耐腐食性で知られるステンレス鋼には、60 種類以上のグレードがあります。最も一般的なのは 304 と 316 で、どちらも溶接と成形に優れています。主な違いは、316 にはモリブデンが含まれており、塩分を含む環境での耐腐食性が向上しますが、304 には含まれていないことです。どちらも冷間加工によって強化できます。
この記事では、304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼の詳細な比較を提供し、その組成、特性、用途、コストに関する考慮事項を網羅しています。
ステンレス鋼とは何ですか？
ステンレス鋼は、特定の等級に応じて、主に鉄、クロム、ニッケル、およびその他の元素で構成される合金です。ステンレス鋼は、原子配列を決定する結晶構造に基づいて 304 つのクラスに分類されます。316 および XNUMX ステンレス鋼の XNUMX つの主要なクラスは、オーステナイト グレードに分類されます。このクラスは、非磁性構造と熱処理による硬化が不可能なことが特徴です。クロムは、鋼の表面に保護酸化層を形成することで重要な役割を果たし、腐食を防ぎ、さまざまな環境要因に対する耐性を高めます。この不動態層は、特にクロム含有量が多い場合は、損傷しても再生できるため、錆びや腐食の速度が最小限に抑えられます。
304 ステンレス鋼と 410 ステンレス鋼の違いを理解するには、この記事をお読みください。 410 ステンレス鋼 vs 304 ステンレス鋼
304ステンレス鋼の概要
304 ステンレス鋼は、ステンレス鋼ファミリーの中で最も広く使用され、用途が広いグレードとして知られています。約 18% のクロムと 8% のニッケルで構成され、モリブデンは含まれていませんが、大気腐食、水、および多くの化学物質に対する優れた耐性を備えています。製造が容易なため、ポンプやバルブのコンポーネント、食品加工機器、ベアリング、熱交換器、圧力容器など、さまざまな用途に最適です。ただし、304 ステンレス鋼は、塩化物濃度の高い環境では孔食が発生しやすくなります。それにもかかわらず、用途が広く、製造が容易で、316 などの高合金鋼に比べて比較的低コストであるため、さまざまな業界で好まれています。
304ステンレス鋼の一般的な用途
304 ステンレス鋼は、優れた耐腐食性、製造の容易さ、汎用性により、さまざまな業界で幅広く使用されています。一般的な用途は次のとおりです。
- ポンプとバルブのコンポーネント
- ベアリング
- ファスナー
- ネジとナット
- スプリング
- Shafts
- ブッシング
- 配管とチューブ
- 熱交換器チューブ
- 圧力容器
316ステンレス鋼の概要
316 ステンレス鋼は、約 18% のクロム、9% のニッケル、2～3% のモリブデンの合金組成により、耐腐食性をさらに高めています。モリブデンを添加すると、強度、硬度、耐腐食性 (特に塩化物に対する) が向上します。このため、316 ステンレス鋼は海洋環境、化学処理、医薬品製造などの厳しい用途に最適です。304 ステンレス鋼に比べて価格は高くなりますが、耐久性と非反応性が向上しているため、高温での優れた耐腐食性と性能が求められる用途には欠かせません。
316ステンレス鋼の一般的な用途
316 ステンレス鋼の一般的な用途は次のとおりです。
- マリンハードウェア
- 手術器具
- 製薬機器
- 化学処理装置
- 食品および飲料加工装置
- 航空宇宙構造部品
- 熱交換器
- 実験台と機器
- パルプおよび紙加工設備
- 繊維染色設備
304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼の主な違い
304 と 316 です。主な違いは組成にあります。304 には 17 ～ 25% のクロムが含まれており、非磁性で熱処理はできませんが、冷間加工によって高い強度を実現できます。その他の違いについては、次の表を参照してください。
| プロパティ | 304ステンレススチール | 316ステンレススチール |
|---|---|---|
| 構成 | クロム17～25%、マンガン<2%、シリコン<1%、炭素<0.08%、残り鉄 | クロム 16～18.5%、ニッケル 10～14%、モリブデン 2%、マンガン <2%、シリコン <1%、炭素 <0.08%、残り鉄 |
| 磁気的性質 | 非磁性 | わずかに磁性がある |
| 熱処理性 | 熱処理不可 | 熱処理不可 |
| 第３章：濃度 | 冷間加工により高強度を実現 | 冷間加工により高強度を実現 |
| 耐食性 | 一般的な耐腐食性は良好だが、塩化物に対する耐性は低い | 優れた耐腐食性、塩化物に対する優れた耐性 |
| アプリケーション | 食品・飲料、極低温、医療、化学処理 | 海洋環境、医薬品、化学処理、航空宇宙 |
| 特定の用途 | 注射針、厨房機器、建築用途 | 手術器具、船舶用装備品、化学処理装置 |
| 費用 | 一般に低コスト | 一般的にコストが高い |
304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼の化学組成の比較
316 ステンレス鋼は 304 に比べてニッケル含有量が多く、優れた耐腐食性と耐久性を備えています。
| 素子 | 304ステンレススチール | 316ステンレススチール |
|---|---|---|
| クロム（Cr） | 18.0-20.0％ | 16.0-18.0％ |
| ニッケル（Ni） | 8.0-10.5％ | 10.0-14.0％ |
| モリブデン（Mo） | 0.0％ | 2.0-3.0％ |
| 炭素（C） | 0.08％ | 0.08％ |
| マンガン（Mn） | 2.0％ | 2.0％ |
| シリコン（Si） | 0.75％ | 0.75％ |
| リン（P） | 0.045％ | 0.045％ |
| 硫黄（S） | 0.03％ | 0.03％ |
| 窒素（N） | 0.10％ | – |
304 と 316 ステンレス鋼: 強度と硬度の比較
304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼の強度特性を比較すると、304 ステンレス鋼の引張強度は一般に 500 ～ 700 MPa と高く、400 ステンレス鋼の引張強度は 620 ～ 316 MPa です。304 ステンレス鋼は 316 ステンレス鋼よりも硬い傾向があり、ブリネル硬度値も高いことが示されています。どちらのグレードも最小伸びは 45% で、同様の延性を示しています。
これらの違いにもかかわらず、両方のグレードはそれぞれの用途に十分な強度を提供し、304 は汎用用途に優れ、316 は強化された耐腐食性が求められる環境に適しています。
304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼の特性の比較
304 ステンレス鋼は 316 に比べて引張強度と硬度が高く、モリブデンが含まれているため 316 は耐腐食性に優れています。
| プロパティ | 304ステンレススチール | 316ステンレススチール |
|---|---|---|
| 融点 | 1450°C | 1400°C |
| 密度 | 8.00 g /cm³ | 8.00 g /cm³ |
| 熱膨張 | 17.2 x 10^-6/K | 15.9 x 10^-6/K |
| 弾性率 | 193GPa | 193GPa |
| 熱伝導率 | 16.2 W / mK | 16.3 W / mK |
| 抗張力 | 500-700 MPa | 400-620 MPa |
| 伸び A50mm | 45％分 | 45％分 |
| 硬さ（ブリネル） | 最大 HB 215 | 最大 HB 149 |
304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼: 用途の比較
304 および 316 ステンレス鋼は、その独特の特性により、さまざまな業界で広く利用されています。304 ステンレス鋼は、耐腐食性と洗浄のしやすさが最も重要となる食品調理機器、キッチン家電、建築装飾、医療機器などで幅広く使用されています。
一方、ニッケルとモリブデンの含有量が多い 316 ステンレス鋼は、海洋環境、医薬品製造、化学処理施設など、腐食しやすい環境で優れた性能を発揮します。塩化物や強力な化学物質に対する優れた耐性が求められる用途に好まれ、海洋ハードウェア、化学タンク、医療用インプラントには欠かせないものとなっています。各グレードは特定の要求に合わせて調整されており、それぞれの用途で最適なパフォーマンスを保証します。
304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼の耐熱性の比較
304 ステンレス鋼は、一般的な環境で優れた耐熱性を発揮します。断続的な使用では 870°C (1600°F) まで、連続使用では 925°C (1700°F) までの温度に耐えることができます。そのため、食品加工機器、熱交換器、建築部品など、中程度の耐熱性が求められる幅広い用途に適しています。
316 ステンレス鋼は、304 に比べて耐熱性が向上しています。断続的な使用では 925°C (1700°F) まで、連続使用では 870°C (1600°F) までの温度に耐えることができます。モリブデンを添加すると、高温でも強度と耐腐食性を維持する能力が向上し、化学処理、海洋環境、製薬機器など、熱を伴う用途に最適です。
主な違い:
- 連続使用温度: 316 ステンレス鋼は、304 ステンレス鋼に比べて、より高い連続使用温度でも強度と耐腐食性を維持します。
- アプリケーション： どちらのグレードも熱にさらされる環境で使用されますが、高温や腐食性物質に長時間さらされる環境では 316 の方が優れた性能を発揮するため好まれます。
304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼のコスト比較
304 ステンレス鋼は、一般的に 316 ステンレス鋼に比べてコスト効率に優れています。316 ステンレス鋼は、ニッケル含有量が少なくモリブデンが含まれていないため、広く入手可能で製造コストも低くなります。40 ステンレス鋼は、ニッケル含有量 (304 ～ 10%) が高く、モリブデン (14 ～ 2%) が追加されているため、3 ステンレス鋼よりも高価です (304% 高い)。316 と XNUMX のどちらを選択するかは、多くの場合、アプリケーションの特定の耐腐食性要件と予算の制約によって決まります。
| 学年 | 1kgあたりのおおよその価格（米ドル） |
|---|---|
| 304ステンレススチール | $ 1.50 - $ 2.50 |
| 316ステンレススチール | $ 3.00 - $ 4.00 |
316 対 304 ステンレス鋼: どちらが優れていますか?
316 ステンレス鋼と 304 ステンレス鋼のどちらが優れているかを判断する際には、主に特定のアプリケーション要件によって決まります。
以下の場合は 316 ステンレス鋼を選択してください:
- アプリケーションでは、特に海洋環境や化学環境において優れた耐腐食性が求められます。
- 高温と塩化物への曝露は重要な要因です。
- 初期コストは高いものの、長期的な耐久性と最小限のメンテナンスが優先されます。
以下の場合は 304 ステンレス鋼を選択してください:
- コスト効率が重要であり、アプリケーションでは最高レベルの耐腐食性は必要ありません。
- 適度な耐熱性と良好な機械的特性は、意図された用途には十分です。
- 製造の汎用性と幅広い入手可能性が有利です。
最終的に、316 ステンレス鋼と 304 ステンレス鋼のどちらを選択するかは、アプリケーションのニーズに固有のパフォーマンス要件とコスト考慮事項のバランスによって決まります。
まとめ
組成、特性、用途の違いを理解することで、適切なグレードのステンレス鋼を選択し、工業および商業用途における性能とコスト効率の両方を確保することができます。
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Q＆A
316 ステンレス鋼と 304 ステンレス鋼はどちらも同様の引張強度特性を示し、304 ステンレス鋼は通常 500 ～ 700 MPa、316 ステンレス鋼は 400 ～ 620 MPa の範囲です。これらの材料の主な違いは、コストと耐腐食性にあります。対照的に、304 ステンレス鋼はコスト効率が高く、耐腐食性要件がそれほど厳しくない用途で広く使用されています。
316 ステンレス鋼は、他のオーステナイト系ステンレス鋼と同様に、ニッケル含有量が多いため非磁性です。冷間加工や溶接により、処理直後に多少の磁性が生じる場合がありますが、通常、316 ステンレス鋼は完成状態でも非磁性のままです。
316 ステンレス鋼には最低 2.0% のモリブデンが含まれており、304 に比べて耐腐食性が大幅に向上しています。このため、316 は塩化物や酸にさらされる過酷な環境に最適です。ただし、モリブデン含有量が多いため、304 に比べてコストが高くなります。
すべてのグレードのステンレス鋼は耐腐食性がありますが、グレード 304 はニッケル含有量が多いため、特に錆びにくくなっています。ニッケルを添加すると耐腐食性が向上し、錆びに強いことが重要な環境を含む幅広い用途に適しています。
304 ステンレス鋼は耐久性と寿命が長く、通常はリサイクルされるまで何十年も使用されます。平均寿命は約 20 年と推定されていますが、304 世紀以上も長持ちする XNUMX ステンレス鋼の例もあります。
カタログ： マテリアルガイド
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
私はハーブなどを植えるために、食品グレードのステンレス鋼で裏打ちされた長さ 24 フィートの木製の窓箱を検討しています。
304 が適しているでしょうか、それとも 316 の方が良いでしょうか?