1. 導入
1.1 enとは何ですか 1.4372 ステンレス鋼?
で 1.4372 ステンレス鋼(12cr17mn6ni5n), 化学的指定x12crmnnin17-7-5でも知られています, オーステナイトステンレス鋼ファミリーの著名なメンバーとして立つ.
費用対効果と堅牢な機械的特性のバランスをとるように設計されています.
この合金は低ニッケルに属します, ハイマンガンCR-MNシリーズ, 従来のニッケルリッチグレードのような戦略的な代替品にする 304 または 316.
マンガンと窒素含有量の上昇によって強調されたそのユニークな構成は、例外的な強さでそれを抑えています, 形成性, 一般腐食に対する抵抗, 産業全体の多才な材料としてそれを配置します, 建築, 消費者アプリケーション.
1.2 enの背景と重要性 1.4372 ステンレス鋼
ENの開発 1.4372 ステンレス鋼は、望ましいステンレス鋼の特性を維持しながら、高価なニッケルへの依存を減らす必要性から現れました.
20世紀半ば, ニッケルの価格が変動し、費用効率の高い合金の需要が増加するにつれて, 冶金学者は、マンガンに実行可能な代替品として焦点を合わせました.
マンガンはオーステナイト構造を安定させます, 一方、窒素は強化剤として機能します, 過度のニッケルの必要性を排除します.
このイノベーションは、に匹敵する腐食抵抗を保持する材料を生み出しました 304 非塩化環境では、しかし低コストで.
今日, で 1.4372 ステンレス鋼は、予算の制約とパフォーマンスが共存する産業で重要な役割を果たします.
その高い仕事硬化率は、強度と形成性の両方を必要とするコンポーネントに最適です, スタンプ部品など, 建築用パネル, および自動車部品.
グローバル市場が持続可能性とリソース効率を優先するように, この合金の削減されたニッケル依存性は、より経済的で環境に優しい材料ソリューションへの傾向と一致しています.
1.3 同等のグレード
で 1.4372 複数の国際基準で認識されています, グローバルな採用を促進します.
これが同等の指定の内訳です:
| 標準 | 学年 | 国/地域 |
|---|---|---|
| で 10088-2 | x12crmninnin17-7-5 | ヨーロッパ |
| ASTM A240 | 201 (US S20100) | 米国 |
| G4305だけ | SUS201 | 日本 |
| GB/T 20878 | 12cr17mn6ni5n | 中国 |
| ISO 683-16 | – | 国際的に認められています |
これらの同等性により、境界全体の材料仕様の一貫性が保証されます, メーカーがENを調達できるようにします 1.4372 おなじみの指定の下でステンレス鋼.
2. 化学組成と微細構造
2.1 ENの化学組成 1.4372 ステンレス鋼
合金の性能は、その正確な化学的構成にかかっています, 強度を最適化するために慎重にバランスが取れます, 耐食性, と成形性.
以下は構成範囲です (体重の割合):
| 要素 | コンテンツ (%) |
|---|---|
| 炭素 (C) | ≤ 0.15 |
| シリコン (そして) | ≤ 1.00 |
| マンガン (ん) | 5.50–7.50 |
| リン (p) | ≤ 0.045 |
| 硫黄 (s) | ≤ 0.015 |
| クロム (Cr) | 16.00–18.00 |
| ニッケル (で) | 3.50–5.50 |
| 窒素 (n) | 0.05–0.25 |
2.2 重要な要素の効果
マンガン (ん):
プライマリニッケル代替品, マンガンはオーステナイト相フィールドを拡張します, 室温で安定した単相構造を確保します.
また、合金の硬化能力を高めます, コールドフォーミングプロセスに適しています.
窒素 (n):
強力な強化機, 窒素はオーステナイトに溶解して、降伏強度と引張強度を高める.
また、パッシブフィルムを安定化することにより、ピット抵抗を高めます, 特に酸性環境で.
クロム (Cr):
腐食抵抗に重要です, クロムは薄いものを形成します, 酸化や化学攻撃から金属を保護する接着剤層層.
ニッケル (で):
inよりも少ない量で存在しますが 304 ステンレス鋼, ニッケルはまだオーステナイトの安定性を維持する上で重要な役割を果たしています, 特に低温アプリケーション中.
2.3 微細構造
その革新された状態で, で 1.4372 顔中心の立方体によって特徴付けられる単相オーステナイト微細構造を示します (FCC) クリスタル格子.
この構造は優れた延性を提供します, 靭性, および非磁性特性, 耐衝撃性を必要とする操作とアプリケーションを形成するために不可欠です.
特定の条件下で, 400〜800°Cの間の温度への長時間の曝露や激しい寒冷作業など, 合金は、σ相のような二次相を形成する場合があります (脆い金属間化合物) または炭化クロム.
これらの相は、延性と耐食性を低下させる可能性があります, 適切な熱処理、特にソリューションアニーリングを必要とする必要があります。.
3. 物理的および機械的特性
3.1 物理的特性
EN 1.4372の物理的特性を理解することは、熱および構造設計にとって重要です.
重要なプロパティの内訳は次のとおりです:
| 財産 | 価値 | 条件 |
|---|---|---|
| 密度 | 7.93 g/cm3 | 室温 |
| 融解範囲 | 1398–1454°C | 標準的な雰囲気 |
| 熱伝導率 | 16.3 w/(M・k) | 20℃ |
| 熱膨張係数 | 17.3×10⁻⁶/°C (20–100°C) | 線形膨張 |
| 電気抵抗率 | 0.73 μω・m | 20℃ |
| 磁性透過性 | 非磁性 (m≈ 1) | ソリューションとして |
炭素鋼と比較して, で 1.4372 密度がわずかに高いが、優れた熱安定性を持っています, 中程度の温度変動を含むアプリケーションに適しています.
3.2 機械的特性
溶液が鳴らされた状態で, で 1.4372 印象的な機械的パフォーマンスを提供します, 特に強度と重量の比率で注目に値します.
以下は、典型的な機械的特性です (1つに従って 10088-2):
| 財産 | 最小値 | テスト方法 |
|---|---|---|
| 抗張力 (rm) | 635 MPa | ISOで 6892-1 |
| 降伏強さ (RP0.2) | 245 MPa | ISOで 6892-1 |
| 伸長 (A5) | 40% | ISOで 6892-1 |
| 硬度 (HB) | ≤241 | ISOで 6506-1 |
| 衝撃の靭性 (KV) | 21 j | ISOで 148-1 (20℃) |
その高い引張強度, 優れた伸長と組み合わされています, 負荷をかける能力と形成性の両方を必要とするアプリケーションに最適です, 深く描かれたコンポーネントやスタンプ部品など.
3.3 高温抵抗
入る間 1.4372 ステンレス鋼は、極端な高温環境向けに設計されていません, 空気中は最大800°Cまでの満足のいく耐性を示します.
これらの温度で, クロムが豊富なパッシブフィルムは安定したままです, 合金をスケーリングと酸化から保護します.
しかし, 800°Cを超える長時間の曝露は、炭化物の沈殿と腐食抵抗の低下につながる可能性があります.
より高い温度での継続的なサービスのため (例えば, 900–1100°C), 310Sのような成績がより適切です, 目標 1.4372 最も中程度の温度産業用途に十分です.
3.4 延性と加工性
延性:
オーステナイト構造は優れた延性を提供します, 曲げのような複雑な形成操作を有効にします, ローリング, ストレッチ形成.
しかし, その高い作業硬化率は、亀裂を防ぐために深刻な寒冷作業中に中間アニーリングがしばしば必要であることを意味します.
被削性:
フェライトのステンレス鋼と比較して, で 1.4372 中程度の機密性があります.
仕事を硬くする傾向は、ツールの摩耗を引き起こす可能性があります, したがって、メーカーは鋭い切削工具を使用する必要があります, 高い切断速度, 適切な潤滑.
炭化物または高速鋼 (HSS) ツールをお勧めします, フィードと速度を調整して、熱の蓄積を最小限に抑えます.
4. 腐食抵抗分析
4.1 一般的な腐食抵抗
で 1.4372 大気中の一般的な腐食に抵抗することに優れています, 淡水, そして、多くの非塩化物水性環境.
クロムニトロゲンの組み合わせは、軽度の表面損傷が発生したときに自己回復する密なパッシブフィルムを形成します, 長期的な保護を確保する.
中性またはわずかに酸性の条件で (例えば, 食品加工液, 軽度の有機酸), その腐食率は下に残っています 0.1 MM/年, に匹敵します 304 ステンレス鋼.
4.2 塩化物耐性耐性
合金は穏やかな塩化物環境に抵抗します (例えば, 田舎の雰囲気または水道水), 海洋環境や塩分のような塩分のような過酷な塩化物にはあまり適していません.
塩化物イオン (cl⁻) 受動的なフィルムに浸透することができます, 孔食につながります.
臨界ピット温度 (CPT) 1つ 1.4372 で 6% FECL₃溶液は約20〜25°Cです, 316Lよりも大幅に低い (モリブデンの添加により、45〜50°CのCPTがあります).
海水または高塩化物濃度を含む用途向け, モリブデンを含むグレードを指定するか、保護コーティングを使用することをお勧めします.
4.3 酸とアルカリ抵抗
酸耐性:
合金は、希薄硫酸でうまく機能します (室温で50％以下), 硝酸 (60°Cで60％以下), そしてほとんどの有機酸 (例えば, 酢酸, クエン).
これらの酸に対する耐性は、食品と飲み物の加工に人気のある選択肢になります, 酸性媒体との接触が一般的です.
アルカリ抵抗:
で 1.4372 ほとんどのアルカリに対する優れた耐性を示しています, 水酸化ナトリウムを含む (ナオ) 水酸化カリウム (KOH), 中程度の濃度や温度でも.
これにより、化学処理装置がアルカリ溶液を処理するのに適しています.
4.4 ストレス腐食亀裂 (SCC) 抵抗
ストレス腐食亀裂 - 同時引張応力と腐食性培地を含む危険な腐食の形態は、ENにとってあまり懸念ではありません 1.4372 フェライトまたはマルテンサイトグレードと比較.
しかし, 塩化物が豊富な環境では、高い引張ストレスと組み合わされています (例えば, 残留応力を伴う溶接接合部), SCCが発生する可能性があります.
熱処理と攻撃的な環境での持続的な引張負荷を回避することによる適切なストレス緩和は、このリスクを軽減します.
5. ENの生産と処理 1.4372 ステンレス鋼
5.1 ENの生産プロセス 1.4372 ステンレス鋼
5.1.1 製錬プロセス
合金は通常、電動弧炉を使用して生産されます (EAF) 原材料を溶かす - スクラップスチールを含む, ニッケル, マンガン, クロム合金.
融解後, 溶融鋼は、アルゴン酸素脱炭に移動します (aod) 炉, アルゴンと酸素が溶融物に吹き込まれ、炭素含有量を減らし、窒素レベルをコントロールする.
このプロセスは、正確な化学組成制御を保証します, 窒素にとって特に重要です, これにより、延性を損なうことなく強度が向上します.
5.1.2 キャスティングと鍛造
鋳造:
洗練された鋼は、連続鋳造を使用してビレットまたはスラブに投げ込まれます, 均一な微細構造と最小限の欠陥を確保します.
ホット鍛造/ローリング:
ビレットは1050〜1150°Cに加熱され、順応性があります, 次に、バーのような中間製品に鍛造または丸めます, プレート, またはコイル.
過度の穀物の成長と脆性を避けるために、仕上げ温度は850°Cを超えている必要があります.
5.1.3 熱処理
ソリューションアニーリング:
最も重要な熱処理ステップ, 合金を1010〜1150°Cに加熱することを伴います (厚さに応じて), 沈殿した相を溶解するために30〜60分間保持します, 水や空気に消す.
このプロセスは、単相オーステナイト構造を復元します, 延性と耐食性の最大化.
コールドワークのためのアニーリング:
重度の低温変形の後 (例えば, 深い絵), 1000〜1050°Cでの中間アニーリングは、作業の硬化を減らし、形成性を回復するために実行されます.
5.2 処理方法
5.2.1 切断
- 剪断: 薄いシートに適しています (≤3mm), 鋭いせん断を使用して、バリのないきれいなエッジを確保します.
- レーザー切断: 複雑な形状よりも好ましい, 高精度と最小限の熱に影響を受けるゾーンを提供します.
- プラズマ切断: 厚い材料に効果的です (5 mm以上), ただし、酸化を除去するには、カット後の研削が必要になる場合があります.
5.2.2 溶接
で 1.4372 TIGを使用して溶接できます, 自分, および抵抗溶接方法.
重要な考慮事項には含まれます:
フィラー材料:
ER201を使用します (一致する構成) またはER308L (非批判的なアプリケーションでの耐食性の改善).
予熱:
ほとんどのアプリケーションには必要ありません, しかし、汚染を防ぐために卑金属がきれいであることを確認してください.
溶接後の治療:
溶液アニーリングは、残留応力を排除し、均一な微細構造を回復するために重要なコンポーネントに推奨されます, 特に溶接ゾーンが感作を経験している場合 (カーバイド降水).
5.2.3 形にする
コールドフォーミング:
合金の高い作業硬化率は、スタンピングなどのプロセスに最適です, 曲げ, ロールフォーミング.
しかし, 複雑な形状が亀裂を防ぐためには、複数のアニーリングステップが必要になる場合があります.
ホットフォーミング:
寒い形成が良好であるため、めったに使用されません, しかし、実行した場合, 穀物の粗大化を避けるために、温度を制御する必要があります.
5.2.4 表面処理
- 2B仕上げ: 滑らか, コールドローリングとアニーリングによって得られるわずかに反射的な表面, 一般的なアプリケーションに適しています.
- ミラーポリッシュ (8k): 機械的研磨によって達成されます, 建築装飾要素に最適です.
- 電解研磨: 表面汚染物質を除去し、均一なパッシブフィルムを作成することにより、耐食性を強化します, 一般的に医療機器や食品機器で使用されます.
- コーティング: エポキシまたはポリウレタンコーティングを適用して、過酷な塩化物環境で耐性を高めることができます, これはコストとメンテナンスを追加しますが.
6. enの適用 1.4372 ステンレス鋼
6.1 食品産業
6.1.1 食品加工装置
- ミキサーとブレンダー: 有機酸に対する合金の耐性 (例えば, 柑橘類の加工におけるクエン酸) クリーニングの容易さにより、食品準備機械のコンポーネントに適しています.
- 熱交換器: 低温殺菌および滅菌システムで使用されます, 中程度の温度抵抗と食品による非反応性が不可欠です.
6.1.2 保管および輸送容器
- タンクとサイロ: 酸性飲料を保管するため (ジュース, ワイン) または乳製品, で 1.4372 汚染を防ぎ、製品の純度を保証します.
- トラック船: 軽量および腐食耐性, 長距離にわたってバルク食品を輸送するのに最適です.
6.2 医療産業
6.2.1 医療機器
- 手術器具: 永久インプラントの承認はありませんが (医療グレードの合金と比較して、ニッケル含有量が少ないため), 鉗子やはさみなどのインプラント不可能なツールに使用されます, その滅菌抵抗と機械的強度のおかげです.
- 病院用家具: ベッドフレーム, キャビネット, そして手すりはその耐久性と消毒の容易さから恩恵を受けます.
6.2.2 手術器具
- 使い捨ての楽器: ENの費用対効果の高い性質 1.4372 単使いのツールに適しています, パフォーマンスを損なうことなく、ヘルスケアコストを削減します.
6.3 化学産業
6.3.1 化学反応器
- 酸性反応器: 希釈硫酸または硝酸を含むプロセス, 合金は、圧力下で構造的完全性を維持しながら腐食に耐えます.
- ストレージタンク: 非塩化物質貯蔵用, 溶媒やポリマーなど, で 1.4372 より高いニッケルグレードに代わる費用効率の高い代替品を提供します.
6.3.2 パイプとバルブ
- プロセス配管: 非塩化物液を輸送するために化学プラントで使用されます, 腐食抵抗と中程度の圧力と温度を処理する能力を組み合わせる.
6.4 建設と装飾
6.4.1 ファサード材料
- カーテンウォールとクラッディング: 合金の形成性と表面仕上げの範囲 (ミラーポリッシュを含む) 近代的な建築ファサードに人気のある選択肢にしてください, 特に中程度の大気汚染がある都市環境で.
- 屋根付きパネル: 大気腐食に耐性があります (例えば, 雨, 紫外線), 建物のライフサイクルにわたるメンテナンスコストの削減.
6.4.2 インテリア装飾
- エレベーターインテリア: 鏡が磨かれたen 1.4372 パネルは豪華なものを提供します, 交通量の多い領域の洗浄が簡単な表面.
- 手すりと手すり: 審美的な魅力と耐久性を組み合わせます, 住宅と商業の両方に適しています.
6.5 自動車 と輸送
- 排気システム: マニホールドやヒートシールドなどのコンポーネントは、中程度の耐熱性と形成性の恩恵を受けます, 極端な高温ゾーンには適していませんが.
- ボディパネル: 軽量でありながら強い, 車両の重量を減らし、燃料効率を向上させるために、スタンプ付き部品で使用されます.
- 鉄道馬車: 内部継手と構造コンポーネント, 湿度または汚染された環境での耐食性を活用します.
7. メリットとデメリット
7.1 利点
- 費用対効果が高い: ニッケル含有量の削減は、材料コストを10〜15％削減します。 304 ステンレス鋼, 大規模なアプリケーションに経済的な選択となっています.
- 高い強度重量比: 優れた引張強度とワークヒードの動作により、軽量デザインの負荷含有コンポーネントに最適です.
- 良好な成形性: その高い強さにもかかわらず, 合金は、複雑な形に冷蔵することができます, スタンピングに適しています, ローリング, そして深い絵.
- 非塩化物環境での耐食性: 同等に実行します 304 大気中, 淡水, および酸性状態, 非重力環境での高コスト合金の必要性を排除します.
- 非磁性: オーステナイト構造は、非磁性特性を保証します, 磁気干渉に敏感なアプリケーションに役立ちます.
7.2 短所
- 限られた塩化物耐性: 高塩化物環境での孔食とストレス腐食の影響を受けやすい (例えば, 海水, 塩を除去します), 沿岸または冬駆動の地域での使用の制限.
- 低温抵抗: 800°Cを超える継続的なサービスには適していません, スケーリングと炭化物の沈殿が発生する場合があります.
- 仕事を硬くする課題: 寒冷作業中の急速な硬化には、頻繁にアニーリングが必要です, 複雑なコンポーネントの処理時間とコストの増加.
- 溶接性の考慮事項: 溶接可能な間, 感作を避け、腐食抵抗を維持するためには、適切な技術と溶けた治療が必要です.
7.3 代替資料
| 合金 | 重要な利点 | に最適です |
|---|---|---|
| 304 (1.4301) | 優れた塩化物耐性, より広い温度範囲 | 一般的な腐食アプリケーション, より高い純度のニーズ |
| 316 (1.4401) | 塩化物と隙間腐食に対する優れた耐性 | 海洋環境, 医薬品 |
| 2205 二重 | 高強度と腐食抵抗, より良いCPT | 重度の塩化物状態, 高ストレスアプリケーション |
| 202 (1.4373) | マンガンがわずかに下, 同様のコストですが、強度が低くなります | あまり厳しい形成操作, 装飾用途 |
8. 基準と認定
8.1 国際基準
で 1.4372 複数の国際仕様に準拠しています, 品質と一貫性を確保します:
- で 10088-2: 腐食耐性用途向けのステンレス鋼の一般的な要件.
- ASTM A240/A240M: クロムおよびクロムニッケルステンレス鋼プレートの仕様, シーツ, 圧力容器と一般的なアプリケーションのストリップ.
- G4305だけ: コールドロールされたステンレス鋼プレートの日本の標準, シーツ, とストリップ.
- ISO 683-16: 手術インプラントで使用されるステンレス鋼の国際標準 (注記: で 1.4372 通常、永久インプラントには使用されません).
8.2 品質認証
製造業者は、製品の品質と信頼性を確保するために認定を求めることがよくあります, のような:
- CEマーキング: ヨーロッパの健康との適合性を示します, 安全性, および環境保護基準.
- ASME認定: アメリカ機械エンジニア協会の基準へのコンプライアンスを保証します.
9. aの比較 1.4372 その他のステンレス鋼
| 財産 | で 1.4372 (201) | 304 (1.4301) | 316 (1.4401) | 202 (1.4373) |
|---|---|---|---|---|
| ニッケル含有量 (%) | 3.5–5.5 | 8.0–10.5 | 10.0–14.0 | 4.0–6.0 |
| マンガンの内容 (%) | 5.5–7.5 | ≤2.0 | ≤2.0 | 7.5–10.0 |
| 抗張力 (MPa) | ≥635 | ≥515 | ≥515 | ≥520 |
| ピッティング抵抗 (CPT) | 20–25°C | 30–35°C | 45–50°C | 15–20°C |
| 料金 (相対的) | 1.0 (ベース) | 1.2-1.3 | 1.5-1.8 | 0.95–1.05 |
| 典型的なアプリケーション | 費用に敏感な産業コンポーネント, 建築 | 一般的な腐食抵抗, 食品産業 | 海兵隊, 医薬品, 高塩化物環境 | 装飾アプリケーション, それほど重要でない形成 |
この比較は、EN 1.4372のバランスの取れた選択としての位置を強調しています。 304 低コストで, ただし、塩化物耐性のトレードオフがあります.
10. よくある質問
10.1 and and 1.4372 ステンレス鋼の磁気?
いいえ, その革新された状態で, で 1.4372 完全にオーステナイトであり、非磁性です.
しかし, 重度のコールドワークは、少量のマルテンサイトを誘導する可能性があります, わずかに磁気にします.
ソリューションアニーリングは、非磁性特性を復元します.
10.2 can in 1.4372 海洋環境で使用されます?
軽度の海洋雰囲気にある程度の抵抗がありますが, 直接海水接触や高塩化物状態にはお勧めしません.
海洋アプリケーション用, 316Lまたは二重ステンレス鋼を考慮してください.
10.3 ENを溶接する最良の方法は何ですか 1.4372 ステンレス鋼?
ER201フィラーワイヤを使用したTIGまたはMIG溶接を使用します.
予熱は必要ありません, しかし、重大なコンポーネントが応力を排除し、腐食抵抗を維持するためには、耐用度のあるソリューションアニーリングが推奨されます.
10.4 どのようにしますか 1.4372 と比較してください 304 食品用途で?
どちらの合金も食品接触に適しています, 目標 1.4372 低コストで同等の腐食抵抗を提供します.
しかし, 高度または長期のストレージアプリケーション用, エンジニアはしばしば選択します 304 優れたニッケル含有量のため、ステンレス鋼.
10.5 can in 1.4372 硬度を高めるために熱処理されます?
標準的な熱処理 (ソリューションアニーリング) 合金を柔らかくして、延性を最大化します.
硬度は主に冷静に増加します, 高度な労働率を活用します.
11. 結論
で 1.4372 ステンレス鋼は、材料工学の証として立っています。, 機械的堅牢性, 単一合金の耐食性.
その低ニッケル, ハイマンガンの構成は、非重力環境でのパフォーマンスを損なうことなく、経済的ソリューションの業界のニーズに対応しています.
食品加工装置から建築ファサードまで, その汎用性により、世界中のメーカーとエンジニアにとって頼りになる選択肢になります.
極度の塩化物または高温設定には制限がありますが, その強みは、形成性があるアプリケーションで輝いています, 強さ, コストが優先されます.
グローバル産業が持続可能性と資源効率を優先し続けているため, EN 1.4372のニッケルへの依存度の低下は、それを将来を見据えた素材として位置付けています, 現代の製造業の課題に対処する態勢.
その化学物質の構造を理解することによって, 処理要件, およびアプリケーションニュアンス, 専門家は情報に基づいた決定を下すことができます, 革新と費用対効果の高いソリューションを推進するためのEN 1.4372のユニークな利点を活用する.
新しい産業システムを設計するかどうか, 建築プロジェクト, または消費者製品, この合金は、信頼できるものとして真剣に考慮するに値します, 高性能の材料の選択.