月: 2023年1月

sus321とは

sus321とは、オーステナイト系のステンレス鋼の1つです。オーステナイト系のステンレス鋼の中で最も幅広く使用されているsus304をベースに、チタンを添加させることで耐粒界腐食性や高温強度を高めて安定化させたステンレス鋼です。

チタンは、炭化物安定元素と呼ばれており、炭素と結合しやすくなっています。そのため、チタンをステンレス鋼に添加することで、クロムと炭素が結合してできる化合物の析出を抑えることができ、粒界腐食を防ぎます。このように、炭化物安定元素が添加されたステンレス鋼は、安定化ステンレス鋼とも言われます。

sus321の主な構成成分は、クロムを17～19%、ニッケルを9～13%、チタンを含有炭素量の5倍以上、炭素を0.08%以下です。ベースとなるsus304との成分の違いはチタンのみです。

名前の先頭についている「sus」の文字は、Steel Use Stainless(ステンレス鋼)の頭文字に由来しています。

sus321の使用用途

sus321は、チタンを添加することで、耐粒界腐食性や高温強度を高めて安定化させています。そのため、腐食が進行しやすい高温の環境で使用される部品や、高温用溶接構造品で使用されます。化学、製紙、染料、肥料工業など幅広い分野で使用されています。

粒界腐食は、溶接や熱処理などの工程において、ステンレス鋼を高温の環境で使用することによって起こる局部的な腐食のことです。約550～900℃程度の温度に加熱された箇所で起こりやすいと言われています。そのため、約550～900℃の環境で使用されることが多いです。

機械的性質については、ベースとなるsus304と同等の値を有しています。

sus321は、溶接性も優れています。特に耐粒界腐食性が高いため溶接部品での使用に適しているとされています。しかし、ベースとなるsus304と比較するとチタンを添加してしまっているため、切ったり削ったりする加工は劣ってしまいます。また、装飾部品に使用するのは推奨されていません。

sum23とは

sum23とは、快削鋼の1つです。リンを添加することで、性質を脆くしており、被切削性を高めようとしています。

sum23の主な構成成分は、炭素が0.09%以下、マンガンが 0.75～1.05%、リンが0.04～0.09%、硫黄が0.26～0.35%です。鉛は含まれていません。シリコンについての規定はありませんが、受渡当事者間の協定によって、0.10% 以下、0.10～0.20%、0.15～0.35% など限界値または範囲を決定することが可能です。

また、規定されている元素以外は、受渡当事者間の協定がない限り、溶鋼を仕上げる目的以外に意図的に鋼に添加をすることは禁止されています。

sum23lと末尾にlが付いている快削鋼も存在します。違いは、sum23lには鉛が含まれているということです。その他の成分の規定は、全てsum23となっています。鉛は人体に影響を与える可能性もあるため基本的には、sum23の使用が勧められています。

sum23の使用用途

sum23は、OA機器部品、シャフト、ローラー、刃物、文具、軸、ピン、一般機器部品など、身近なものから工業用品まで様々な分野で使用されています。

被切削性が高いので、切ったり削ったりする加工が必要な場合の使用に適しています。被切削性が高いと、工具の寿命が長くなったり、切りくずの処理がしやすくなったりするメリットがあります。また、バリなどのない綺麗な面に仕上げやすくなり、制作時間を短縮することができます。工具の寿命などは、工具技術の発達によって改善する場合も多いが、バリなどのない綺麗な面に仕上げるためには素材の影響が大きくなると言われています。

sum材は、溶接や曲げの加工には向いていないので、そういった加工には基本的に使用されません。

また、被切削性を重視しているため、機械的性質についての定義はありません。使用者が実施する焼き入れ戻し後の機械的性質は、設備や技術に大きく影響されるためです。

sum22とは

sum22とは、快削鋼の1つです。低炭素快削鋼とも呼ばれています。リンを添加してすることで、切削性を高めている素材です。アメリカの規格だと1213に相当します。

sum22の主な構成成分は、炭素が0.13%以下、マンガンが 0.70～1%、リンが0.07～0.1%、硫黄が0.24～0.33%です。マンガンの量は、受渡当事者間の協定で上限を1.1%にまで引き上げることができます。また、シリコンについての規定はありませんが、受渡当事者間の協定によって、0.10% 以下、0.10～0.20%、0.15～0.35% など限界値または範囲を決定することができます。

sum22lという、語尾にlが付いた素材も存在しますが、こちらとの違いは鉛が添加されているかの違いです。sum22lには鉛が含まれていますが、sum22には鉛が含まれていません。鉛は人体に悪影響を及ぼす可能性があるため、一般的にはsum22が使用されます。

sum22の使用用途

sum22は、鉄鋼材のなかでも切削性や加工性が高くなっており、切ったり削ったりする加工をする場合に使用します。

しかし、切削性に重点を置き、リンや硫黄を添加しているため、機械的性質は損なわれてしまいます。なので、溶接や曲げたり伸ばしたりする加工にはあまり向いていません。

sum材には、切削性を重視した材料は、硫黄を添加しているので硫黄快削鋼、機械的性質を重視した場合は鉛を添加しているので鉛快削鋼という分類があります。何の性質を重視するのかによって添加する物質を変える必要があります。

また、現在は快削系のプリハードン鋼の需要が高まっており、sum22の需要は減少してきています。

快削系のプリハードン鋼は、すでに中程度の熱処理が施してある材料です。金型材料として使用されます。熱処理がすでに施されているため、制作コストや工数を抑えることができます。また、高い硬度を有していて、被削性が高く加工しやすいので人気を集めています。

suh660とは

suh660とは、オーステナイト系の耐熱鋼の1つです。海外の規格では、UNS規格でS66286相当にあたります。 また、海外では、A286と呼ばれており、多く流通しています。700℃までの高温環境で使用することができます。

基準としている比重は7.8前後とされていますが、基本は需要家とメーカーの間で取り決めることになっています。

基本的に、固溶化熱処理後に時効処理を施し強度を高めて使用します。また、そうすることで900MPa以上の引張強度を得ることができます。

suh660は、耐熱鋼に分類されていますが、オーステナイト系ステンレスと似たような組織のつくりをしているので、加工性はオーステナイト系ステンレスに近くなっています。

suh660の主な構成成分は、ニッケルが24～27%、クロムが13.50～16%、モリブデンが1～1.50%、バナジウムが1.10～1.50%です。

suh660の使用用途

suh66は、700℃までの高温に耐えられ、高温環境で強度が高まるため、高温環境にさらされる部品でよく使用されます。例えば、蒸気タービンのロータ・ボルト、ブレード、シャフト、ガスタービンなどに使用されます。

ニッケルとクロムの含有量が多く、モリブデンも添加されているので、切ったり削ったりする加工で使用するのには向いていません。

また、固溶化熱処理後に時効処理を施し強度を高めて使用するのが基本ですが、加工し辛い場合は焼きなましを行ってから使用することもあります。

似たような組織構造をしているステンレス鋼にも耐熱性はあります。しかし、ステンレス鋼は耐食性、成形性、溶接性を重視しているため、炭素量が少なくなってしまっています。 その一方で、耐熱鋼の場合は、耐熱強度を高めるために炭素量を高くして、その向上元素であるバナジウムなども添加させています。

suh系の素材は、高い温度の空気やガスの中でも酸化や腐食がありません。また、強度や硬さの低下が限定的であるため扱いやすい素材です。

sn490bとは

sn490bとは、引張強さの下限値が490MPaに設定されている建築用鋼材の1つです。

sn400bと比較すると、sn490bは強度が高くなっています。しかし、ヤング係数は同じなので、剛性は変わりません。

sn490には、b種とc種の2種類が規定されています。b種は、主要構造部材や溶接のある構造部材として使用されるものに付けられます。c種は、溶接だけでなく、厚さ方向特性も要求される部材に使われるものに付けられます。b種とc種は、ガイドライン鋼材と言われている耐震建築溶接構造用鋼材のベースになっていて、sn材の主要材です。また、sn490b-utのように末尾にutが記載されているものは、超音波探傷試験を行った鋼板、平鋼という意味です。

sn490bを構成する成分は、炭素が0.18%以下(厚さが6mm以上50mm以下)または0.20%以下(厚さが50mmを超え100mm以下)、シリコンが0.55%以下、マグネシウムが1.65%以下、リンが0.030%以下、硫黄が0.015%以下です。

sn490bの使用用途

sn490bは、主に建物の梁や柱に使用されます。強度がsn400bと比較すると高くなっているため、比較的高さのある建物や荷重が大きな建物に使用される場合が多いです。平屋建てなど軽微な鉄骨造では使用されません。

また、sn490bは使用するデメリットも多くあり、sn400bと比較すると強度が高いというメリット以外は、あまり使用するメリットはないとされています。

具体的な例でいうと、sn400bとヤング係数が同じため剛性は変わらなく、厳しい変形の場合メリットはありません。また、幅厚比の規定や横補剛の規定が厳しくなるというデメリットがあります。他にも、保有耐力接合、継手、仕口など接合部が大きくなるなどのデメリットもあります。

使用するデメリットも大きく、基本的にはsn400bを使用することが勧められています。どうしても強度の必要な場合にsn490bを使用するのが良いとされています。

Ｔ字構造の継ぎ手など、鋼材の厚み方向の引張り強度が必要なときは、sn490cを使用します。

sn400bとは

sn400bとは、建築構造用圧延鋼材で、ss400の欠点を補うために生まれた比較的新しい素材です。降伏比や降伏耐力の上限が規定されています。

先頭についている「sn」の文字は、sは鋼(Steel)、nは新しい(new)の頭文字に由来しています。新しいというのは、ss材に変わって新しい建築用の鋼材という意味です。数字の部分は、引張強度の下限値を表しています。また、末尾のアルファベットは、鋼材がどの部位（用途）で使用するのが適しているかを表しています。a種、b種、c種の3種類があります。a種は、補助材として少し溶接する程度、b種は、建築物の中でも主要構造材としての利用する場合、c種は、b種では力不足となるような厚み方向の強度が求められるときに使用します。

sn400bの構成成分は、炭素が0.20%以下(厚さが6mm以上50mm以下)または0.22%以下(厚さが50mmを超え100mm以下)、シリコンが0.35%以下、マグネシウムが0.60%～1.50%、リンが0.030%以下、硫黄が0.015%以下です。

sn400bの使用用途

sn400bは、建築用の構造材料として使用されます。 建物の変形性能を考慮した鋼材で、主に梁として使用します。

軽微な建物では、建物の塑性域を考慮せず強度を高めるような設計はしません。その一方で、比較的大きさのある建物は変形性能を高めて、地震力を効率的に吸収できる設計を考える必要があります。そういった設計法に、ss400は対応することができずsn400bが使用されるようになりました。

現在では、比較的小規模な建築物でもsn400bを使用するようになりました。また、公共の建築物ではsn400bを使用するのが一般的です。

また、耐震設計では降伏点が高ければ高いほど良いわけではありません。耐震設計は、地震が発生したときに、部材の塑性変形を利用したエネルギー吸収をする必要があります。部材の耐えられる力にばらつきがあってはいけません。壊れると想定していた場所が壊れず、壊れないと想定していた場所が倒壊するなどの危険が発生してしまうからです。

sm400bとは

sm400bとは、溶接構造用圧延鋼材で、平成2年以前はsm41bという名称が使われていました。

sm400aとの違いは、衝撃保証値（シャルピー吸収エネルギー）です。sm400aに衝撃保証はありませんが、sm400bは27Jの衝撃保証が付いています。

成分の規定にも違いがあります。sm400aは5成分全てが規定されているわけではありませんが、sm400bは全ての成分が厳しく規定されています。sm400aに比べて、炭素量を若干少なくして、マンガン量を高めることで低温じん性の改善をしています。

先頭についているsmは、sは鋼(Steel)、mは船舶を意味する(Marine)の頭文字に由来しています。語尾についている記号は、シャルピー吸収エネルギーの値で分類されています。aは規定なし、ｂは 27J( 0℃ )、c は 47J( 0℃ )です。材料の粘り強さを表わす指標になっていて、この値が大きいほど粘り強いとされています。

sm400bの使用用途

sm400bは、比較的市中でも手に入り易く、高い靭性を持ち、各種プラントやタンク、車両、産業機械などで使用されています。また、冷地での車両・建設機械など、重要な箇所で使用される場合も多いです。sm400は、約0～350℃で使用することができます。

sm材と呼ばれているものは、昔は船体に使用されることがほとんどでした。しかし、現在は産業機械やパイプライン、発電プラントなど社会インフラにも欠かせない重要な素材となっています。

5成分全てが規定されているので、溶接性も非常に良好です。通常は圧延のままで製造されます。sm400aより 炭素を少なくした設計で、 27Jの衝撃保証がされており、低温靱性・溶接性を考慮した設計です。400N 級の鋼種の中では信頼性の高いものとなっています。

sm400bはsm400aのアップグレードとして使用することもできます。しかし、sm400bの代わりにsm400aを使用することはできません。化学成分、衝撃保証(シャルピー吸収エネルギー)の問題から鋼種としての技術的に難しいとされています。