UGI®347H / UGI®4550 – 450〜850℃用 Nb安定化オーステナイト系ステンレス鋼
UGI®347H / UGI®4550は、ニオブ（Nb）で安定化されたオーステナイト系ステンレス鋼で、高温用途（最大850℃）向けに特別に設計されています。450〜850℃の温度範囲で使用する場合、304/1.4301よりも優れた高温機械的特性と粒界腐食抵抗性を発揮します。
微細構造： UGI®347H / UGI®4550の微細構造はオーステナイト基地で構成されます。ニオブは炭化物析出物またはニオブ窒化物として存在します。径によっては残留フェライトが残る場合があります。
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 |
|---|---|---|---|
| シャルピー衝撃値 (Vノッチ) | -196 °C | 80 J | 最小値 |
| シャルピー衝撃値 (Vノッチ) | 20 °C | 100 J | 最小値 |
| 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 | 179 GPa | – |
| 弾性率 | 400 °C | 172 GPa | – |
| 弾性率 | 500 °C | 165 GPa | – |
| 伸び | – | 40 % | 最小値 |
| 硬さ (ブリネル) | – | 230 HBW | 最大値 |
| 引張強さ | – | 540 – 740 MPa | – |
熱的特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| 熱膨張係数 | 0.000016 1/K | 20〜100℃ |
| 熱膨張係数 | 0.0000165 1/K | 20〜200℃ |
| 熱膨張係数 | 0.000017 1/K | 20〜300℃ |
| 熱膨張係数 | 0.0000175 1/K | 20〜400℃ |
| 熱膨張係数 | 0.000018 1/K | 20〜500℃ |
| 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 | 0.04 – 0.06 % | – |
| クロム | 17.0 – 19.0 % | – |
| 銅 | 0.75 % | 最大 |
| マンガン | 0.5 – 2.0 % | – |
| モリブデン | 0.70 % | 最大 |
| ニッケル | 9.0 – 11.0 % | – |
| ニオブ | 0.4 – 1.0 % | 最大・最小: 10×C% |
| リン | 0.035 % | 最大 |
| ケイ素 | 0.2 – 0.75 % | – |
| 硫黄 | 0.015 % | 最大 |
技術的特性
用途分野
- 高温プロセス産業用膨張継手・装置
- ボイラー・焼却炉部品
- 高温濾過エレメント
- 排気系高温側部品
- 航空機エンジン部品
冷間加工
引抜・成形・プレス成形： UGI®347H / UGI®4550は、大半のオーステナイト系ステンレス鋼と同様に、一般的な冷間加工プロセスで変形可能です。断面積を最大80%まで容易に削減できます。
冷間ヘッディング： ニオブの存在により微細粒構造を持つため、冷間・温間ヘッディングに特に適しています。均一な微細構造により、冷間ヘッディング時の均一な変形が可能です。
耐食性
UGI®347Hは優れた粒界腐食抵抗性を持ち、1.4301 (AISI 304) より優れており、450℃〜850℃の温度範囲での用途に特に適しています。
局部腐食：
孔食腐食： 実験室で5% NaCl環境（50g/L、0.86M）、pH 6.6、35℃、ISO 15158準拠で孔食電位測定試験を実施。UGI®347Hの孔食電位は標準的なオーステナイト鋼と同等です（縦方向、線径5mm ワイヤロッド）：
| 鋼種 | ISO 15158 孔食電位 |
|---|---|
| UGI®347H | 240±20 mV/ECS |
| Cr=18%、Ni=9%、S=60ppm (1.4301) | 220±5 mV/ECS |
粒界腐食： ニオブの存在により、標準的な1.4301オーステナイト鋼と比較して、粒界腐食に対する感作リスクが大幅に低減されます。乾燥空気中での最高使用温度は850℃ですが、水蒸気や硫黄化合物などの腐食性化合物が空気中に存在する場合は低下します。
応力腐食割れ： 標準的な1.4301/1.4307オーステナイト系と同様、UGI®347Hは約50℃以上で塩化物イオンによる応力腐食割れを受けやすい性質があります。
一般的な切削性
旋削： UGI®347H / UGI®4550の切削性は、低硫黄304/1.4301鋼と類似しています。工具摩耗の観点から、低硫黄304/1.4301鋼と比較して、UGI®347H / UGI®4550の切削条件（速度および/または送り）を約10〜15%低減することで、同等の工具寿命を維持できます。チップ分断性においては、UGI®347H / UGI®4550は低硫黄304/1.4301と非常に類似しています。
熱処理
固溶化焼鈍： 1000〜1100℃の高温を保持した後、空冷または水冷を行います。この処理（固溶化焼鈍）により加工硬化の痕跡がすべて除去され、鋼の最低レベルの機械的特性が得られます。
安定化処理： 炭素と窒素をNb(C,N)として完全に析出させる安定化処理を行うことができます（溶接時など）。これにより粒界腐食抵抗性が向上します。815〜870℃で厚み1mmあたり最低5分間保持し、炉冷または空冷します（ASTM A182推奨）。
熱間成形
鍛造： UGI®347H / UGI®4550は特別な注意なしで鍛造可能です。加熱温度1150〜1250℃、鍛造終了温度は950℃以上が推奨されます。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く（炭素鋼より遥かに大きい）なります。部品は空冷または水冷可能です。
供給形状
| 製品 | 形状 | 仕上げ | 公差 | 寸法 |
|---|---|---|---|---|
| 棒鋼 | 丸棒 | 圧延酸洗 | 12〜13 | 22〜130 mm |
| 丸棒 | 旋削研磨 | 9〜11 | 22〜130 mm | |
| 丸棒 | 引抜 | 8〜9 | 1.8〜55 mm | |
| 丸棒 | 研磨 | 6〜9 | 1.5〜80 mm | |
| 六角棒 | 引抜 | 11 | 3〜55 mm | |
| 線材 | 丸線 | 酸洗 | – | 5.0〜32 mm |
| 引抜線 | 丸線 | 無光沢 | – | 0.5〜16 mm |
| 形鋼 | 光沢 | – | 2〜70 mm² |
その他の形状についてはサプライヤーにお問い合わせください。
溶接
多くのオーステナイト系鋼種と同様、UGI®347H / UGI®4550はほとんどのアーク溶接プロセス（充填材あり/なし）で溶接可能です：抵抗溶接、電子ビーム溶接、摩擦溶接、レーザービーム溶接など。アセチレン溶接は推奨しません。
充填材が必要な場合、UGI®347H / UGI®4550と同質の充填材、すなわちUGIWELD™ 347 (TIG/被覆アーク) または 347M (MIG) を使用すべきです。これにより溶接金属部もUGI®347H / UGI®4550と同等の耐食性を持ちます。
MIGまたはTIG溶接の場合、アルゴンベースのシールドガス（一部ヘリウム置換可）に窒素を含んではなりません。窒素が含まれると、溶接金属部がNbで安定化されず、高温使用時に粒界腐食抵抗性を失うリスクがあります。
高温で使用される組立品の溶接部には、Nb炭窒化物析出熱処理（約850℃：下記「安定化処理」参照）が推奨されます。
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