産業用途におけるインコネルとステンレス鋼の比較
インコネルとステンレス鋼は非常に人気のある金属合金で、非常に腐食性の高い環境下でも優れた寸法安定性を提供します。ただし、それぞれ適用分野が異なります。インコネルとステンレス鋼を比較すると、コスト、温度耐性、強度という 3 つの主要な決定要因が関係します。
この記事では、インコネルとステンレス鋼の特性と、それらが適しているアプリケーションを調べて、プロジェクトの要件に基づいて最適な決定を下せるようにします.
インコネル
インコネルは、過酷な腐食環境下で約 2,000°F の高温で優れた強度プロファイルを示すことで知られるニッケルクロムベースの超合金です。これらの独自の特性により、インコネルはジェット エンジン、石油およびガスの抽出、海水用途、および熱処理用途に使用されています。インコネルの一般的な用途には次のようなものがあります:
- タービン。
- 重機部品
- ターボジェット エンジンの部品
- 金属ダイカスト。
- 天然ガス配管。
- 3D プリント。
ただし、インコネル合金はステンレス鋼合金よりもはるかに高価です。
ステンレス鋼
クロムは、ステンレス鋼の主要な合金元素 (約 10% ～ 20%) であり、軟鋼よりも 200 倍高い耐食性をステンレス鋼に与えます。次のように、5 つの異なるグループに分類できます。
- オーステナイト
- 最も一般的に使用される
- 溶接可能、非磁性、非熱処理
- 食品加工機器、調理器具、医療機器に使用
- フェライト
- 12～17% のクロム、0.1% 未満の炭素、モリブデン、アルミニウム、チタンを含む
- 優れた延性と成形性を提供します
- 高温での強度が弱い
- 磁気および非熱処理
- 最低グレード
- マルテンサイト
- クロム 11～17%、炭素 1.2%、ニッケル 0.4% 未満
- 炭素含有量の増加は成形と溶接に影響します
- 他の信頼できる特性を得るには、前後の熱処理が必要です
- 歯科、手術器具、ナイフ、その他の切削工具に使用
- デュプレックス
- 20～25% のクロム、5% のニッケル、モリブデン、窒素を含む
- 降伏強度が高く、塩化物応力腐食割れが大きい
- 化学プラントや配管で使用
- 析出硬化性
- 可塑性を低下させる析出熱処理
- 機械加工が容易で、耐久性が高く、降伏強度と引張強度が高い
- オーステナイト鋼の 4 倍の強さ
- 石油、ガス、原子力、航空宇宙産業で使用
インコネルとステンレス鋼:用途の違い
どちらの金属も外観は似ていますが、他の多くの点で異なります。さらに、両方の金属には異なる等級があり、同じ金属の 2 つの合金が同様の特性を持つことはありません。たとえば、グレード 316 のステンレス鋼合金は、グレード 304 のステンレス鋼合金よりも塩化物溶液の下で優れた性能を発揮します。また、熱処理によって金属の強度が変化する場合があります。たとえば、「圧延されたままの」インコネル棒の引張強度は、溶体化処理された棒よりも優れています。二次要素のわずかな違いでも、最終的な強度プロファイルが変わる可能性があります。
下の表は、最も一般的な 2 つの合金、インコネル 625 と 304 ステンレス鋼の本質的な特性を比較しています。
| インコネル 625 | 304 ステンレス鋼 | |
| 引張強度 | 135,000 psi (930 MPa) | 75,000 psi (515 MPa) |
| 融点 | 2,460°F (1350°C) | 2,550°F (1400°C) |
| 動作温度 | 1,800°F (982°C) | 1,697°F (952°C) |
| 耐力 | 75,000 psi (517 MPa) | 30,000 psi (205 MPa) |
| 伸び | 42.5% | 35% |
| 機械加工性 | 悪い | 悪い |
| 耐食性 | 良好、特に孔食および隙間腐食に対する耐性 | 良い、ほとんどの酸化性酸に対する優れた耐性を提供します |
上記の比較によると、高温で高い引張強度を必要とする用途では、インコネル 625 が 304 ステンレス鋼よりも理想的な選択肢となります。そのため、インコネル 625 は熱交換器やガスタービンに使用されています。一方、304 ステンレス鋼は、動作温度範囲が低いため、寸法安定性と低温での耐食性が必要な用途に適しています。
耐食性に関しては、どちらにも特定の適用分野があります。インコネル 625 は、塩化物イオンおよび海水に対して優れた耐食性を提供します。腐食疲労強度が高いため、孔食や隙間腐食から保護します。したがって、ケーブルを係留するための配線ロープ、海軍のユーティリティ ボートの排気ダクト、および蒸気管のふいごとして使用されます。一方、304 ステンレス鋼は、硫酸などの酸化性酸による腐食に耐性があり、輸送用を含む化学薬品容器、自動車および航空宇宙部品によく使用されます。
ただし、どちらの合金も機械加工特性が低いことに注意することが重要です。インコネルとステンレス鋼の機械加工の課題を克服することは、材料の無駄とコストを抑えるために不可欠です。
インコネルとステンレス鋼の機械加工の課題
インコネルとステンレス鋼の違いを理解することは重要ですが、それぞれの固有の特性が機械加工性にどのように寄与するかを理解することも同様に重要です。
たとえば、インコネルは強度が高いため機械加工が難しく、加工硬化しやすく、工具を損傷したりワークピースを変形させたりする可能性があります。これを克服する最善の方法の 1 つは、機械加工の前にインコネル合金を解決して応力を解放することです。また、インコネル ブロックの切断中に連続切断を達成し、加工硬化を減らすために、セラミック ツールを使用することをお勧めします。
ステンレス鋼を正確に切断することも、ニッケル含有量が高く、機械加工プロセス中に深刻な塑性変形を引き起こすため、課題です。その後の試行で、表面は貫通しにくくなります。その結果、より大きな切削抵抗が必要になり、過剰な摩擦熱による工具の破損につながります。産業用バンド ソーを使用し、適切な切断プロセスに従うことで、精度をより迅速かつ簡単に実現できます。
これらの困難な金属に対処するための適切な設定と専門知識がない場合は、知識のあるサービス プロバイダーにタスクを外部委託することをお勧めします。
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