UGIMA® 4362 – 熱間圧延・固溶焼鈍デュプレックスステンレス鋼、優れた切削性
概要
UGIMA® 4362は、標準1.4362（UGI® 4362）より優れた切削性を持つオーステノ・フェライト系ステンレス鋼（デュプレックス）です。主に工具摩耗の低減と切りくず処理性の向上によるものです。
UGIMA® 4362はEN 10088-3に準拠した1.4362の仕様を満たしつつ、UGI 4362のすべての特長を保持しています：
- 標準1.4404（316L）や1.4406（316LN）より高い機械的特性（引張強さ、0.2%耐力）
- 標準1.4404（316L）以上の耐食性
UGIMA® 4362は優れた機械的特性を示し、バー材での引張強さと降伏強さは標準1.4404より顕著に高いです。また、この部分フェライト系鋼種は延性-脆性転移温度を持ち、大径バーでは低温用途に制限されます。
化学組成は、950–1050°Cの固溶熱処理と急冷後にフェライト分率45–70%の二相構造を得るよう最適化されています。低Mo含有により、1.4462よりも脆化金属間化合物（σ相、X相）の析出感受性がはるかに低く、σ相は700°Cで20時間保持後にのみ出現します。しかし、UGI 4362と同様に、350–550°Cでのα'相析出により脆化する可能性があるため、使用温度は300°C以下に制限されます。
物理的特性
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 |
|---|---|---|---|
| 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 | 180 GPa | – |
| 伸び | – | 25 % | 最小値 |
| ブリネル硬さ | – | 260 HB | 最大値 |
| 引張強さ | – | 600 – 830 MPa | 最小値 |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 熱膨張係数 | 20–100 °C | 13.0 × 10⁻⁶ 1/K | – |
| 熱膨張係数 | 20–200 °C | 13.5 × 10⁻⁶ 1/K | – |
| 熱膨張係数 | 20–300 °C | 14.0 × 10⁻⁶ 1/K | – |
| 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（質量%）
| 元素 | 含有量 | 備考 |
|---|---|---|
| 炭素 (C) | 0.03 | 最大 |
| クロム (Cr) | 22.0 – 24.0 % | – |
| 銅 (Cu) | 0.1 – 0.6 % | – |
| マンガン (Mn) | 2.0 | 最大 |
| モリブデン (Mo) | 0.1 – 0.6 % | – |
| ニッケル (Ni) | 3.5 – 5.5 % | – |
| 窒素 (N) | 0.05 – 0.20 % | – |
| リン (P) | 0.035 | 最大 |
| ケイ素 (Si) | 1.0 | 最大 |
| 硫黄 (S) | 0.015 | 最大 |
技術的特性
用途分野
一般的に1.4404（316L）が使用される用途全般で使用可能です。
- エネルギー、プロセス産業
- 建設
- 食品・農業
使用制限：
- 極低温用途（耐性不十分）
- 使用温度300°C超（長期脆化リスク）
疑問がある場合はサプライヤーにご相談ください。
耐食性
UGIMA® 4362は、以下の用途で標準1.4404を置換可能です：
- 建設産業における海洋性または都市大気環境下での露出
- パルプ・製紙産業
- 一般化学産業
右側のデータシートに示すNaCl環境（孔食）での腐食試験結果で説明されています。
孔食
最も一般的な腐食形態で、塩化物イオンの硫化物介在物への悪影響により、腐食生成物の小さな斑点として視認されます。確率論的メカニズムに支配されます。
耐孔食性は、分極曲線上で孔食が発生する電位（孔食電位）で判定します。NF ISO 15158に準拠し、電位が高いほど耐食性が優れます。以下のチャートは、15–22 mm径引抜きバーから横方向に採取した試験片をSiC 1200ペーパーで機械研磨し、0.86 mol/L NaCl（30.4 g/L塩化物）、35°C、中性pHの水溶液（中性塩水噴霧試験ISO 9227環境）に浸漬した際の孔食電位（mV/SCE、飽和カロメル電極）を示します。
UGIMA® 4362の耐孔食性はUGIMA® 4404と同等で、特定の標準1.4404鋼より顕著に優れています。極めて攻撃的な環境（海水、洗浄剤等）での使用についてはサプライヤーにご相談ください。
応力腐食割れ（SCC）
pH 7、溶存酸素8 ppmの塩化物水環境で、降伏強度未満の応力を1000時間以上印加する試験を行いました。UGIMA® 4362の応力腐食割れ耐性は標準1.4404より優れています。UGIMA® 4362は130°Cまでリスクなしで使用可能ですが、1.4404鋼では限界温度は50°Cを超えません。
切削性
熱間圧延バー
旋削 – VB15/0.15
チップ摩耗（VB15/0.15試験、荒旋削生産性の代表指標）では、UGIMA® 4362のアクセス可能な切削条件は標準1.4362（UGI 4362）比で平均6.5%向上し、標準1.4404（UGI 4404）を上回り、UGIMA® 4404HMに近いレベルです。2種類の基準チップ（CNMG 120408形状）で得られたVB15/0.15試験平均値は右側に示されています。
切りくず処理領域（CBZ）
切りくず処理性（CBZ試験、チップが工具に絡まることによる機械停止時間を制限する金属の能力を代表）では、UGIMA® 4362の短切りくず切削条件数が標準1.4362（UGI 4362）比で大幅に増加し、標準1.4404（UGI 4404）と同等レベル、UGIMA® 4404HMよりは劣ります。右側のチャートは、テストされた切削条件*のうち、短・中・長切りくずを生成した条件数を、2種類の基準旋削チップと各テスト鋼種について示しています。
穴あけ
UGIMA® 4362をUGI 4362、標準1.4404（UGI 4404）、UGIMA® 4404HMと比較するため、2種類のドリルビットで穴あけ試験を実施しました：
- ハイスドリル（HSS）、4 mm、センタークーラントなし（水溶性切削油）
- 一体型コーティング超硬ドリル、6 mm、センタークーラントあり（水溶性切削油）
最大切りくず流量を定義しました。これは、ドリルビットを交換せずに「n」穴加工できる単位時間あたりの最大切りくず生産量です。「n」はHSSドリルで1140穴（穴あけ長さ18 m超）、コーティング超硬ドリルで516穴（穴あけ長さ12 m超）に相当します。この流量が高いほど優れた鋼種です。
- 4 mm HSSドリル、センタークーラントなし：UGIMA® 4362は最適作業領域が広いため、最大切りくず流量はUGI 4362とUGI 4404より高く、UGIMA® 4404HMと同等です。
- 6 mmコーティング超硬ドリル、センタークーラントあり（15 bar）：UGIMA® 4362はUGI 4362より広い最適作業領域を持ち、UGI 4404と同等の最大切りくず流量ですが、UGIMA® 4404HMよりは依然として顕著に低いです。
冷間引抜きバー（自動盤加工）
TORNOS SIGMA 32自動盤でUGIMA® 4362をUGI 4404とUGIMA® 4404HMと比較試験しました。*
*注：試験はUGI 4362とUGIMA® 4362を比較しましたが、UGI 4362の切りくず処理性が極めて悪いため、テストされたほとんどの切削操作で信頼できる結果が得られませんでした。
旋削 – VB15/0.25
チップ摩耗（VB15/0.25試験、荒旋削・自動盤加工生産性の代表指標）では、UGIMA® 4362は標準1.4404（UGI 4404）を上回り、生産性は約6%優れています。しかし、UGIMA® 4404HMよりは顕著に劣ります（–14%）。基準チップCCMT 09T308形状でのVB15/0.25試験結果は右側のチャートに示されています。
軸方向穴あけ
熱間圧延バーの穴あけ試験と同様に、コーティング超硬ドリルでの穴あけについて最大切りくず流量を定義しました（内部潤滑（水溶性切削油）、リーマ加工なしで1000穴を4D深さまで加工可能な条件）。
UGIMA® 4362の最大切りくず流量はUGI 4404と同等で、UGIMA® 4404HMより10%低いです。
切断
工具交換なしで1000回切断可能な切削速度（G96）と送り条件で最大生産性を決定する試験です。右側のチャートは、全鋼種で同一切削速度（60 m/min）を使用した際の各鋼種の最大送りを示します。UGIMA® 4362はUGI 4404より顕著に優れ、UGIMA® 4404HMと同等レベルです。
熱処理
固溶焼鈍
950–1050°Cで固溶熱処理を行い、空気中または水中で急冷します。この処理は熱間・冷間成形後の鋼種延性を回復するために使用されます。
熱間成形
鍛造
UGIMA® 4362の鍛造性は1250–950°Cで満足できますが、標準オーステナイト系鋼（1.4301、1.4404）より低いです。熱間延性は鋼種のフェライト含有量に関連し、温度上昇とともに増加するため、高温鍛造で良好です。
この温度範囲では、オーステノ・フェライト系ステンレス鋼の機械的強度はオーステナイト系ステンレス鋼より低く、工具負荷は低減しますが、望ましくないクリープ変形を制限するための予防措置が必要な場合があります。
鍛造後、900°C以下への冷却は脆化σ相生成を防ぐため十分に速く行う必要があります（空冷または水冷）。この条件下では固溶焼鈍は必須ではありません。終端鍛造温度900–950°C付近では、加工硬化により引張特性（Rm、Rp0.2）が向上します。
供給形状・寸法
| 製品 | 形状 | 仕上げ | 公差等級 | 寸法（mm） |
|---|---|---|---|---|
| 熱間圧延バー | 丸 | 圧延酸洗い | 13 | 22–120 |
| 冷間圧延バー | 丸 | 冷間引抜き仕上 冷間機械仕上 研磨 | H9 H10 H9 | 5–28 22–70 22–120 |
その他の製品と寸法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
UGI 4362と同様に、UGIMA® 4362は摩擦、抵抗、アーク溶接（フィラーワイヤあり/なし：MIG、TIG、被覆アーク、プラズマ、サブマージアーク等）、レーザービーム、電子ビームなどで溶接可能です。
UGIMA® 4362にはMoが含まれないため、他のオーステノ・フェライト系ステンレス鋼種とは異なり、溶接時のσ相析出リスクはほぼありません。304Lや316Lなどのオーステナイト系鋼種と同様に、さらに熱間割れ感受性が低く、取り扱いが容易です。
しかし、溶接部の耐性を最適化するため、溶接エネルギーを最大化するパラメータ選択が強く推奨されます。これにより、溶接金属部（WMZ）と熱影響部（HAZ）のフェライト量を制限できます。
UGIMA® 4362の溶接には、要求される機械的特性と溶接耐食性に応じてさまざまなフィラーワイヤが使用可能です。主なものは：
- ER 2307 / 23.7NL / UGIWELD® 23.7NL
- ER 2209 / 22.9.3NL / UGIWELD® 45N
- ER 309LSi / 23.12LSi / UGIWELD® 309LM
溶接前の部品予熱は推奨しません。溶接後の熱処理も行わないでください（必要な場合は固溶焼鈍は許容されます）。
金属