SUS430は、フェライト系ステンレス鋼の中では最も一般的で、家庭用品から工業部品まで幅広く使用されています。
ここでは、SUS430の特徴や詳細な性質についてまとめました。
SUS430とは？
まずは、SUS430の特徴と機械部品に適用する場合の注意事項などについてご説明します。
SUS430の用途
SUS430は、ステンレス鋼の中では安価なので、家庭用品では流し台や食器などに使われます。
スプーンやフォークなどに「stainless steel」と刻印されているものは、この材質が多いです。とでは、「18-8ステンレス」と刻印されているSUS304製のものと比べて低コストに製造できるので、耐食性はそこそこで、比較的安価なものに多用されます。
SUS304についてはこちらもご覧ください。
SUS430の強度
引張強さは、450MPa以上（※１）となっていて、低炭素鋼と同等レベルとなっています。
低炭素鋼と同様に明確な降伏点があり、加工硬化の特性も似ています。
SUS430は、ほぼ低炭素鋼を使うのと同様の考え方で設計できます。
但し、低温、高温では下記のように脆化があるので注意を要します。
※１：JIS G4303 ステンレス鋼棒
SUS430の耐熱性
機械部品として安全に使える上限温度は、おおよそ300℃程度と考えるのが一般的です。
300℃～550℃の範囲、とくに475℃付近で一定時間保持すると、クロムの密度が高い領域と低い領域に分離することで脆化（475℃脆化）が起こります。
また、600℃～800℃の範囲に長時間保持しても、σ相（鉄とクロムの脆い化合物）の析出によるσ相脆化（シグマ相ぜい化）があります。
脆化が起こった場合、この温度以上に加熱して急冷することで回復させることができます。
低温については、フェライトが体心立方格子のため脆性があります。
低温は-20℃程度までの使用に留めた方が良いと思います。
SUS430の溶接性
上記のとおり、475℃脆性やσ相脆化があるので、SUS430の溶接は正しい手順で行わないとトラブルを招きます。
SUS430溶接の注意事項
- 熱伝導の良い治具を被加工物に密着させ冷却速度を上げる
- 過剰に加熱せずできるだけ短時間で溶接する
σ相脆化や475℃脆化を防ぐには早く冷却する必要があります。しかし、ステンレス鋼は熱伝導率が炭素鋼の半分程度なので、銅などで作った治具に熱を逃すようにするわけです。
また、SUS430を溶接すると、冷却の過程でマルテンサイト生成による硬化や結晶粒の粗大化による高温脆化が起こります。
フェライト系はCrの含有量がマルテンサイト系より多いため焼入れ硬化はしませんが、特に800～900℃からの急冷で限られた領域が硬化し、靭性や延性が大幅に低下します。（溶接後の後処理として、760～785℃での処理を行うと、衝撃値が改善されます。）
これは、σ相脆化による溶接割れのように、直ちにトラブルにつながるものでは有りませんが、これが問題となる場合は、低炭素の材料への変更が有効です。
SUS430LXは、SUS430を低炭素化し、されにチタンやニオブを添加したものです。低炭素化によって焼入れ硬化しにくくなり、チタンやニオブによって結晶粒の粗大化を防止する狙いがあります。
SUS430の耐食性
SUS430の耐食性は、SUS304より劣ります。
しかし、ニッケルを含有しないので応力腐食割れはSUS304より起こしにくいとされています。
応力腐食割れについてはこちらをご欄ください。
SUS430の磁性
SUS430はフェライト系なので鉄鋼と同様に強磁性です。
オーステナイト系のSUS304とは異なり、磁石にくっつく性質を持っています。
SUS430の価格
SUS430は、高価なニッケルが入っていないのでSUS304より安価です。
形状や条件により異なりますが、鉄鋼材とSUS304の中間程度と思っておけば良いと思います。
材料被が上がっても、鉄鋼材からSUS430に変更することで、めっきや塗装を省くことによるコストダウンが可能なケースも多いです。
SUS430とSUS304との比較
フェライト系の代表的な鋼種であるSUS430と、オーステナイト系の代表鋼種であるSUS304を比較すると下記のようになります。
| SUS430 | SUS304 | |
|---|---|---|
| タイプ | フェライト系 | オーステナイト系 |
| 合金成分 | クロム18% | クロム18%、ニッケル8% |
| 結晶構造 | 体心立方格子 | 面心立方格子 |
| 低温脆性 | 有り | 無し |
| 磁性 | 磁性を帯びる | 磁性を帯びない |
| 耐食性 | 劣る（但し応力腐食割れに強い） | 優れる（但し応力腐食割れ性が劣る） |
| 強度 | 軟鋼と同程度 | 軟鋼より高い。加工硬化により強度アップする |
| 価格 | 安価 | 高価 |
SUS430の機械的性質
JIS G4303 ステンレス鋼棒」によるSUS430の機械的性質を下記に示します。
【SUS430の機械的性質】
| 機械的性質 | 値 |
|---|---|
| 引張強さ[MPa] | 450以上 |
| 0.2%耐力[MPa] | 205以上 |
| 伸び[%] | 22以上 |
| 絞り[%] | 50以上 |
| ブリネル硬さ[HBW] | 183以下 |
| ブリネル硬さ[HRBS又はHRBW] | 90以下 |
| ビッカース硬さ[HV] | 200以下 |
注：硬さは上記のいずれか１種類を適用します。
SUS430の物理的性質
SUS430の焼きなまし状態での物理的性質は下表のとおりです。
【SUS430の物理的性質】
| 物理的性質 | 条件 | 物性値 |
|---|---|---|
| 密度[g/cm3] | 7.70 | |
| 比重 | 7.70 | |
| 融点[K] | 1480～1508 | |
| 比熱[J/(g・K)] | 0～100℃ | 0.50 |
| 熱伝導度[W/(m･K)] | 20～100℃ | 26.0 |
| 縦弾性係数（ヤング率）[GPa] | 200 | |
| ポアソン比 | 0.3 | |
| 線膨張係数[10-6/K] | 0～100℃ | 10.5 |
SUS430の成分
「JIS G4303 ステンレス鋼棒」では成分は下記のとおり規定されています。
【SUS430の化学成分[％]】
| 元素 | 含有量 |
|---|---|
| C | 0.12以下 |
| Si | 0.75以下 |
| Mn | 1.00以下 |
| P | 0.040以下 |
| S | 0.030以下 |
| Cr | 16.00 ～ 18.00 |
SUS430まとめ
SUSと言われれば、何も考えずに図面にSUS304と書いてしまいがちですが、本当にSUS304レベルの耐食性が必要なのでしょうか。
SUS430は、脆化など注意が必要な点も有りますが、うまく使えばコストダウンにつながる材質ですので、要求仕様を確認して利用していくと良いと思います。
