UGI® 4542: 高強度マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼 - 優れた耐食性

UGI® 4542は、高強度・高靭性・良好な耐食性の組み合わせが要求される部品に使用されるPH（析出硬化型）マルテンサイト系ステンレス鋼です。

この鋼の特徴は、オーステナイト系ステンレス鋼SUS304/304L（1.4301/1.4307）に匹敵する優れた耐食性を備えながら、熱処理により幅広い機械的特性を得られる点にあります。冶金状態に基づく性能により、高引張強さが要求される用途から、高衝撃靭性が要求される用途まで対応可能です。

組織はマルテンサイト基調で一部フェライトストリンガーを含みます。冶金状態によっては残留オーステナイトや銅析出物を含むこともあります。UGI® 4542は強磁性材料であり、その特性は冶金状態、ひいては適用熱処理により変化します。

物理的・機械的特性

一般特性

特性	値
密度	7.75 g/cm³

機械的特性

特性	値	備考
ヤング率	197 GPa	ー
ブリネル硬度	363.0	最大値、EN 10088-3
ロックウェルC硬度	38.0	最大値、ASTM A564
引張強さ	1200 MPa	最大値、ASTM A564、EN 10088-3

熱的特性

特性	値
熱膨張係数	1.08×10⁻⁵ 1/K
熱伝導率	17 W/(m·K)

電気的特性

特性	値
電気抵抗率	7.7×10⁻⁸ Ω·m

磁気的特性

特性	値	備考
矯顽力	3420.0 A/m	ー
相対透磁率	38 [-]	200Oeおよび100Oeにて
相対透磁率	59 [-]	200Oeおよび100Oeにて

化学成分

元素	含有量	備考
炭素 (C)	0.06 %	最大値
クロム (Cr)	15.0 - 16.5 %	ー
銅 (Cu)	3.0 - 4.0 %	ー
マンガン (Mn)	1.0 %	最大値
モリブデン (Mo)	0.5 %	最大値
ニッケル (Ni)	4.0 - 5.0 %	ー
ニオブ (Nb)	0.45 %	最大値、最小値: 5×C%
リン (P)	0.03 %	最大値
ケイ素 (Si)	0.60 %	最大値
硫黄 (S)	0.03 %	最大値

技術的特性

用途分野

• レジャー用マリン（プロペラシャフト、金具）
• 食品加工（搬送・移送装置）
• エネルギー生産（原子力発電所）
• 建設および自動車産業

耐食性

UGI® 4542は、ほとんどの腐食環境において18Cr-8Niオーステナイト系鋼と同等の優れた耐食性を示します。この鋼の組織により、粒界腐食に対して不感であり、疲労腐食および応力腐食割れに対しても高い耐性を持ちます。さらに、高い機械的特性と耐食性の組み合わせにより、優れた耐食食摩耗性も特徴です。ステンレス鋼と卑な材料（アルミニウム、普通鋼）の組み立てが大気環境下で使用される場合、環境電解質が存在しないためガルバニック腐食のリスクはありません。「クリティカル」なケース（海洋用途での短時間浸漬、液体が溜まる箇所など）では、不活性シリコンシールによる絶縁が有効です。

必要に応じて以下の脱汚染処理を推奨します：

• 52%硝酸（36°ベーメ） 1体積
• 水 1体積
• 常温
• 短時間
• 処理後は十分に洗浄

ステンレス鋼の耐食性は、腐食性雰囲気の組成（塩化物濃度、酸化剤の有無、温度、pH、攪拌の有無等）および材料の表面状態（金属粒子の除去、表面仕上げ、硬化、研磨等）に依存します。食塩水噴霧試験（JIS K 7201等）では、マーキングラベルによる腐食ランアウトを避ける等の配慮が必要です。以下に各環境での性能を示します：

環境	挙動
硝酸	良好
リン酸	制限付き使用
硫酸	制限付き使用
酢酸	普通
炭酸ナトリウム	普通
NaCl（塩水噴霧）	良好
湿気	優秀
海水	制限付き使用
油/ガス	制限付き使用

熱処理

ASTM A564/A564MおよびEN 10088-3に準拠。

1030〜1050°Cで焼鈍後、UGI® 4542は約35 HRCの軟質マルテンサイト組織になります。この状態で使用する場合、250〜300°Cで1〜2時間の時効処理を推奨します（機械的特性への影響は軽微）。

この析出硬化鋼の特徴は、焼鈍後の中温焼入れ焼戻しで硬化できる点です。480°C付近で1時間焼戻しすることで、最大硬度約42 HRC（衝撃値3 daJ/cm²）が得られます。

軟化処理: 550〜760°Cで焼戻し（適用規格の指示による）。この軟化後、再度硬化させるには再焼鈍後に中温焼入れ焼戻しが必要です。

焼鈍棒は部品加工後の焼入れ焼戻しに適しています。軟化棒から採取した部品を硬化させるには、再度焼鈍を行ってから中温焼入れ焼戻しを実施してください。

熱間成形

UGI® 4542は鍛造に適しています。再加熱1150〜1200°C、鍛造1200〜950°C。冷却は空冷、水冷、油冷のいずれも可能。こうして得られた部品は以下の状態で使用可能です：

• 焼鈍状態（250〜300°Cで1〜2時間の時効処理付き）
• 焼入れ焼戻し状態（任意で焼鈍後、480°Cで1時間焼戻し）
• 焼戻し軟化状態（任意で焼鈍後、規格規定の焼戻しで所望の機械的特性を得る）

供給形態

製品	断面形状	表面仕上げ	公差	サイズ (mm)
棒鋼	丸棒	旋削仕上げ	k12 - k13	22 - 115
		ピーリング・研磨	h11 - h10 - h9	22 - 115
		センタレス研磨	h9 - h8 - h7	5 - 115
		冷間引抜	h9	5 - 21

溶接性

UGI® 4542は、予熱なしでMIG、TIG溶接が可能です（肉盛りあり/なし、レーザー、抵抗溶接、電子ビーム溶接も可）。溶接部は焼鈍組織となるため、時効処理（250〜300°Cで1〜2時間）または焼入れ焼戻し/焼戻し軟化処理を推奨します。

肉盛りなし、または同質肉盛り材での溶接では、母材と同等の機械的特性が得られます。高耐力鋼全般に言えることですが、溶接設計では切り欠きや断面急変を避ける配慮が必要です。

肉盛り材あり溶接の場合: MIG溶接では、Ar+1%CO₂または1〜2%O₂混合ガスを推奨。H₂、N₂含有ガスは避けてください。肉盛りワイヤはER308LSi（1.4316）または同質材の630（17-4PH）を使用できます。