製品を次のレベルに引き上げる 5 つの機械加工可能なステンレス鋼

ステンレス鋼は、金属製造の最も一般的な材料オプションの 1 つであり、調理器具から自動車部品、化学処理装置に至るまでの用途で使用されています。多くのステンレス鋼製品は、CNC 機械加工によって製造されています。CNC 機械加工は、コンピューター制御のフライス盤、ドリル、旋盤、およびその他の切削工具の精度を活用して、正確で再現可能な部品を効率的かつ費用対効果の高い方法で作成する汎用性の高い製造方法です。

ただし、「ステンレス鋼」という用語は、実際には 1 つの材料だけではありません。ステンレスは金属の一種で、それぞれに特徴があります。特定の用途に適したステンレス鋼を選択すると、部品の性能が大幅に向上または低下する可能性があります。製品チームが知っておくべきことは次のとおりです。

ステンレス鋼とは?

ステンレス鋼は、主に鉄、炭素、およびクロムで構成される合金ですが、多くのグレードでは、強度と硬度を高めるためにわずかに高い割合の炭素が含まれています。鉄の結晶微細構造を安定させるためのニッケルや、合金の耐熱性と耐食性を高めるためのモリブデンやチタンなど、他の金属を組み込むことも一般的な方法です。熱処理によっては、ステンレス鋼は比較的可鍛性と延性があります。

ステンレス鋼の耐腐食性と防錆性は、酸素にさらされたときの合金の挙動に起因します。地金が外気にさらされるとすぐに、合金中のクロムが薄い酸化物層を生成します。この酸化物層は、金属のさらなる酸化を抑制し、水分や酸素によって引き起こされる腐食や錆を防ぎます。腐食や錆に対するこの抵抗性により、多くのステンレス鋼は長時間風雨にさらされる部品に適しています。

ステンレス鋼には主に 5 つのカテゴリがあります。

• オーステナイト
• フェライト
• マルテンサイト
• デュプレックス
• 沈殿物の硬化

ステンレス鋼は一般に機械加工が困難ですが、これらの各カテゴリのすべての機械加工性は、次のような多くのベスト プラクティスに従うことで改善できます。

さらに、硫黄、銅、鉛、その他の合金などの元素が含まれていると、材料の機械加工性が変わる可能性があります。特に硫黄は切りくずの延性を低下させ、切りくずをより簡単に分離できるようにします。

1.オーステナイト系ステンレス鋼

鉄のオーステナイト結晶微細構造にちなんで名付けられたオーステナイト系ステンレス鋼は、ステンレス鋼の最も一般的な形態です。これらの鋼種は、高い耐食性と強度、優れた機械加工後の成形性、良好な溶接性を提供し、通常、他の合金タイプと比較してニッケル含有量がはるかに高くなっています。オーステナイト鋼は 300 番台の数字で表されます。

一般に標準の 18/8 ステンレスとして知られるグレード 304 鋼には、最低 18% のクロムと 8% のニッケル、最高 0.07% の炭素が含まれています。それらは、調理器具、ネジ、機械など、幅広い家庭用および産業用コンポーネントの作成に使用されます。

グレード 316 鋼はかなり似ていますが、ニッケルとモリブデンの含有量が多く、酸や塩化物に対する耐性が高くなります。したがって、グレード 316 は、海洋および化学処理のコンテキストで使用される部品に適しています。ただし、追加の金属は材料費を増加させます。

304 鋼と 316 鋼の両方が低炭素グレード (304L と 316L) で入手可能で、クロム カーバイドの析出 (溶接継ぎ目に沿った耐食性を大幅に低下させる現象) のリスクが軽減されます。これらは腐食性の高い環境に適しています。

オーステナイト系ステンレス鋼は、主に粘着性を示し、急速に加工硬化するため、機械加工が最も難しい場合があります。クーラントと潤滑剤は、加工中に熱が集中するのを防ぐために特に重要です。

2.フェライト系ステンレス鋼

フェライト系ステンレス鋼は、高クロム、低炭素の磁性合金で、応力腐食割れ (鋼の劣化の一般的なタイプ) と高温での酸化に対して高い耐性があります。

これらのグレードは、自動車部品、台所用品、石油化学機器、および潜在的に腐食性の材料と相互作用する必要があるその他の用途によく使用されます。フェライト系ステンレス鋼は優れた熱伝導特性も示すため、ボイラー熱交換器や加熱炉などの用途に最適です。

フェライト系鋼はオーステナイト系ステンレス鋼と同じ強度と耐食性を備えていませんが、炭素含有量が少ないため優れた延性があり、これらのグレードは材料を弱めることなく広範な成形を行うことができます。また、熱処理による硬化もありません。ニッケルが不足しているため、フェライト系ステンレス鋼は多くの場合、オーステナイト系ステンレス鋼よりも安価です。これらの等級は、400 の範囲の数字で指定されます。

グレード 434 は、最も一般的に使用されるフェライト系ステンレス鋼の 1 つです。モリブデンは合金の耐食性を高め、その結果、優れた機械的特性だけでなく、熱と酸化に対する強い耐性を提供する材料になります.

一方、グレード 444 は低レベルの炭素と窒素を含み、孔食、隙間腐食、および塩化物応力腐食割れに対する優れた耐性を提供し、温水タンクや醸造所またはブドウ園の設備などの用途に最適です.

フェライト系ステンレス鋼は機械加工が最も簡単なステンレス鋼の 1 つですが、グレード 446 などのクロム含有量の多い合金では、加工が困難になることがよくあります。

3.マルテンサイト系ステンレス鋼

マルテンサイト系ステンレス鋼は構造的にフェライト系鋼に似ていますが、より高い割合の炭素を含みます (フェライト系鋼の炭素含有量は通常 0.10% 未満ですが、マルテンサイト系ステンレス鋼は最大 1% 以上を含む場合があります)。これにより、材料内にマルテンサイトの微細構造が作成され、機械加工後のこれらの合金に他のステンレス鋼と比較して優れた強度と耐摩耗性が付与されますが、材料の脆性も増加する可能性があります.

さらに、それらの増加した炭素含有量により、マルテンサイト鋼を熱処理および時効処理して、金属をさらに硬化および強化することができます。ただし、錆や腐食に対する材料の感受性も高めます。したがって、このファミリは、タービン コンポーネント、ハイエンド カトラリー、メカニカル バルブおよびポンプなど、高い強度と耐久性を必要とするが、平均的な耐食性しか必要としない用途に最適です。

マルテンサイト系ステンレス鋼も 400 番号で示され、フェライト系ステンレス鋼と同様に機械加工が比較的容易ですが、炭素含有量が増加すると機械加工性が低下します。グレード 440C は、ステンレス鋼合金で可能な最大の強度、硬度、および耐摩耗性を提供することで有名ですが、これらの特性を完全に実現するには、最初に熱処理が必要です。アニールされた状態の場合、440C 鋼は最も機械加工が容易な状態になりますが、頑丈な工具を使用することをお勧めします。

4.二相ステンレス鋼

二相ステンレス鋼は、オーステナイトとフェライトの両方の微細構造を含む非常に耐食性の高い合金です。その結果、両方のカテゴリの特性が混在する、かなり可鍛性と溶接性のある鋼のセットができあがります。

二相合金は、オーステナイト系またはフェライト系ステンレス鋼の 2 倍の強度を提供でき、標準的なフェライト系鋼より劣る場合でも、グレード 304 や 316 などの一般的なオーステナイト系合金よりもはるかに高い耐応力腐食割れ性を示します。ただし、この高強度と耐腐食性の組み合わせにより、二相合金は、部品が長期間にわたって腐食性の塩水に耐えなければならない水中用途に最適です。

塩化物孔食および隙間腐食に対する耐性は、特定の合金のクロム、モリブデン、および窒素含有量によって決まりますが、二相鋼はオーステナイト合金よりもニッケルとモリブデンの含有量が少ないため、一般的に安価です。さらに、強度が高いため、設計者は一部のコンポーネントのセクションの厚さを減らすことができ、コストと部品全体の重量の削減にさらに貢献します。

おそらく、二相ステンレス鋼の最も一般的な形態は 2205 (22% のクロムと 5% のニッケルの組成にちなんで名付けられた) であり、化学処理および貯蔵装置および貨物タンクで一般的に使用されています。二相鋼は、焼きなまし強度が高いため、機械加工がより困難になる傾向があります。

5.析出硬化ステンレス鋼

析出硬化ステンレス鋼は、オーステナイト合金とマルテンサイト合金の両方の利点を兼ね備えており、良好な耐食性を維持しながら、熱処理によって高い強度と機械的特性を実現できます。

良好な酸化を提供することに加えて、これらの析出硬化ステンレス鋼は、ほとんどの条件でオーステナイト グレード 304 と同等の性能を発揮します。析出硬化ステンレス鋼の最も一般的な形態は 17-4 PH、またはグレード 630 で、17% のクロムと 4% のニッケルの組成からその名前が付けられています。

析出硬化ステンレス鋼の機械加工性は特定の合金によって異なりますが、これらの金属の重要な利点の 1 つは、溶体化処理された状態で簡単に機械加工できることです。

あらゆるプロジェクトに最適なステンレス鋼合金を見つける

ステンレス鋼にはさまざまな形状があります。製品チームが平均的な耐食性を備えた超強度を探している場合、マルテンサイト合金が適しています。同様に、高強度、高孔食性、および耐食性を提供する鋼を必要とするチームは、二相合金の理想を見つけることができます.

特定のコンポーネントに適した材料を決定することは、製品設計および製造プロセスの重要な部分であり、製品チームは材料オプションを徹底的に吟味する必要があります.とはいえ、Fast Radius のような経験豊富な製造パートナーの助けを借りれば、プロジェクト固有の要件を満たす適切な材料を簡単に見つけることができます。

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