マルテンサイト系鋼とは？

Sponsored by Ulbrich Stainless Steel & Special Metals, Inc.Apr 10 2020

ステンレス鋼の特徴として、耐食性や高強度、耐熱性、衛生性などはよく知られているところです。 ステンレス鋼の5つの主要なカテゴリの区別は、それぞれの化学組成の違いに由来している。

Image Credit: Ulbrich Stainless Steels & Special Metals.

マルテンサイト系鋼とは

マルテンサイト系ステンレスは耐久性や強度、耐食性が優れているので様々な用途に適している。 マルテンサイト鋼の組成と特性は、さまざまな産業機能において、他の種類の鋼よりも優れています。

その化学組成により、熱および時効処理によって、マルテンサイト鋼は硬化し強化されることが可能です。

マルテンサイト鋼の組成

クロムは通常、1.2％の炭素とニッケルと共に、マルテンサイト鋼の組成の11.5～18％を占めている。 ニッケルの含有量が少ないため、他のステンレス鋼に比べて耐食性は劣りますが、炭素の割合が高いため、特に頑丈な分子構造を持つ鋼になります。

マルテンサイト鋼の他の合金元素としては、マンガン、ニッケル、モリブデンが挙げられます。

マルテンサイト系ステンレス鋼の加工

急冷マルテンサイト系鋼

410系ステンレス鋼、420系ステンレス鋼、440A系ステンレス鋼は、マルテンサイト系鋼の最も一般的な種類の一つである。 これらのマルテンサイト系ステンレス鋼は、高炭素鋼合金と同じように熱処理に反応する。 炭素含有量は、ステンレス鋼の最大焼入れ硬度を定義する。

その後、急速な冷却プロセスが続く高温に鋼を加熱すると、硬化をもたらす。 マルテンサイト系合金の高い硬化性は、これはしばしば “空気硬化 “と呼ばれていることを意味します。

材料は通常、微細構造を応力緩和するために低温で再加熱されるか、それは（軟化）中間硬度レベルを達成するために材料を焼戻すためにわずかに高い温度で再加熱されている。 これは硬化したマルテンサイト系材料の構造が脆いためです。

合金を臨界温度直下まで加熱すると、プロセスアニールが行われます。

Types of Martensitic Steel

マルテンサイト鋼の炭素含有量は、それがさらに2つの異なるtype.

Low Carbon Martensitic Steel

間の低い炭素含有量で、0.5％から10％の間に分割されることができる意味。0.05％から0.25％の低炭素で、マルテンサイト鋼の低炭素バージョンは、加工の可能性が高く、高い耐腐食性を提供し、一般的にstrength.693>

高炭素マルテンサイト鋼

高炭素マルテンサイト鋼は通常より炭素含有量が多い： 0.61％-1.50％ 間で、その。 炭素含有量が多いと、炭素が分子構造を強化するため、鋼が強くなる。

410系ステンレス鋼

410系ステンレス鋼は、汎用マルテンサイトとみなされるマルテンサイト系ステンレス鋼の等級である。 ピストンやバルブのほか、ファスナー、スプリング、ピン、刃物、金具、ガンクリップ、マイクロメーター部品、タービンブレード、ポンプロッド、コールスクリーン、ナット、ボルト、継手、ボールベアリング、インペラー、シャフトなどに使用されることがある。

焼入れと焼戻しの熱処理が変わると硬度も変わります。

タイプ410は通常焼鈍状態で供給されますが、0.040 ” 以下のゲージでは最低硬度 RC35 で供給することも可能です。

Type 420 Stainless Steel

その硬化と焼戻しの両方で硬度レベルのかなり広い範囲をカバーし、タイプ420ステンレス鋼は、0.15％から0.45％の炭素含有量の範囲を持っている.また、冷延は110000 psiの最小引張強度で別の供給の選択肢です。

最低引張強度120000psiの冷間圧延を含む熱処理により、SUS420は、特定の硬度または機械的性質の要件を満たすために、さまざまな炭素レベルで提供することができます。 この鋼合金は、RC40-50の間で硬化可能です。

タイプ420ステンレス鋼は、ファスナー、カトラリー、手術用工具、機械部品、銃器、ブッシング、バルブトリムなど様々な用途に使用することが可能です。

タイプ440ステンレス鋼

それは焼きなまし状態で成形性が限られているが、タイプ440Aステンレス鋼は、タイプ410または420よりも大きな硬化能力を持っている.

オーバーRC50に硬化可能で、ステンレス鋼のこの等級は、刃物の用途にブランキングに極めて適しています。

典型的な用途は以下のとおりです。

• ベアリング
• 刃物
• 外科用器具

耐食性と高硬度が重要なアプリケーションでは、タイプ440Aも使用されます。

その他のマルテンサイト系鋼種

上記以外の特殊な化学組成の要求や機械的性質を持つ、あまり一般的ではないマルテンサイト系鋼種も市場に出回っています。

マルテンサイト鋼の特性

マルテンサイト鋼は、他のタイプのステンレス鋼と異なる複数の特性（強度のほか）を持っています。 幅広い用途をカバーするマルテンサイト系ステンレス鋼のグレードは、比較的穏やかな腐食条件に対処するため、または冷間成形部品の最大の剛性と強度を作成するために使用されます。

それらは同じ特性の多くを共有しているので、メーカーは鋼合金を指定しているときにマルテンサイト系鋼種が一緒にグループ化されています。 焼入れと焼戻しを行うと、そのアプリケーションを増加させるマルテンサイト鋼の脆性です。

焼入れと焼戻しプロセスは、金属を加熱し、迅速にそれを設定するには、冷却を含む。 高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼は、一般的に溶接用途にはお勧めできませんが、タイプ410ステンレスは比較的容易に溶接することができます。

磁気

マルテンサイト系鋼合金に存在する鉄があれば、結晶様分子構造は、磁気することができます。 マルテンサイト鋼の多くの種類は磁性を持つ。 これは金属の選別を容易にしますが、加工や溶接の工程を難しくします。

成形性

金属が壊れたり割れたりせずに様々な形状に作られる能力を成形性と呼びます。 マルテンサイト鋼は、炭素量が多くなると成形性が低下する。

高強度

マルテンサイト系ステンレス鋼は、しばしば、常にではありませんが、高い機械的性質が必要な場合に使用されます。 耐食性のその程度は、ステンレス鋼family.

の他の合金よりもそのアプリケーションを制限し、表面的な錆の汚れは、しばしばその表面に表示することができます。 彼らは唯一の限られた耐食性または高温スケーリングへの抵抗が必要な場合には、アニール状態で使用することができます。

焼鈍マルテンサイト系ステンレス鋼

彼らは最高の成形特性を提供するように、マルテンサイト系グレードは、通常、焼鈍状態でメーカーに供給されている状態で焼入れまたは焼戻しの状態でそれらの最高の耐食性を達成される。

300シリーズと比較して、オーステナイト系ステンレス鋼のグレード410と420は、比較的低い引張強度レベルで冷間加工状態で達成することができる。

マルテンサイト系鋼と他の種類のステンレス鋼はどう違うのですか？

Austenitic ステンレス鋼

このタイプのステンレス鋼は非常に耐腐食性であり、それは他のステンレス鋼の種類に比べて高いクロム含有量を有するようにステンレス鋼の最も使用されるタイプの 1 つです。 これらの鋼はまた、窒素、マンガン、ニッケルで構成されています。

オーステナイト鋼は、（マルテンサイト鋼とは異なり）溶接可能で、成形可能で、一般的に非磁性です。

Ferritic Stainless Steel

Ferritic鋼は、高クロムと低炭素含有量を持っている – それは唯一の冷間加工を通じて硬化させることができる熱処理可能ではありません。 これは、フェライト鋼はマルテンサイト鋼（低炭素含有量の結果として）ほど強くはありませんが、それは腐食に非常に耐性があり、磁気であることを意味します。

最も頻繁に台所用品、産業機械の構造用、および自動車産業で使用されている、フェライト鋼はまた、熱処理可能ではありません。 彼らはほとんど唯一のアニールtemper.693>

沈殿硬化（PH）ステンレス鋼

PHステンレス鋼は、単独でまたは任意の組み合わせで、銅、モリブデン、アルミニウム、チタンを追加することによって行われます。 これらの金属は、オーステナイト鋼よりも3〜4倍強くなることができ、比較的低い靭性を持っている。

強度と良好な成形性のそのユニークなブレンドのために、PH鋼は、一般的に石油-ガス、航空宇宙、原子力産業で使用されています。

Hardened Martensitic Stainless Steel

Martensitic鋼が強くなるとその主な利点の中で、熱処理後に硬くなっている。 熱して急冷すると、原子が体心正方晶と呼ばれる歪んだ状態になり、より硬く、強くなる。

時効硬化

加熱して析出物をつくり、鋼の分子構造の欠陥が移動するのを防ぐことによって、鋼を硬化させることができる。 この欠陥の封じ込めが、金属をより硬く、強くする。

Annealing

焼鈍は、鋼を加熱して鋼の分子構造をより均質化し、応力を除去することを含む。

Quenching and Tempering

焼入れと焼き戻しとは、金属を加熱し、急速に冷却し、再び加熱することによって鋼を硬化させるプロセスである。 最初の加熱と冷却の後、金属は硬いですが非常にもろいです。しかし、2 回目の加熱は、鋼が延性である温度に戻すことを目的としています。

概要

ステンレス鋼には複数の種類と等級があり、5 つの主要なカテゴリに分類されます。 ステンレス鋼の多くの特徴的な機能は、それがさまざまなアプリケーションの広い範囲に最適です。

マルテンサイト系ステンレス鋼は、硬度、強度、耐食性を高めることができる複数の形式の熱処理に非常によく反応し、さまざまな産業で多くの実用的な用途を持っている汎用性の高い鋼です。 マルテンサイト系ステンレス鋼の強度と耐食性は、その汎用性は、それが多くの問題の解決策にすることができながら、海洋、産業、医療用途に最適です。

この情報は、Ulbrich Stainless Steel & Special Metals, Inc.が提供する資料から供給、検討および適応されている。

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