304、316、316Lステンレス鋼の比較：性能と用途

ステンレス鋼は鋼の一種です。鋼とは炭素（C）2%未満のもので、2%以上は鉄と呼ばれます。鋼の溶製プロセスでクロム（Cr）、ニッケル（Ni）、マンガン（Mn）、シリコン（Si）、チタン（Ti）、モリブデン（Mo）などの合金元素を添加し、鋼の性能を向上させ、耐食性（錆びない）を持たせたものが一般にステンレス鋼と呼ばれます。

ステンレス鋼：空気、蒸気、水などの弱腐食性媒質に耐える鋼、またはステンレス鋼。一般的に使用される鋼種は304、304L、316、316Lで、これらはオーステナイト系ステンレス鋼の300系鋼です。

本日は304、304L、316、316Lの一般的な性能、適用範囲、違いを主に紹介します。

304ステンレス鋼

性能紹介： 304ステンレス鋼は最も一般的な鋼です。広く使用される鋼として、優れた耐食性、耐熱性、低温強度、機械的特性を持ちます。プレス、曲げなどの熱間加工性が良く、熱処理硬化現象がありません（非磁性、使用温度範囲：-196℃〜800℃）。

適用範囲：

• 家庭用製品（1・2種食器、キャビネット、屋内配管、給湯器、ボイラー、浴槽）
• 自動車部品（ワイパー、マフラー、成形品）
• 医療機器、建材、化学、食品産業、農業、船舶部品

304Lステンレス鋼（Lは低炭素）

性能紹介： 低炭素304鋼として、一般的な耐食性は304鋼と同様ですが、溶接後や応力除去後の粒界腐食抵抗性が優れています。熱処理なしでも良好な耐食性を維持でき、使用温度は-196℃〜800℃です。

適用範囲：

• 化学、石炭、石油産業の粒界腐食抵抗性に高い要求がある屋外機械、建材の耐熱部品、熱処理が困難な部品

316ステンレス鋼

性能紹介：

モリブデン添加により、316ステンレス鋼は優れた耐食性、大気耐食性、高温強度を持ち、過酷な条件下で使用可能。優れた加工硬化性（非磁性）。

適用範囲：

• 海水設備、化学、染料、製紙、シュウ酸、肥料などの生産設備
• 写真、食品産業、沿岸施設、ロープ、CDロッド、ボルト、ナット

316Lステンレス鋼（Lは低炭素）

性能紹介： 316鋼の低炭素系列として、316鋼と同じ特徴に加え、粒界腐食抵抗性が優れています。適用範囲：粒界腐食抵抗性に特別な要求がある製品。

性能比較

化学組成

316と316Lステンレス鋼はモリブデン含有ステンレス鋼です。316Lステンレス鋼のモリブデン含有量は316ステンレス鋼よりわずかに高いです。鋼中のモリブデンにより、この鋼の総合性能は310と304ステンレス鋼より優れています。高温条件下で硫酸濃度が15%未満と85%以上の場合、316ステンレス鋼は幅広い用途があります。316ステンレス鋼は優れた塩化物耐食性も持つため、通常海洋環境で使用されます。316Lステンレス鋼の最大炭素含有量は0.03で、溶接後焼鈍できず最大耐食性が要求される用途に使用できます。

耐食性

316ステンレス鋼は304ステンレス鋼より優れた耐食性を持ちます。パルプ・製紙生産において良好な耐食性を示します。また、316ステンレス鋼は海洋と侵食性工業大気の腐食にも耐えられます。

一般的に、304と316ステンレス鋼の化学耐食性には大きな差はありませんが、特定の媒質では異なります。

最初に開発されたステンレス鋼は304で、特定条件下で孔食に敏感です。さらに2〜3%モリブデンを添加するとこの感受性が低減し、316が生まれました。また、これらの追加モリブデンは一部の熱有機酸の腐食も低減できます。

316ステンレス鋼は食品・飲料産業でほぼ標準材料となっています。世界的なモリブデン不足と316ステンレス鋼のより多くのニッケル含有量により、316ステンレス鋼の価格は304より高価です。

孔食は主にステンレス鋼表面の堆積腐食によって引き起こされる現象で、酸素不足とクロム酸化物保護層の形成不能が原因です。

特に小型バルブでは、弁板への堆積可能性が非常に低いため、孔食は稀にしか発生しません。

様々な水媒質（蒸留水、飲料水、河川水、ボイラー水、海水等）において、304と316ステンレス鋼の耐食性はほぼ同じですが、媒質中の塩化物イオン含有量が非常に高い場合、316ステンレス鋼がより適しています。

ほとんどの場合、304と316ステンレス鋼の耐食性に大きな差はありませんが、特定ケースでは大きく異なる可能性があり、具体的な分析が必要です。

耐熱性

316ステンレス鋼は1600℃以下の断続使用、1700℃以下の連続使用で良好な酸化耐性を持ちます。800〜1575℃範囲では316ステンレス鋼に連続作用させないのが最善ですが、この温度範囲外で連続使用する場合、ステンレス鋼は良好な耐熱性を持ちます。316Lステンレス鋼の炭化物析出抵抗性は316ステンレス鋼より優れ、上記温度範囲で使用可能です。

熱処理

1850〜2050℃の温度範囲で焼鈍、その後急速焼鈍、急冷。316ステンレス鋼は過熱で硬化できません。

溶接

316ステンレス鋼は良好な溶接性を持ちます。すべての標準溶接方法が使用可能。目的に応じて316Cb、316L、309Cbステンレス鋼溶接棒または電極を使用できます。最高の耐食性を得るには、316ステンレス鋼の溶接部を溶接後に焼鈍する必要があります。316Lステンレス鋼を使用する場合、溶接後焼鈍は不要です。

機械的特性

すべての鋼の中で、オーステナイト系ステンレス鋼は最も低い降伏点を持ちます。したがって機械的特性を考慮すると、オーステナイト系ステンレス鋼はバルブロッドに最適な材料ではありません。一定の強度を確保するにはバルブロッド径を大きくする必要があります。降伏点は熱処理で向上できませんが、冷間加工で向上可能です。磁性

オーステナイト系ステンレス鋼の広範な適用により、すべてのステンレス鋼が非磁性という誤った印象を与えています。オーステナイト系ステンレス鋼については、基本的に非磁性と理解でき、これは焼入れ鍛鋼に当てはまります。しかし、冷間加工された304は多少磁性を帯びます。鋳鋼の場合、100%オーステナイト系ステンレス鋼であれば非磁性です。低炭素系ステンレス鋼

オーステナイト系ステンレス鋼の耐食性は金属表面に形成されるクロム酸化物保護層から来ます。材料が450℃〜900℃の高温に加熱されると、材料構造が変化し、結晶粒界にクロム炭化物が形成されます。これにより結晶粒界でクロム酸化物保護層が形成できず、耐食性が低下します。この腐食を「粒界腐食」と呼びます。

304Lステンレス鋼と316Lステンレス鋼はこの腐食に対抗するために開発されました。304Lと316Lは低炭素含有量のため、クロム炭化物が生成されず、粒界腐食が発生しません。

高い粒界腐食感受性が非低炭素材料がより腐食しやすいことを意味しないことに注意が必要です。高塩素環境ではこの感受性も高くなります。