ステンレス鋼 ステンレス鋼は、その強度、柔軟性、そして機械加工や溶接の容易さから、20世紀に初めて製造されて以来、多くのプロジェクトにおいて重要な材料となっています。ステンレス鋼は金属元素の含有量が異なるため、様々なグレードに分類されます。ステンレス鋼の種類によって違いがあり、304と316の比較はステンレス鋼自体の歴史と同じくらい古い歴史を持っています。
SS 304とSS 316はどちらもオーステナイト系鋼で、用途は異なります。 ラピッドプロトタイピング CNC加工や板金加工などの様々な方法で加工できます。しかし、304ステンレス鋼と316ステンレス鋼を比較する際には、プロジェクトの内容を考慮し、それぞれの特性を理解する必要があります。この記事では、適切なグレードを選択できるよう、ステンレス鋼304とステンレス鋼316の特徴、利点、用途について説明します。ステンレス鋼304とステンレス鋼316の詳細な違いについては、以下をご覧ください。
目次
ステンレス鋼入門
について学ぶ前に さまざまな種類のステンレス鋼ステンレス鋼の製造に使われる材料と方法について少し知っておく必要があります。まずは、ステンレス鋼が何から作られているのかを簡単に見てみましょう。ステンレス鋼がこれほど有用な素材である理由を理解する必要があります。
あらゆる等級の鋼は、鉄、炭素、その他の金属の混合物から作られています。特定の元素が鋼に添加されることで、通常の炭素鋼よりも優れた特性が得られ、ステンレス鋼と呼ばれます。ステンレス鋼には、次のような独自の特性があります。
- 耐食性ステンレス鋼は炭素鋼よりも塩水や酸による金属腐食に強いです。
- 強度と硬度多くの種類のステンレス鋼は、他の金属よりも強度と耐久性に優れています。さらに、引張強度も優れています。
- 耐熱性ステンレス鋼は他の種類の鋼に比べて高温および低温に対する耐性が優れています。
- メンテナンスの手間がかからない: ステンレス鋼は他の多くの素材に比べてメンテナンスの必要性が低くなります。
- 見た目が素晴らしい: ステンレススチールは明るい光沢があり、ほとんどどこでも上品でプロフェッショナルな印象を与えます。
クロムはステンレス鋼において最も重要な元素です。ステンレス鋼には少なくとも10.5%のクロムが含まれている必要があり、ほとんどのステンレス鋼はそれ以上の含有量を誇ります。クロムはステンレス鋼の表面に酸化クロムの皮膜を形成し、錆を防ぎます。この皮膜は鋼の腐食を防ぎます。さらに、クロムはステンレス鋼に独特の光沢を与えます。
一方、鉄鋼メーカーは、ステンレス鋼の耐久性を高めるために、ニッケルやモリブデンなどの元素を添加することがよくあります。304ステンレス鋼や316ステンレス鋼の場合でも、これらの合金元素の添加効果は大きく異なります。
304グレードステンレス鋼
ステンレス鋼304は、世界で最も多く使用されているステンレス鋼です。硫黄、炭素、マンガン、シリコン、そして8～10.5%のニッケルを含むオーステナイト系ステンレス鋼です。また、18～20%のクロムも含まれています。これらの成分により、SS304は耐熱性と耐腐食性に優れており、様々な産業・商業環境で使用できます。
SS 304はその特性と特徴から、最も人気のあるステンレス鋼グレードです。幅広い用途に使用されています。SS 304は様々な環境での使用に適しており、優れた耐錆性により美しい外観を誇ります。また、機械加工と溶接が可能なため、CNC加工や板金加工にも最適です。超高層ビルや高層建築物の部品に使用されていることからもわかるように、その美しい外観は多くの人々に好まれています。
316グレードのステンレス鋼
316ステンレス鋼（316 SSとも呼ばれる）もオーステナイト鋼です。炭素含有量は0.08%以下で、ニッケル含有量は10%、クロム含有量は16%、モリブデン含有量は2%～3%です。オーステナイト鋼であるため、高耐熱性、機械加工や溶接性に優れ、高い引張強度を有しています。モリブデン含有量が2%増加することで、塩化物濃度の高い塩水や地下水に対する耐食性が向上します。
ステンレス鋼316には、ステンレス鋼304に比べていくつかの利点があります。ニッケル含有量が多く、2%モリブデンが添加されているため、ステンレス鋼316はステンレス鋼304よりも耐腐食性に優れています。酸性、アルカリ性、塩化物を含む環境にも耐えられます。また、柔軟性、加工性、溶接性に優れているため、ラピッドプロトタイピングにも最適な素材です。さらに、ステンレス鋼316は表面が硬く、細菌の付着・生存を防ぐため、医療分野でもよく使用されています。
304ステンレス鋼と316ステンレス鋼の違い
304ステンレス鋼と316ステンレス鋼は特性が異なります。適切なステンレス鋼のグレードを選択するには、その違いを理解する必要があります。プロジェクトに最適なステンレス鋼を選択するには、以下の7つの重要な違いに注意してください。
化学組成の違い
304ステンレス鋼と316ステンレス鋼の主な違いは化学組成です。以下は、これら2つのステンレス鋼の化学組成の違いです。
- 304ステンレス鋼は、18%クロムと8%ニッケルで構成されています。
- 316ステンレス鋼は、16%クロム、10%ニッケル、および2%モリブデンで構成されています。
316ステンレス鋼は、304ステンレス鋼と比較して、化学組成においてクロムが少なくニッケルが多く含まれています。また、304ステンレス鋼とは異なり、2%モリブデンも含まれています。これらの違いにより、2つのグレードは異なる特性を持ち、異なる用途に使用できます。
機械的特性の違い
使用するステンレス鋼の種類を選択する際には、引張強度、降伏強度、圧縮強度、せん断弾性率に注目してください。以下は、ステンレス鋼304と316を、その特性の違いに基づいて比較する方法です。
抗張力
引張強度とは、材料を引っ張って引き離すために必要な力です。また、材料が破断するまでにどれだけ長く伸びるかを示す値でもあります。
304ステンレス鋼の厚さが8mmの場合、引張強度は520～720MPaです。幅が8～75mmの場合、引張強度は540～750MPaです。ステンレス鋼の厚さが160mmの場合、引張強度は500～700MPaです。
316ステンレス鋼は、厚さ8mmの場合、530～680MPaの引張力に耐えることができます。厚さ8～75mmの場合は、520～670MPaの引張力に耐えることができます。そして、厚さ160mmの場合は、500～700MPaの引張力に耐えることができます。
降伏強度
金属の降伏強度は、その形状が永久的に変化する前にどれだけの力を加えることができるかを示します。ステンレス鋼316の降伏強度は290 MPa、ステンレス鋼304の降伏強度は215 MPaです。したがって、ステンレス鋼316の降伏強度はステンレス鋼304よりも高くなります。つまり、より大きな応力を受ける製品の製造には、ステンレス鋼316の方がステンレス鋼304よりも適しているということです。
硬度
材料の曲げ、摩耗、貫通、へこみに対する耐性は、硬度によって異なります。316 ステンレス鋼の硬度はロックウェル硬度 B で 79 ですが、304 ステンレス鋼の硬度はロックウェル硬度 B で 70 です。差は大きくありませんが、摩擦が大きいアイテムには 316 ステンレス鋼の方が適しています。
弾性係数
弾性率は、金属が変形したときの応力と歪みの関係を示します。316ステンレス鋼の弾性率は164GPaですが、304ステンレス鋼の弾性率は193～200GPaです。これは、SS 304の方が変形に優れていることを証明しています。
耐食性の違い
ステンレス鋼316はステンレス鋼304よりも優れた耐食性を備えています。他のステンレス鋼と同様に、ステンレス鋼304は錆びません。一方、ステンレス鋼316に含まれる2%モリブデンは、塩素に対する耐性を高め、酸やアルカリに対する耐性も向上させます。
その結果、SS 316は塩水やその他の錆が発生しやすい環境で使用される製品に適しています。もちろん、SS 304も依然として高い耐腐食性を備えています。
温度耐性の違い
高温環境で製品を使用する場合、耐熱性は考慮すべき重要な特性です。ステンレス鋼304は耐熱性においてステンレス鋼316よりも優れています。融点はステンレス鋼316よりも華氏50～100度高くなります。
SS 304 は高温に十分耐えますが、425 ～ 860 °C (797 ～ 1580 °F) の温度で継続的に使用すると錆びる場合があります。
SS 316 は、843 °C (1550 °F) 以上 454 °C (850 °F) 以下では耐熱性に優れた金属です。
耐久性
耐久性とは、材料の強度、つまり摩耗、腐食、応力、変形、熱などによる損傷に耐える能力を指します。316グレードと304グレードはどちらも耐久性に優れているため、厳しい製造設備にも使用できます。ただし、SS 316は耐食性に優れているため、若干の優位性があります。
溶接性と成形性
ステンレス鋼の溶接性は炭素含有量に依存します。炭素含有量が高いほど溶接性は低下するため、SS 304とSS 316はどちらも炭素含有量が0.08%ですが、その他の成分はわずかに異なります。材料がわずかに異なるため、溶接性もわずかに異なります。しかし、どちらのステンレス鋼もアーク溶接で容易に溶接できます。
価格差
価格に関しては、SS304はSS316よりも安価です。SS316はSS304よりも高価ですが、これは金属元素が追加されているためです。そのため、ステンレス鋼316の製造工程はより複雑になります。また、追加の成分により、錆や腐食に対する耐性が向上し、価値が高まります。
304および316ステンレス鋼の一般的な用途
ステンレス鋼は耐食性に優れているため、様々な用途に使用されています。一方、ステンレス鋼のグレードによって耐食性を高めたり、靭性、引張強度、耐用年数などの特性を改善したりすることも可能です。304ステンレス鋼と316ステンレス鋼は異なる種類であるため、様々な用途に使用できます。ステンレス鋼の一般的な用途をいくつか以下に挙げます。
航空宇宙産業
多くの部品が 航空宇宙産業 ステンレス鋼は航空機部品の製造に広く使用されています。例えば、CNC加工ではステンレス鋼を用いて航空宇宙部品を製造できます。これは、ステンレス鋼が軽量で、引張強度が高く、錆びにくく、長寿命であるからです。これらの特性により、SS304とSS316はどちらも、アクチュエータ、ファスナー、着陸装置部品などの航空機部品の製造に使用できます。
医療機器
医療機器 錆や腐食に強く、洗浄しやすく、滅菌も容易である必要があります。どちらのステンレス鋼もこれらの特性を備えています。そのため、メスやインプラントなどの医療器具や機器の製造に適しています。
家庭用工具
どちらのステンレス鋼も、ナイフやフォークなどのキッチンツールの製造に使用できます。優れた機械的特性、耐久性、耐熱性、そして美観を備えています。
食品・飲料
ステンレス鋼SS304および316は強度と耐久性に優れ、食品や飲料の容器に使用できます。さらに、酸やアルカリと反応しないため、錆びません。そのため、塩分を含むかどうかに関わらず、様々な食品に適しています。表面は滑らかで洗浄しやすく、細菌の繁殖を防ぎます。
あなたのプロジェクトにとってどちらがより良いか
304と316という2種類のステンレス鋼の長所、短所、用途についてご理解いただいた後、どちらが優れているのか疑問に思われるかもしれません。ご想像のとおり、答えは一つではありません。しかし、以下にいくつかの質問への回答をまとめましたので、ご自身の作業に最適なステンレス鋼をお選びいただくための参考にしてください。
製品はどこで使用されますか?
どちらのステンレス鋼も腐食が問題となる場所で使用できます。ただし、酸性、塩分、塩化物の多い場所では、316ステンレス鋼の方が適しています。これは、2%モリブデンを含有し、高い耐錆性を備えているためです。
動作温度はどれくらいですか?
ステンレス鋼は温度によって腐食します。そのため、316ステンレス鋼は、動作点の温度が230～400℃（454～843°F）のときに最も効果的に機能します。
予算はいくらですか?
上記の特性が必要ない場合は、316ステンレス鋼ではなく304ステンレス鋼を選択することをお勧めします。304ステンレス鋼のコストは、316ステンレス鋼よりも約25%低くなります。
結論
SS304とSS316のどちらを選ぶかは、長年議論されてきました。適切な製品を選ぶには、それぞれの特性、利点、用途を理解する必要があります。この記事では、これら2つのステンレス鋼の違いについて解説し、お客様に最適なステンレス鋼グレードを選ぶお手伝いをいたします。
適切な製品選びにまだ迷っている場合は、信頼できるラピッドプロトタイピングサービス会社に依頼して、適切な材料選びをサポートしてもらうのが最善です。そこでYonglihao Machineryの出番です。
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よくある質問
304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼のどちらを使用すればよいですか?
この質問に答えるのは簡単ではありません。ステンレス鋼には様々なグレードがあり、それぞれ用途が異なります。したがって、あるグレードのステンレス鋼が他のグレードよりも優れているというわけではありません。お客様に最適なステンレス鋼は、プロジェクトの内容や、求められる機械的特性、化学的特性、その他の特性によって異なります。
316ステンレス鋼は錆びませんか？
316ステンレス鋼はニッケル、モリブデン、クロムを含んでいるため、錆びたり腐食したりしません。そのため、錆や風化が起こりやすい場所でも使用できます。
316 ステンレス鋼と 304 ステンレス鋼のコストの違いは何ですか?
304ステンレス鋼と316ステンレス鋼の価格差は、化学組成によるものです。316ステンレス鋼は304ステンレス鋼よりも高価です。2%モリブデンとニッケルの添加量が多いため、製造コストが高くなります。しかし、このグレードは錆びにくいため、より価値の高いものとなっています。