UGIMA® 4598 冷間加工硬化ステンレス鋼 – 優れた切削性と耐食性

概要

UGIMA® 4598は、ベース材としてステンレス鋼 1.4404 / 316Lを使用し、硫黄（>0.1%）と銅（1.5%）を添加することで切削性を大幅に向上させたオーステナイト系ステンレス鋼です。さらに、UGIMA®製造プロセスにより、一層優れた切削性を実現しています。銅の添加により、高硫黄含有に伴う耐食性の低下を部分的に補っています。

微細構造と磁性

出荷時の微細構造はオーステナイトで、熱間圧延方向に延長した硫化物と残留フェライト（<1%）の痕跡が見られます。フェライト（≤1%）の存在と、著しく冷間加工硬化した製品ではひずみ誘起マルテンサイトにより、弱い残留強磁性を示す場合があります。

物理的特性

一般特性

特性	値
密度	8.0 g/cm³

機械的特性

特性	温度	値	備考
シャルピー衝撃値（Vノッチ）	–	100 J	最小値
弾性係数	20 °C	200 GPa	–
弾性係数	100 °C	194 GPa	–
弾性係数	200 °C	186 GPa	–
弾性係数	300 °C	179 GPa	–
弾性係数	400 °C	172 GPa	–
弾性係数	500 °C	165 GPa	–
伸び	–	15.0 – 25.0 %	最小値、寸法による
引張強さ	–	500 – 930 MPa	最小値、寸法による

熱的特性

特性	値	備考
熱膨張係数	16.5 × 10⁻⁶ 1/K	20–100 °C
熱膨張係数	17.3 × 10⁻⁶ 1/K	20–200 °C
熱膨張係数	17.7 × 10⁻⁶ 1/K	20–300 °C
熱膨張係数	18.1 × 10⁻⁶ 1/K	20–400 °C
熱膨張係数	18.4 × 10⁻⁶ 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	7.0 × 10⁻¹⁰ Ω·m

化学組成（質量%）

元素	含有量	備考
炭素 (C)	0.03	最大
クロム (Cr)	16.5 – 18.5 %	–
銅 (Cu)	1.3 – 1.8 %	–
マンガン (Mn)	2.0	最大
モリブデン (Mo)	2.0 – 2.5 %	–
ニッケル (Ni)	11.0 – 13.0 %	–
リン (P)	0.04	最大
ケイ素 (Si)	1.0	最大
硫黄 (S)	0.10 – 0.18 %	–

技術的特性

用途分野

• エレクトロニクス
• 計器・プローブ
• 精密工学
• ネジ切り加工（自動盤加工）

冷間成形

冷間引抜き・ロール成形が可能です。UGIMA® 4598は従来の方法で冷間成形に適しています。冷間変形により機械的特性（引張強さ、0.2%耐力）が向上し、延性は低下します。1020–1120°Cでの固溶焼鈍熱処理により硬度を下げ、延性を回復できます。

UGIMA® 4598は1.4404型鋼種よりも加工硬化しにくく、ひずみ誘起マルテンサイト生成に対する安定性が高いです。断面積減少率95%でも、マルテンサイト含有量は5%未満です。

耐食性

全面腐食

全面腐食は主に硫酸やリン酸などの無機酸環境で見られ、化学工業用途が該当します。実験室試験（2 mol/L硫酸、23°C）では、UGIMA® 4598の腐食速度はUGIMA® 4404の約3倍です。この種の用途での使用には十分な検討が必要です。

局部腐食（孔食・隙間腐食）

塩化物イオン（飲料水、海水、融雪剤、塩素系洗剤など）によって主に開始されます。

• 塩化物イオン600 ppm、中性pH、常温の飲料水では、UGIMA® 4598とUGIMA® 4404の孔食電位は同等です。
• 極めて攻撃的な環境（塩化物30,000 ppm、中性pH、35°C）では、UGIMA® 4598の孔食電位はUGIMA® 4404より低いですが、UGIMA® 4307と同等です。

ISO 9227中性塩水噴霧試験（1000時間）では、引抜き・旋削仕上げの両バーでUGIMA® 4598とUGIMA® 4404の表面状態は同一でした。食品工業用途は検討可能ですが、海岸付近での使用は推奨しません。

隙間腐食

酸性環境（pH 1–4、塩化物イオン含有）では使用を制限すべきです。pH < 3.5でUGIMA® 4598の不動態皮膜が化学的に溶解するのに対し、UGIMA® 4404はpH 2.5まで保持します。

切削性

CuとSの添加およびUGIMA®製造プロセスにより、UGIMA® 4404HMと比較して切削性が大幅に向上しています。同一切削条件下での工具摩耗の低減と切りくず処理性の改善が特徴です。UGIMA® 4307HMよりも優れた切りくず処理性により、さらに良好な切削性を発揮します。

高温切削（バー材）

旋削

同一工具摩耗条件下での生産性向上はUGIMA® 4404HM比で約30%、UGIMA® 4307HMをわずかに上回ります。切りくず処理性の改善はさらに顕著で、UGIMA® 4404HM比で13条件、UGIMA® 4307HM比で11条件の切りくず処理条件が追加されています（計56条件テスト）。

穴あけ

旋削で見られた切りくず処理性の大幅な改善により、UGIMA® 4404HM比で最大切りくず流量（生産性指標）が50–80%向上しています。

常温切削（自動盤加工・引抜きバー材）

TORNOS SIGMA 32での試験結果です。

旋削

• 荒旋削：同一工具摩耗での生産性向上はUGIMA® 4404HM比で30%。
• 仕上げ旋削：バー回転速度8000 rpm（機械限界）に達し、UGIMA® 4404HM比で少なくとも10%の生産性向上（機械限界がなければさらに高い向上が見込まれます）。

穴あけ

コーティング超硬ドリル（一体型・チップ交換型）使用で、最大切りくず流量がUGIMA® 4404HM比で45–90%増加。

切断

生産性はUGIMA® 4404HM比で100%向上（2倍）。

熱処理

固溶焼鈍（ソリューションアニーリング）

UGIMA® 4598は出荷前に固溶焼鈍済みです。熱間・冷間加工後の機械的特性回復にも同一熱処理を適用します。1020–1120°Cで保持後、空冷または水冷で急冷します。この処理により加工硬化が除去され、最低機械的特性（引張強さ、0.2%耐力）、高延性、および最適な耐食性が得られます。

熱間成形

鍛造

950–1250°Cで鍛造可能、推奨は1050–1250°C（この範囲で最大鍛造性）。オーステナイト系ステンレス鋼全般と同様、変形抵抗は高い（炭素鋼よりはるかに高い）。鍛造後は空冷または水冷可能です。

供給形状・寸法

製品	形状	仕上げ	公差等級	寸法（mm）
熱間圧延・酸洗いバー	丸	–	12–13	22–130
冷間仕上引抜き・旋削・研磨バー	丸	–	6–11	2–130
引抜きバー	六角	–	11	3–60
引抜き線材	丸	–	–	–

その他の形状についてはお問い合わせください。

溶接性

UGIMA® 4598は、ほとんどのアーク溶接法（MIG/TIG、フィラーワイヤあり/なし、被覆アーク、プラズマ等）、レーザー溶接、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。ただし、熱間割れ感受性が強いため、アーク溶接のラインエネルギーを可能な限り低減し、レーザー溶接は制限して使用してください。

フィラーワイヤを使用する場合は、UGIWELD™ 316LMタイプが推奨され、UGIMA® 4598と同等以上の耐食性が得られます。

• MIG溶接：遮蔽ガスはAr + 最大2–5% CO₂またはO₂。Arの一部をHe（<20%）に置換可能、必要に応じて数%のH₂添加可能。N₂添加は溶接金属部の熱間割れリスクを高めるため避けてください。
• TIG溶接：遮蔽ガスは純粋Ar。He部分置換（<20%）とH₂添加はMIGと同様に可能。N₂添加は避けてください。