3Cr13 ステンレス鋼: 特性、用途、比較

3Cr13 ステンレス鋼は、優れた耐腐食性と比較的高い硬度で知られるマルテンサイト系ステンレス鋼の一種です。中程度の強度と耐摩耗性が求められる用途でよく使用され、その汎用性からさまざまな業界で高く評価されています。この記事では、3Cr13 ステンレス鋼の特性、一般的な用途、および他のステンレス鋼グレードとの比較について説明します。

3Cr13鋼とは何ですか?

3Cr13鋼 硬度、強度、耐食性のバランスが取れているため、一般的に使用されているマルテンサイト系ステンレス鋼の一種です。化学組成によって定義され、約 13% のクロムと約 0.3% の炭素が含まれています。この組成により、マルテンサイト系ステンレス鋼に分類され、硬化性と強度に優れています。

3Cr13 鋼は強いですか?

3Cr13 鋼は、特に硬度と引張強度の点で強度が高いと考えられています。通常、引張強度は約 550 ～ 650 MPa (80,000 ～ 95,000 psi)、硬度は 55 ～ 60 HRC (ロックウェル硬度 C) です。これらの特性により、刃物、自動車部品、さまざまな工業用部品など、優れた機械的強度と耐久性が求められる用途に適しています。

ただし、強度はあるものの、最大限の強度と硬度を実現するために特別に設計された一部の高合金鋼や工具鋼ほどの強度はありません。強度は、他のステンレス鋼と比較すると靭性と延性の点でトレードオフとなります。したがって、3Cr13 は、強度、硬度、適度な靭性のバランスが求められる多くの用途に適しています。

3Cr13ステンレス鋼の特性

3Cr13 ステンレス鋼は、主にクロム (約 13%) と少量の炭素 (約 0.3%) で構成されています。この組成により、次のようないくつかの重要な特性が得られます。

3Cr13鋼の化学組成

以下は 3Cr13 鋼の化学組成を示す表です。

素子	パーセンテージ
クロム（Cr）	〜13％で
炭素（C）	〜0.3％で
マンガン（Mn）	最大1.0%
シリコン（Si）	最大1.0%
ニッケル（Ni）	通常<1.0%
リン（P）	最大0.04%
硫黄（S）	最大0.03%

3Cr13鋼の機械的性質

以下は 3Cr13 鋼の機械的特性をまとめた表です。

プロパティ	値
硬度	55-60 HRC（ロックウェル硬度C）
抗張力	550 ～ 650 MPa (80,000 ～ 95,000 psi)
降伏強さ	300 ～ 500 MPa (43,500 ～ 72,500 psi)
伸長	12～15%（ゲージ長50mmの場合）
衝撃靱性	中程度（熱処理によって変化）
密度	約7.75 g/cm³（0.28 ポンド/インチ³）
弾性率	約200GPa（29,000ksi）
熱伝導率	他のステンレス鋼よりも低い
熱膨張	約11～12µm/m°C（6～7µin/in°F）

3Cr13鋼の耐食性

3Cr13鋼は、主に約13%のクロム含有量により、中程度の耐食性を備えています。クロムは表面に薄い不活性酸化層を形成し、鋼を酸化や腐食から保護します。ただし、耐食性のレベルは、オーステナイト系ステンレス鋼ほど高くはありません。 304 or 316クロム含有量が高く、ニッケル含有量も多いです。

耐食性に関する重要なポイント:

1. 軽度から中程度の環境: 3Cr13 は、一般的な大気条件、淡水、特定の弱酸やアルカリなどで発生する、軽度から中程度の腐食環境での用途に適しています。
2. 腐食性の高い環境には適していません: 海水や高酸性条件など、塩化物濃度が高い環境では、孔食や隙間腐食を引き起こす可能性があるため、使用は推奨されません。
3. 表面仕上げの影響: 耐食性は材料の表面仕上げによって影響を受ける可能性があります。 洗練された or 不動態化 表面は、粗い表面や未処理の表面よりも耐腐食性が優れている傾向があります。
4. 熱処理効果: 熱処理プロセスも耐食性に影響を与える可能性があります。適切な熱処理と焼き戻しを行うと不動態層の安定性が向上しますが、不適切な処理は耐食性の低下につながる可能性があります。

3Cr13 ステンレス鋼は、中程度の耐腐食性と優れた機械的特性が求められる用途に適していますが、非常に腐食性の高い環境や塩化物が多い環境には適さない場合があります。

3Cr13鋼の熱処理

3Cr13 鋼の熱処理は、硬度、強度、靭性などの機械的特性を最適化するために不可欠です。3Cr13 の一般的な熱処理プロセスには、焼鈍、硬化、焼き戻しが含まれます。

熱処理プロセス	Parameters	目的
アニーリング	– 加熱温度: 750～800°C (1380～1470°F) – 保持時間: 均一な温度を保つのに十分な時間 – 冷却方法: 炉内で室温までゆっくり冷却	– 鋼を柔らかくする – 延性を向上させる – 内部ストレスを軽減する
硬化	– 加熱温度: 980～1050°C (1795～1925°F) – 保持時間: 全体の温度を均一にする – 焼入れ：油または空気中での急速冷却	– 硬度と強度を高める – マルテンサイト組織を形成する
テンパリング	– 焼き戻し温度: 200～400°C (390～750°F) – 保持時間: 少なくとも1時間 – 冷却方式: 空冷	– 脆さを軽減 – 硬さと靭性を調整する

重要な考慮事項：

• 急冷媒体: 焼入れ媒体（油または空気）の選択は、機械的特性と割れのリスクに大きな影響を与える可能性があります。
• 焼き戻し温度: 焼戻し温度が低いと硬度と強度は高くなりますが、靭性は低くなります。一方、焼戻し温度が高いと硬度は低下しますが靭性は高まります。
• 予熱処理: 特に厚い部分の場合、熱衝撃を避けるために、硬化前に材料を予熱する必要がある場合があります。

3Cr13 鋼の硬度、強度、靭性の望ましいバランスを達成するには、適切な熱処理が不可欠です。特定の処理パラメータは、意図する用途と必要な機械的特性に基づいて調整する必要があります。

3Cr13鋼の切削性

3Cr13 鋼は機械加工性に優れているため、精密機械加工を必要とする部品の製造によく使用されます。機械加工性は主に化学組成、熱処理、微細構造によって左右されます。

3Cr13 鋼は機械加工性に優れているため、ナイフの刃、外科用器具、自動車部品、さまざまな工業用部品などの精密部品の製造に適しています。

3Cr13鋼の靭性

3Cr13 鋼は適度な靭性を示します。これは、硬度と耐衝撃性のバランスが求められる用途にとって重要な特性です。その靭性は一般的に多くの用途で十分ですが、マルテンサイト構造のため、より延性の高いステンレス鋼よりも靭性が低くなる場合があります。鋼の靭性は、焼き戻しなどの熱処理プロセスによって調整することができ、脆さを軽減し、耐衝撃性を向上させるのに役立ちます。

ただし、硬度レベルが高くなると、靭性が低下するというトレードオフが生じる可能性があります。全体的に、3Cr13 は、適度な靭性と優れた耐摩耗性が必要な用途に信頼できる選択肢です。

3Cr13鋼の耐摩耗性

3Cr13 鋼は、主にその高い硬度により、優れた耐摩耗性を発揮します。3Cr13 鋼の硬度は通常、マルテンサイト構造と熱処理により、約 55～60 HRC (ロックウェル硬度 C) です。この鋼は摩耗や磨耗に強いため、部品が機械的ストレスや摩擦を受ける用途に適しています。耐摩耗性は、硬くて耐摩耗性のある表面層の形成に寄与するクロム含有量によって強化されます。

ただし、3Cr13 は中程度の摩耗条件下では優れた性能を発揮しますが、より硬い合金や工具鋼に比べると極端な摩耗に対する耐性は劣ります。適切な熱処理により耐摩耗性をさらに向上させることができるため、さまざまな産業用途や切削用途に適した選択肢となります。

3Cr13鋼の磁気特性

3Cr13 鋼は強磁性で、磁石に引き付けられます。この磁気特性は、鉄含有量が高く、特定の結晶構造を持つため磁気特性を保持するマルテンサイト系ステンレス鋼に特有のものです。一般に非磁性であるオーステナイト系ステンレス鋼とは異なり、3Cr13 は熱処理後も磁性を維持するため、磁気特性が求められる用途で役立ちます。

3Cr13鋼の融点

3Cr13 鋼の融点はおよそ 1400 ～ 1450°C (2550 ～ 2640°F) です。この範囲はマルテンサイト系ステンレス鋼の典型的な範囲で、クロムと鉄の含有量が多いことを反映しています。正確な融点は、鋼の正確な組成と熱処理によって若干異なる場合があります。

3Cr13鋼の熱特性

3Cr13鋼の熱特性は次のとおりです。

プロパティ	値
熱伝導率	約25～30 W/m·K
熱膨張	約11～12µm/m°C
比熱容量	約500～600 J/kg·K

他のステンレス鋼グレードとの比較

3Cr13 ステンレス鋼を他のステンレス鋼グレードと比較すると、その長所と限界が明らかになります。一般的に使用されているステンレス鋼と比較した場合の、XNUMXCrXNUMX ステンレス鋼の簡単な概要を以下に示します。

3Cr13 対 304​​ ステンレス鋼

3Cr13 ステンレス鋼は 304 に比べて硬度と強度に優れていますが、耐食性は低くなります。304 ステンレス鋼は、優れた耐食性と良好な機械加工性が求められる用途に適しています。

以下は 3Cr13 と 304 ステンレス鋼を比較した表です。

プロパティ	3Cr13ステンレス鋼	304ステンレススチール
化学組成	クロム約13%、炭素約0.3%	クロム約18%、ニッケル約8%
耐食性	中程度、軽度から中程度の環境に適しています	優れた耐酸化性と多くの腐食環境耐性
硬度	55-60 HRC（ロックウェル硬度C）	約70～90 HB（ブリネル硬度）
抗張力	550 ～ 650 MPa (80,000 ～ 95,000 psi)	約520MPa（75,000psi）
被削性	機械加工が容易	機械加工がより困難
アプリケーション	カトラリー、自動車部品、一部の工業部品	厨房機器、食品加工、化学処理装置
磁気的性質	強磁性	通常は非磁性だが、冷間加工するとわずかに磁性を帯びることがある
熱処理	熱処理により硬度を高めることができます	通常は焼きなまし状態で使用される

3Cr13 対 316​​ ステンレス鋼

3Cr13 ステンレス鋼は硬度が高く、機械加工も簡単ですが、316 ステンレス鋼に比べて耐食性は低くなります。316 は厳しい環境で高い耐食性を必要とする用途に適しており、3Cr13 は硬度と強度がより重要な用途に適しています。

以下は 3Cr13 と 316 ステンレス鋼を比較した表です。

プロパティ	3Cr13ステンレス鋼	316ステンレススチール
化学組成	約 13% Cr、約 0.3% C	約 16% Cr、約 10% Ni、約 2% Mo
耐食性	穏健派	特に塩化物に対して優れている
硬度	55-60 HRC	約70～90HB
抗張力	550-650 MPa	500-800 MPa
被削性	一般的に機械加工が容易	機械加工がより困難
アプリケーション	カトラリー、自動車部品、一部の工業部品	海洋、化学処理、医療機器
磁気的性質	強磁性	一般的に非磁性（冷間加工するとわずかに磁性を帯びることがある）
熱処理	熱処理により硬度を高めることができる	耐腐食性のために通常は焼きなまし状態で使用されます

3Cr13 対 420​​ ステンレス鋼

3Cr13 ステンレス鋼は硬度と中程度の耐腐食性のバランスが良好で、420 ​​ステンレス鋼は硬度と耐摩耗性が高く、これらの特性を必要とする用途に適しています。ただし、420 ​​は機械加工がより難しく、3Cr13 に比べて耐腐食性がわずかに低くなります。

以下は 3Cr13 と 420 ステンレス鋼を比較した表です。

プロパティ	3Cr13ステンレス鋼	420ステンレススチール
化学組成	クロム約13%、炭素0.3%	クロム12～14%、炭素0.15～0.40%
硬度	55-60 HRC	最大58～60HRC
抗張力	550-650 MPa	3Cr13と同等かわずかに高い
耐食性	穏健派	3Cr13に類似。過酷な環境では効果が低い。
被削性	機械加工が容易	機械加工がより困難
アプリケーション	カトラリー、自動車部品、工業部品	カトラリー、外科用器具、摩耗しやすい部品
熱処理	熱処理により硬度を向上できる	熱処理により高硬度を実現
磁気的性質	強磁性	強磁性

3Cr13 対 440C ステンレス鋼

440C ステンレス鋼は 3Cr13 に比べて硬度と耐摩耗性に優れているため、刃先の保持力と靭性が重要となる摩耗の激しい用途に適しています。ただし、440C は機械加工がより難しく、3Cr13 と同等の耐腐食性を備えていますが、高合金ステンレス鋼に比べるとまだ劣っています。

以下は 3Cr13 と 440C ステンレス鋼を比較した表です。

プロパティ	3Cr13ステンレス鋼	440Cステンレス鋼
化学組成	クロム約13%、炭素約0.3%	クロム約16～18%、炭素約0.95～1.20%
硬度	55-60 HRC	58-62 HRC
抗張力	約550～650MPa	3Cr13と同等かそれ以上
耐食性	穏健派	3Cr13に似ていますが、腐食性の高い環境では効果が低くなります。
被削性	機械加工が容易	硬度が高いため機械加工がより困難
アプリケーション	カトラリー、自動車部品、工業部品	高性能カトラリー、外科用器具、ベアリング
熱処理	熱処理により硬度を向上できる	熱処理により高硬度を実現
磁気的性質	強磁性	強磁性

3Cr13ステンレス鋼の用途

3Cr13 ステンレス鋼は、硬度、強度、適度な耐腐食性のバランスの取れた特性を備えているため、さまざまな用途に使用されています。その用途には次のものがあります。

• カトラリー: 硬度と耐腐食性の組み合わせが求められるナイフ、刃物、その他の切削工具によく使用されます。
• 自動車部品: 優れた機械的特性と適度な耐食性が求められるバルブ、エンジン部品、ファスナーなどの部品に使用されます。
• 産業用ツール: 金型を含む工具や機械部品の製造に従事。 カビ、各種機器部品など。
• 医療器具： 強度と耐久性が重要となる外科用器具や歯科用器具に使用されますが、耐腐食性に優れた高級ステンレス鋼が好まれることもあります。
• 消費財： 硬度と耐腐食性のバランスが重要なキッチン用品、はさみ、金物などの製品に適用されます。
• 機械部品: 適度な耐摩耗性と強度が求められるベアリング、ブッシング、ファスナーなどのさまざまな機械用途に使用されます。

3Cr13 ステンレス鋼は、優れた硬度と強度で評価されており、幅広い用途に適していますが、耐腐食性のため、腐食性の高い環境での使用は制限される場合があります。

3Cr13鋼の長所と短所

3Cr13 鋼の長所と短所は次のとおりです。

メリット	デメリット
硬度と強度が高く、耐摩耗性が求められる用途に適しています。	特定の条件下では靭性が低下し、脆くなる場合があります。
多くの環境に適しており、高級ステンレス鋼に比べてコスト効率に優れています。	腐食性の高い環境では制限があり、316 などのグレードよりも耐性が低くなります。
一般的に手頃な価格で、その特性に対して優れた価値を提供します。	コストを下げると、より高価なグレードに見られる高度な特性の一部が犠牲になる可能性があります。
ニッケル含有量が低く、硬度が扱いやすいため、機械加工が容易です。	より特殊な工具を必要とする他の材料よりも加工性が低くなります。
カトラリー、自動車部品、産業用工具など幅広い用途に使用できます。	最大限のエッジ保持力や優れた耐腐食性が求められる用途には適していません。
熱処理により硬度を向上できます。	熱処理された特性は、高級工具鋼の特性と一致しない場合があります。

3Cr13 と同等のものは何ですか?

3Cr13 鋼は、その組成と特性の点で他のいくつかのステンレス鋼グレードに似ています。以下は、比較可能または同等であると見なされることが多いグレードの一部です。

1. AISI 420: これは、一般的に 3Cr13 と同等とみなされます。どちらのグレードもクロム含有量と硬度は似ていますが、420 ​​の方が炭素含有量がわずかに高く、硬度が向上している可能性があります。
2. DIN 1.2083: このドイツの標準鋼は、組成と用途の点で 3Cr13 に似ており、工具や刃物に互換的に使用されることがよくあります。
3. JIS SUS420J2: この日本の鋼種は、特に耐食性と硬度の点で 3Cr13 に似た特性を備えているため、適切な代替品となります。
4. BS420S37: 学士課程 同様の機械的特性と用途を持つ英国規格相当品で、刃物や工業用工具では 3Cr13 とよく比較されます。

これらの同等品は、クロム含有量、硬度、および一般的な用途において類似点があります。ただし、化学組成と機械的特性のわずかな違いが、特定の用途への適合性に影響を与える可能性があります。常にアプリケーションの正確な要件を考慮し、正確な同等性が必要な場合は材料の専門家に相談してください。

3Cr13 鋼のメンテナンス方法は?

3Cr13 鋼のメンテナンスには、傷がつかないように柔らかい布を使用して、中性洗剤と温水で定期的に洗浄してください。水滴や錆を防ぐために、洗浄後は必ず表面を完全に乾かしてください。ステンレス鋼は、海水などの塩化物が多い環境に置かないでください。また、損傷を防ぐために、研磨剤を含まない工具を使用して洗浄してください。外観を維持するために時々鋼を磨き、腐食の兆候がないか確認して、問題を迅速に解決してください。反りや変色を防ぐために、鋼を過度の熱にさらさないでください。

3Cr13鋼のエキスパート – BOYI

At ボーイ当社は、以下の高品質な製造サービスの提供を専門としています。 CNC加工 と シートメタル製作3Cr13 鋼を使用しています。当社の専門知識により、さまざまな用途に最適な、精密で耐久性のある製品が保証されます。3Cr13 鋼のニーズは BOYI にお任せください。製造における卓越性を体験してください。

まとめ：

3Cr13 ステンレス鋼は、適度な耐食性、強度、硬度が求められるさまざまな用途に適した、多用途で実用的な材料です。304 ステンレス鋼や 316 ステンレス鋼の耐食性には及ばないものの、特定の用途に適した特性を備えています。その特性を理解し、他のステンレス鋼グレードと比較すると、ニーズに合った適切な材料を選択するのに役立ちます。

質疑応答

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