ステンレス鋼は、鉄の錆びを防ぎ、耐熱性を提供する組成である、最低約11%のクロムを含む鉄合金のグループです。さまざまな種類のステンレス鋼には、炭素元素(0.03%からそれ以上)が含まれます。 1.00%)、窒素、アルミニウム、シリコン、硫黄、チタン、ニッケル、銅、セレン、ニオブ、およびモリブデン。特定の種類のステンレス鋼は、多くの場合、AISIの3桁の番号で示されます(例:304ステンレス鋼)。ISO 15510規格は、既存のISO、ASTM、EN、JIS、およびGB(中国)規格の仕様のステンレス鋼の化学組成を有用な交換表にリストしています。
ステンレス鋼の錆びに対する耐性は、合金にクロムが含まれているために生じます。クロムは、下にある材料を腐食攻撃から保護する不動態皮膜を形成し、酸素の存在下で自己回復することができます。耐食性は、次の手段によってさらに高めることができます。 :
1.クロム含有量を11%以上に増やします。
2.ニッケルを少なくとも8%まで加えます。
3.モリブデンを追加します(これにより、孔食に対する耐性も向上します)。
窒素を添加すると、孔食に対する耐性が向上し、機械的強度が向上します。したがって、合金が耐えなければならない環境に合わせて、クロムとモリブデンの含有量が異なるさまざまなグレードのステンレス鋼があります。
ステンレス鋼は、耐食性と耐汚染性、メンテナンスの手間が少なく、なじみのある光沢があるため、鋼の強度と耐食性の両方が要求される多くの用途に理想的な材料です。さらに、ステンレス鋼は、シート、プレート、バー、ワイヤー、およびチューブに圧延することができます。これらは、調理器具、カトラリー、外科用器具、主要な器具、車両、大きな建物の建設資材、産業機器(たとえば、製紙工場、化学プラント、水処理)、および化学薬品や食品の貯蔵タンクやタンカーで使用できます。材料の耐食性、蒸気洗浄と滅菌の容易さ、および表面コーティングの必要性の欠如により、キッチンや食品加工工場でのステンレス鋼の使用が促進されました。
オーステナイト系ステンレス鋼は、ステンレス鋼の最大のファミリーであり、すべてのステンレス鋼生産の約3分の2を占めています(以下の生産量を参照)。それらは、面心立方結晶構造であるオーステナイト微細構造を持っています。この微細構造は、極低温領域から融点までのすべての温度でオーステナイト微細構造を維持するのに十分なニッケルおよび/またはマンガンと窒素を含む鋼を合金化することによって達成されます。 。したがって、オーステナイト系ステンレス鋼は、すべての温度で同じ微細構造を持っているため、熱処理によって硬化することはできません。
オーステナイト系ステンレス鋼は、200シリーズと300シリーズの2つのサブグループにさらに分類できます。
200シリーズは、マンガンと窒素の使用を最大化してニッケルの使用を最小化するクロム-マンガン-ニッケル合金です。窒素を添加しているため、300シリーズのステンレス鋼シートよりも約50%高い降伏強度を備えています。
タイプ201は冷間加工により硬化可能です。
タイプ202は汎用ステンレス鋼です。ニッケル含有量を減らし、マンガンを増やすと、耐食性が弱くなります。
300シリーズは、ニッケル合金によってほぼ独占的にオーステナイト微細構造を実現するクロムニッケル合金です。一部の非常に高合金のグレードには、ニッケルの必要量を減らすために窒素が含まれています。300シリーズは最大のグループであり、最も広く使用されています。
タイプ304:最もよく知られているグレードはタイプ304で、それぞれ18%のクロムと8%/ 10%のニッケルの組成で18/8と18/10としても知られています。
タイプ316:2番目に一般的なオーステナイト系ステンレス鋼はタイプ316です。2%のモリブデンを添加すると、酸および塩化物イオンによって引き起こされる局部腐食に対する耐性が向上します。316Lや304Lなどの低炭素バージョンは、炭素含有量が0.03%未満であり、溶接による腐食の問題を回避するために使用されます。
マルテンサイト系ステンレス鋼は、より優れた機械的特性を提供するために熱処理することができます。
熱処理には通常、次の3つのステップが含まれます。
鋼をグレードに応じて980〜1,050°C(1,800〜1,920°F)の範囲の温度に加熱するオーステナイト化。得られたオーステナイトは、面心立方結晶構造を持っています。
焼入れ。オーステナイトは、硬い体心の正方晶構造であるマルテンサイトに変態します。焼入れされたマルテンサイトは非常に硬く、ほとんどの用途には脆すぎます。残留オーステナイトが残っている場合があります。
焼き戻し。マルテンサイトは約500°C(932°F)に加熱され、温度が保持された後、空冷されます。焼戻し温度が高くなると、降伏強度と極限引張強度は低下しますが、伸びと耐衝撃性は向上します。
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