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ステンレス部品の設計注意点——「錆びない」だけじゃない材料の特性

ステンレス部品の設計注意点——「錆びない」だけじゃない材料の特性 実務ノウハウ

はじめに

「錆びさせたくないからステンレス(SUS)を使う」という判断は正しいですが、ステンレスには鉄とは異なる加工・溶接・設計上の注意点があります。

「SUSにすれば大丈夫」という思い込みが設計ミスにつながることがあります。

ステンレスの種類と特徴

ステンレス(Stainless Steel)は鉄にクロム(Cr)を

10.5%以上含んだ合金鋼。

表面の酸化皮膜(不動態膜)が耐食性を生む。

【オーステナイト系(最も一般的)】

SUS304:

汎用ステンレス。耐食性が高く加工しやすい。

→ 食品機械・化学装置・一般機械

SUS316:

Moを添加。SUS304より耐食性が高い(特に塩化物に強い)。

→ 海水・薬品環境・医療機器

SUS303:

快削性あり。旋盤加工が容易。

→ ボルト・ナット・旋削部品

【フェライト系】

SUS430:

磁性あり。SUS304より安価。

→ 装飾・食器・弱腐食環境

【マルテンサイト系】

SUS410・SUS440:

焼き入れにより硬化する。磁性あり。

→ ナイフ・工具・ポンプ軸

【析出硬化系】

SUS630(17-4PH):

高強度・高耐食性。航空宇宙・シャフト類。

加工上の注意点

注意①:加工硬化(Work Hardening)

SUS304などのオーステナイト系は切削・曲げ加工で

急速に硬化する。

→ 切削工具の摩耗が速い

→ 板材の曲げでは、同じRでもSS400より割れやすい

→ ステンレス対応の加工条件を使う

注意②:溶接敏感化(鋭敏化)

SUS304を600〜800°Cに加熱すると

クロムが炭化物として析出し、耐食性が低下する(鋭敏化)。

→ 溶接部の耐食性低下につながる

→ 対策:低炭素グレード(SUS304L)を使用する、

または溶接後に溶体化処理を行う

注意③:磁性の有無

SUS304は一般に非磁性。

ただし冷間加工後は磁性を持つことがある。

→ 「非磁性であること」が必須の場合は加工量に注意

注意④:塩素腐食(応力腐食割れ)

オーステナイト系は塩素イオンと引張応力が重なると

割れが発生することがある(応力腐食割れ)

→ 塩化物環境ではSUS316を使う・残留応力を低減する

設計・図面の指示ポイント

材料記号の書き方:

SUS304 / SUS316 / SUS303 など種類を明示する

「ステンレス」だけでは種類が不明確

表面仕上げの指示:

#400研磨(電解研磨なし)

電解研磨(食品・医療機器の表面清浄化)

ヘアライン仕上げ(装飾目的)

溶接指示の注意:

溶接部の耐食性が重要な場合は

「SUS304L使用」「溶接後酸洗いパッシベーション処理」など明記

締結部品:

SUSボルト(A2-70など)を指示する場合は

「SUSボルトを使用のこと」と注記する

→ SUSボルトとSUSナットの組み合わせで焼き付き(かじり)が起きやすい

→ 対策:グリスを塗布する・材質を変える(ボルトA2、ナットA4等)

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