UGIMA® 4541 焼鈍材 – 粒界腐食耐性に優れたステンレス鋼

概要

UGIMA® 4541 の主な特長は粒界腐食耐性です。チタンを安定化元素として使用し、高温使用時にグレード内でクロム炭化物が生成されるのを防止します。このステンレス鋼の機械的特性は 1.4307 より優れています。UGIMA® 4541 は切削とバー旋削向けに特別に設計され、これらの作業で生産性向上を提供します。優れた酸化抵抗性と耐食性、優れたクリープ特性を持ち、連続またはサイクル運転温度 (400〜850°C) で耐熱性が要求される用途に特に推奨されます。

物理的特性

一般特性

特性	値
密度	7.9 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
弾性率	400 °C	172 GPa
弾性率	500 °C	165 GPa
伸び		45 %	最小値
ブリネル硬度		215.0	最大値
引張強さ		500.0 - 700.0 MPa

熱的特性

特性	値	備考
熱膨張係数	1.6×10⁻⁵ 1/K	20〜100°C
熱膨張係数	1.65×10⁻⁵ 1/K	20〜200°C
熱膨張係数	1.7×10⁻⁵ 1/K	20〜300°C
熱膨張係数	1.75×10⁻⁵ 1/K	20〜400°C
熱膨張係数	1.8×10⁻⁵ 1/K	20〜500°C
比熱容量	500 J/(kg·K)
熱伝導率	15 W/(m·K)

電気的特性

特性	値
電気抵抗率	7.3×10⁻⁷ Ω·m

化学組成

元素	含有量	備考
炭素	0.08	最大値
クロム	17.0 - 19.0 %
マンガン	2.0	最大値
モリブデン	0.5	最大値
ニッケル	9.0 - 12.0 %
リン	0.045	最大値
シリコン	1.0	最大値
硫黄	0.03	最大値
チタン	0.70	最大値、最小値: 5×(C+N)

技術的特性

用途分野

• 自動車: ターボチャージャー、排気マニホールド、センサーサポート
• 航空宇宙: ターボプロップエンジン、ジェットエンジン
• プロセス、化学、石油産業: 継手と伸縮継手、高温機器部品、炉、熱交換器

耐食性

自然環境 (飲料水、農村および都市環境) および食品加工・農食品環境で優れた耐食性を発揮 (ただし白ワイン、マスタードなど一部特定ケースでは留意が必要)。

UGIMA® 4541 は溶接後も粒界腐食に耐性があり、ASTM A262 Practice E 標準試験に適合します。

硝酸などの無機酸・有機酸で使用可能。ただしリン酸や硫酸など他の酸で使用する場合は注意が必要です。

塩水噴霧試験 (ISO 9227) が可能。腐食痕が現れるまでの時間を正確に示すことは困難です。これはグレードの組成だけでなく、試験片の形状、表面仕上げ (粗さ、加工傷)、汚染の有無 (鉄粉、切削油など) にも依存するためです。完成品は実験室で試験可能です。

優れた高温化学抵抗性を持ち、連続使用限界温度の目安は以下の通り (正確な限界温度は雰囲気の性質、機械的・熱的応力の振幅と頻度を考慮する必要があります)。

雰囲気	限界温度
酸化性雰囲気	850°C
酸化性硫黄雰囲気	750°C

一般的切削性

旋削: UGIMA® 4541 は工具摩耗を低減 (旋削生産性向上グラフ参照) するだけでなく、チップブレーカビリティも向上 (旋削時の破砕チップ切削条件数グラフ参照) させます。

バー旋削: 標準 1.4541 と比較するため、TORNOS SIGMA 32 自動盤で試験を実施。各グレードで工具交換なしで 1000 個生産可能な最適切削条件を定義。生産性は 10% 以上向上します。

操作	工具	UGI 4541	UGIMA® 4541
荒直旋削	SECO TM2000 CCMT 09T308-F2	Vc = 170 m/min, ap = 2 mm, f = 0.30 mm/rev	Vc = 190 m/min, ap = 2 mm, f = 0.30 mm/rev
仕上げ直旋削	SECO TM2000 CCMT 09T304-F1	Vc = 240 m/min, ap = 0.5 mm, f = 0.10 mm/rev	Vc = 250 m/min, ap = 0.5 mm, f = 0.10 mm/rev
軸方向穴あけ	GÜHRING RT100F 6 mm – DK460UF	Vc = 70 m/min, f = 0.10 mm/rev	Vc = 80 m/min, f = 0.10 mm/rev
軸方向穴あけ	ISCAR IC908 9.9 mm – ICM099	Vc = 120 m/min, f = 0.15 mm/rev	Vc = 130 m/min, f = 0.15 mm/rev
横切断	SANDVIK 2135 N132E2-0300-0002-CM	Vc = 60 m/min, f = 0.06/0.03 mm/rev	Vc = 60 m/min, f = 0.06/0.03 mm/rev

熱処理

焼鈍: 1000〜1100°C の高温を保持後、空冷または水冷。この処理 (焼鈍) はすべての加工硬化を除去し、鋼を最低レベルの機械的特性にします。

熱間成形

950〜1250°C で特別な注意なしに鍛造可能。すべてのオーステナイト系ステンレス鋼と同様、変形に必要な力は大きい (炭素鋼より遥かに大きい)。部品は空冷または水冷可能。

供給形状

製品	形状	公差	寸法 (mm)
圧延酸化皮膜除去バー	丸棒	12〜13	22〜130
冷間仕上げ引抜き、旋削、研磨バー	丸棒	6〜11	2〜130
引抜きバー	六角棒	11	3〜60

その他のオプションについてはサプライヤーにお問い合わせください。

表面処理

オーステナイト系グレードで一般的に使用される条件が UGIMA® 4541 にも適用されます。

溶接

UGIMA® 4541 はあらゆるタイプのアーク溶接プロセス (MIG、TIG 充填材あり/なし、被覆アーク、サブマージアークなど)、抵抗溶接 (スポット/シーム)、摩擦溶接、電子ビーム溶接、レーザー溶接で溶接可能。

適切な分析バランスにより、UGI 4541 よりわずかに硫黄含有量が多いにもかかわらず、アーク溶接およびレーザー溶接時の熱割れリスクは増大しません。

MIG 溶接では Ar (+ He) ベースのシールドガスに 2〜3% の CO₂ または O₂ を含めアーク安定化を図り、TIG 溶接では純粋な Ar (+ He) を使用。必要に応じて H₂ と N₂ をシールドガスに添加可能。

充填材を使用する場合、特に高温用途の溶接では ER347 ワイヤを推奨。