UGI® 4542：高強度・高靭性・優れた耐食性を兼ね備えた析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼

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。この鋼種の最大の特徴は、オーステナイト系ステンレス鋼である1.4301/1.4307（304/304L）と同等の優れた耐食性を備えながら、熱処理によって幅広い機械的特性を発現できる点にあります。

その性能は冶金状態（熱処理条件）に基づいており、高い引張強度が要求される用途から、高い衝撃強度が求められる用途まで幅広く対応可能です。組織はマルテンサイトを主体とし、一部にフェライトのストラインガーが見られます。冶金状態によっては残留オーステナイトや銅析出物が組織に含まれることもあります。UGI® 4542は強磁性材料であり、その特性は適用される熱処理、すなわち冶金状態によって大きく異なります。

主な特性

一般物性

特性	値
密度	7.86 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）	–	40.0 – 41.0 J	最小値、ASTM A564、EN 10088-3
弾性係数	–	197 GPa	–
伸び	–	16 %	最小値、ASTM A564、EN 10088-3
疲労強さ（10⁷サイクル）	20 °C	620 MPa	+P930条件
疲労強さ（10⁷サイクル）	300 °C	530 MPa	+P930条件
疲労強さ（10⁸サイクル）	30 °C	620 MPa	+P930条件
疲労強さ（10⁸サイクル）	300 °C	450 MPa	+P930条件
硬さ（ブリネル）	–	277 HB	最小値、ASTM A564
硬さ（ロックウェルC）	–	28 HRC	最小値、ASTM A564
絞り	–	50.0 %	最小値、ASTM A564
引張強さ	–	930 – 1,100 MPa	最小値、ASTM A564、EN 10088-3

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
保磁力	3,420 A/m	–
相対透磁率	38	200 Oeおよび100 Oeにて
相対透磁率	59	200 Oeおよび100 Oeにて

化学成分（質量%）

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

技術的特性・加工性

適用分野

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

耐食性

UGI® 4542は、ほとんどの腐食環境において18Cr-8Ni系オーステナイト鋼と同等の優れた耐食性を示します。この鋼の組織は粒界腐食に対して不感であり、疲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が両立しているため、侵食腐食に対しても優れた耐性を発揮します。

ステンレス鋼と卑な材料（アルミニウム、普通鋼）の組み立て品が大気環境で使用される場合、環境電解質が存在しないためガルバニック腐食が発生・進行するリスクはありません。「クリティカル」なケース、すなわち舶用用途での短時間浸漬や液溜まり部などでは、不活性シリコンシールで絶縁することで良好な防食効果が得られます。

必要に応じて、以下の脱汚染処理（パッシベーション処理）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
• 処理後は十分に水洗

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（金属微粒子の付着なし、研磨・焼入れ等の表面仕上げ）等多くの要因に依存します。食塩水噴霧試験（JIS K 7201等）等の試験では、試験片にマーキングラベルを貼らない等の注意が必要です（ラベル下で腐食が進行し、耐食時間が短く評価される恐れがあるため）。

以下の表は、各種環境における耐食性の目安を示します：

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	平均的
炭酸ナトリウム	平均的
NaCl（食塩水噴霧）	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。

1,030–1,050°Cで焼鈍した後、UGI® 4542は軟質マルテンサイト組織となり、硬度は約35 HRCとなります。この状態で使用する場合、250–300°Cで1–2時間の膨張処理（時効処理の一種）を推奨します。機械的特性への影響は無視できるレベルです。

この析出硬化鋼の特徴は、焼鈍後、中温焼戻しによって硬化できる点です。最高硬度の約42 HRC（シャルピー衝撃値 約3 daJ/cm²）は、480°C付近で1時間焼戻しすることで得られます。

焼なまし（軟化）：適用規格で定められた指示に従い、550–760°Cで焼戻しを行います。この軟化処理後に再硬化させる場合、再度焼鈍を行ってから中温焼戻し処理を実施する必要があります。

焼鈍済みバーは、部品加工後に中温焼戻し硬化が可能です。軟化済みバーから切り出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戻し処理を施す必要があります。

熱間加工

UGI® 4542は鍛造に適しています。再加熱は1,150–1,200°C、鍛造温度範囲は1,200–950°Cです。冷却は空冷、水冷、油冷のいずれでも可能です。このようにして得られた部品は、以下の状態で使用できます：

• 焼鈍状態（250–300°Cで1–2時間の膨張処理後）
• 硬化状態（任意で焼鈍後、480°Cで1時間焼戻し）
• 焼なまし状態（任意で焼鈍後、規格で定められた条件で焼戻し、所望の機械的特性に合わせる）

供給形態

丸棒として以下の仕上げ・公差・サイズで供給可能です：

製品	形状	表面仕上げ	公差	サイズ（mm）
丸棒	丸	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

UGI® 4542は、予熱なしでMIG、TIG溶接が可能です（肉盛り材あり/なしの両方に対応）。レーザー溶接、抵抗溶接、電子ビーム溶接も適用可能です。

溶接部（肉盛り材の有無にかかわらず）は焼鈍組織となるため、膨張処理（250–300°Cで1–2時間）、または上記の硬化・焼なまし処理を施すことが推奨されます。

肉盛り材なし、または同質肉盛り材で溶接した場合、溶接部の機械的特性は母材と同等にすることができます。高耐力鋼全般に言えることですが、溶接設計においてはノッチや急激な断面変化を避ける配慮が必要です。

肉盛り材を使用する溶接の場合： MIG溶接では、シールドガスとしてAr+1%CO₂またはAr+1–2%O₂を推奨します。H₂やN₂を含むガスは避けてください。肉盛りワイヤーとしては、ER308LSi（1.4316）または同質肉盛り材である630（17-4PH）が使用できます。