ソレノイド）

使用制限：極低温用途（靭性不足）、非磁性が求められる用途

冷間成形

UGIMA® 4509は、従来の冷間加工プロセス（冷間引抜、成形、冷間ヘッディング等）に容易に使用できます。適度に加工硬化しているため、工具への負荷が軽減されます。

耐食性

孔食：このタイプの腐食は、孔食電位測定により評価しました。mV/SCE値が高いほど孔食耐性が高いことを意味します。中性で微塩素環境（塩化ナトリウム0.02モル/リットル）の上水道水環境（23°C）を選択しました。以下の表は、横方向に旋削したバー試験片で測定された孔食電位値を示します。

グレード	孔食電位 (mV/SCE)	標準偏差
UGI 4509	484	3
UGIMA® 4509	447	8
UGIMA® 4511	360	20

したがって、UGIMA® 4509の孔食耐性挙動はUGI 4509と類似しています。

中性塩水噴霧試験（ISO 9227）：ステンレス鋼ではこの試験は試験表面状態（傷の有無等）に大きく依存しますが、直径15mmのバーを縦方向に、SiC 1200ペーパーで機械研磨後、試験しました。UGIMA® 4509とUGI 4509の両グレードを500時間試験した結果、表面の90%が孔食フリーでした。この点でも、UGIMA® 4509の塩水噴霧耐性はUGI 4509と同一です。

高温酸化抵抗性：900°Cで20分保持、空冷300サイクルのサイクリック酸化試験を実施。以下の表は、形成された酸化皮膜厚（微細で密着性良好）がUGIMA® 4509とUGI 4509で類似していることを示します。

グレード	900°C×20分×300サイクル後の酸化皮膜厚 (mg/cm²)
UGI® 4509	1.9
UGIMA® 4509	1.7
UGIMA® 4511	1.2

一般的な切削性

標準的な1.4509と比較して、UGIMA® 4509は工具摩耗の低減と、何より同一切削条件下での切りくず処理改善により、切削加工で大幅な生産性向上を提供します。

旋削加工

標準的なVB15/0.15試験を乾式でNC旋盤にて実施し、切りくず処理領域（CBZ）を測定しました。同等工具摩耗条件下で（下表参照）、UGIMA® 4509は標準1.4509比で約6%の生産性向上可能性と、改善された切りくず処理性（切りくずボール形成による機械停止、工具破損、加工面傷のリスク低減）を示しました。

加工	工具	標準 1.4509	UGIMA® 4509
旋削 VB15/0.15 (1) (ap=1.5mm; f=0.25mm/rev)	SECO TM2000 CNMG 120408-MF4	Vc = 390 m/min	Vc = 415 m/min
旋削 CBZ (2) (Vc=150 m/min)	SECO TM2000 CNMG 120408-MF4	56条件中38条件で良好な切りくず処理	56条件中43条件で良好な切りくず処理

(1) VB15/0.15：実効加工15分で逃げ面摩耗0.15mmに達する切削速度。(2) CBZ：一定切削速度で送り(0.1-0.4mm/rev、0.05刻み)と切込み深さ(0.5-4mm、0.5刻み)を変化させ、7×8=56条件中の良好切りくず処理条件数を測定。

自動盤加工

TORNOS SIGMA 32工業用自動盤でUGIMA® 4509と標準1.4509を比較し、切削性の差を定量化しました。各グレードで、異なる加工操作で1000個の部品を製造する最適切削条件を決定しました（下図参照）。工具交換なしで1000個生産可能な条件です。

旋削（荒・仕上げ）

以下の表は、各グレードで工具交換なしで1000個生産可能な切削条件を、操作（荒・仕上げ）と工具別に示しています。標準VB15/0.25試験結果も追加しています。3つの旋削操作すべてで、UGIMA® 4509は標準1.4509比で最大30%の生産性向上可能性を示しました。

加工	工具	標準 1.4509	UGIMA® 4509
荒旋削 (ap=2mm; f=0.30mm/rev)	SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc = 150(1) m/min	Vc = 195 m/min
仕上げ旋削 (2) (ap=0.5mm; f=0.10mm/rev)	SECO TM2000 CCMT09T304-F1	Vc = 275(3) m/min	Vc = 275(3) m/min
旋削 VB15/0.25 (4) (ap=1.5mm; f=0.25mm/rev)	SECO TM2000 CCMT09T308-F2	Vc = 220(5) m/min	Vc = 265 m/min

(1) f=0.3mm/revでは標準1.4509の切りくず処理が悪く機械停止多発。f=0.35mm/rev、Vc=130m/minで1000個達成可能だがRa≧3.2μm。(2) 工具摩耗制限により1000個でRa<1.6μm確保条件。(3) TORNOS SIGMA 32の最高切削速度でグレード間差異化不可。(4) VB15/0.25：実効加工15分で逃げ面摩耗0.25mmに達する切削速度。(5) 標準1.4509では極限条件で過度工具摩耗により表面粗さ悪化。

切断加工

以下の表は、突切り加工で各グレードが工具交換なしで1000個生産可能な切削条件を示します。突切りでは、UGIMA® 4509で80%以上の大幅な生産性向上が確認されました。

加工	工具	標準 1.4509	UGIMA® 4509
突切り	SANDVIK QD-NG-0300-0001-CF 1105	Vc = 100 m/min f = 0.07 mm/rev	Vc = 130 m/min f = 0.10 mm/rev

熱処理

軟化焼鈍：冷間変形後の延性回復のため、UGIMA® 4509は750～900°Cで処理後、空冷可能です。

熱間成形

UGIMA® 4509は完全フェライト組織のため、全温度域で優れた鍛造性を持ちます。800～1150°Cで鍛造または圧延による熱間成形が可能です。加熱温度は1150°Cを超えないよう注意し、過度な粒成長を防止してください。

供給形状・寸法

製品	形状	仕上げ	公差	寸法
バー	丸棒	圧延・酸化皮除去	k13 - k12	φ 22～71
		旋削	10 + 11	φ 22～70
		研削	7+8+9+オプション	φ 2～70
		引抜	9	φ 2～30
		黒皮	±1% φ	φ 23～73

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。

溶接性

ニオブとチタンの二重安定化により、UGIMA® 4509は標準的な1.4509と同様に、ほとんどのアーク溶接プロセス（MIG/TIG、溶接棒あり・なし、被覆アーク、プラズマ等）、レーザー、抵抗溶接（スポット・シーム）、摩擦溶接、電子ビーム溶接などで溶接可能です。グレードのフェライト粒成長を防ぐため、溶接前後での熱処理は実施しないでください。

溶接材を使用する場合、溶接金属部（WZ）と熱影響部（HAZ）が100%均質フェライト組織となるよう、EXHAUST® F1（18LNb）などの均質（安定化フェライト）溶接材が推奨されます。厚肉溶接（≥3mm）では、WZの過度な粒成長による弱体化リスクを排除するため、ER308L(Si)（1.4316）などのオーステナイト系溶接材が推奨されます。MIG、TIGともにシールドガスに水素や窒素を含まないこと。MIGではAr（+Heの可能性あり）+ 1～3% O₂またはCO₂。TIGではAr（+Heの可能性あり）で溶接します。