316Nステンレス鋼：定義、組成、特性、用途、加工など

様々な種類のステンレス鋼の中で、316Nは、その優れた機械的特性と高温環境に対する強化された耐性のために際立っている。この記事では、316Nステンレス鋼の定義、化学組成、特性、用途、加工方法、316や316Lなどの他の種類との比較など、詳細な側面を掘り下げている。

316Nステンレス鋼とは？

316Nステンレス鋼はモリブデン含有オーステナイト系ステンレス鋼で、主に工業、建築、輸送用途に使用される。成形や溶接が容易で耐食性に優れるが、温海水中では表面腐食に悩まされる。窒素含有量が多いため、従来の316グレードステンレス鋼よりも高い引張強度を有する。

316Nステンレス鋼の同等グレード

• UNS: S31651
• DIN: 1.4429
• EN: X2CrNiMo17-12-3
• JIS: SUS 316LN

316Nステンレス鋼の規格

• ASTM A240
• ASTM A276
• EN 10088-2
• JIS G4303

316Nステンレス鋼の化学成分

316Nステンレス鋼の化学組成は以下の通りである：

316Nステンレス鋼の特性

主な特徴

316Nステンレス鋼は、要求の厳しい様々な用途に適するよう、いくつかの重要な特徴を備えています。 

• 高い引張強度： 窒素を含むため、316Nは標準的な316ステンレス鋼に比べて、特に高温で優れた強度を示す。

• 延性が良い： 316Nは高強度にもかかわらず優れた延性を維持し、幅広い成形加工に適用できる。

• 耐食性： 他の316グレード鋼と同様、316Nも塩化物や塩水にさらされるなど、様々な環境下で優れた耐食性を示す。

• 優れた溶接性： この材料は、あらゆる標準的な溶接方法で溶接でき、溶接後の焼鈍はほとんどの場合必要ない。

• アニール状態では非磁性： ステンレス鋼316Nは、焼鈍状態では非磁性であるが、冷間加工ではわずかに磁性を帯びる。

物理的性質

316Nステンレス鋼の化学的特性には、腐食、熱、その他の環境要因への対応が含まれる：

機械的特性

316Nステンレス鋼の機械的特性は、高ストレス環境での性能にとって極めて重要である：

316Nステンレス鋼の形状

様々な加工方法を経た316Nステンレス鋼は、様々な産業用途に適した幅広い製品形態で提供されている。 

• プレートとシート：耐食性に優れ、加工が容易なため、建築、化学処理、海洋産業で使用される。

• パイプとチューブ：腐食性物質の輸送用として、石油化学および製薬産業で一般的。溶接パイプとシームレスパイプがあり、サイズが異なる。

• 棒およびロッド：ファスナー、シャフト、構造用支柱などの機械部品の製造に使用される。

• 継手とフランジ：配管システムでよく使用されるこれらの部品は、316Nステンレス鋼から製造され、強力で耐腐食性の接続を提供します。

• コイルとストリップ：これらの形状は、自動車、航空宇宙、エレクトロニクス産業など、精度と一貫性が要求される用途に最適です。

316Nステンレス鋼の用途

316Nステンレス鋼は、強度と耐食性の両方が最も重要な産業で広く使用されています。 

化学および石油化学処理： 316Nは、化学薬品、酸、塩類などの腐食性物質を扱う加工工場での使用に最適です。

海洋環境： 耐海水腐食性に優れているため、海洋用途に好んで使用されるようになった。

食品・飲料加工： 316Nステンレス鋼の耐食性は、衛生面や洗浄剤への耐性が重要視される食品・飲料製造用機器への使用にも適している。

製薬業界： 316Nは、耐薬品性と洗浄の容易さから、医薬品加工機器に使用されている。

熱交換器： 高温での高い熱伝導性と機械的強度を持つ316Nは、熱交換器に最適です。

建築部品： 海洋環境や工業汚染にさらされる構造物には、316Nが耐久性と美観を提供します。

航空機産業： 航空機産業で高い強度と耐食性を必要とする部品に使用されている。

316Nステンレス鋼の長所と短所

メリット

• 窒素添加による高い強度
• 優れた耐食性、特に塩化物環境
• 優れた延性と成形性
• アニール状態では非磁性
• 優れた溶接性

デメリット

• 304のような他のステンレス鋼に比べて高いコスト
• 冷間加工時にわずかに磁性を帯びる。
• 暖かい海水のような特定の条件下では、316Lよりも表面腐食の影響を受けやすい。

316Nステンレスの加工方法とは？

316Nステンレス鋼の機械的特性、耐食性、表面仕上げは、溶接、熱処理、表面処理などの適切な加工技術によって向上させることができる。

成形

316Nステンレス鋼は優れた成形性を有し、曲げ、圧延、スタンピングなどの様々な製造工程に適しています。316Nに含まれる窒素は、強度を向上させながら延性を保持するのに役立ち、亀裂や破損のリスクなしに複雑な形状に成形することを可能にします。

冷間成形： 冷間圧延や冷間引抜きなどの冷間成形加工は、316Nの強度と硬度を高めるために使用することができます。冷間加工は合金の降伏強度を高めると同時に、材料にわずかな磁性を導入します。冷間成形で作られる一般的な製品には、ワイヤー、シート、ロッドなどがあります。

ホットフォーミング： 材料を高温（再結晶点以上）に加熱する熱間成形は、大きな変形が必要な場合に用いられる。熱間成形後、316Nは通常、元の延性と耐食性を回復させるために焼鈍される。

溶接

溶接 316N を含むステンレス鋼の最も一般的な加工方法の 1 つです。316N ステンレス鋼の利点の 1 つは、優れた溶接性であり、ガス タングステン アーク溶接 (GTAW)、ガス メタル アーク溶接 (GMAW)、シールド メタル アーク溶接 (SMAW) などのすべての標準的な溶接方法で接合できます。

融接： 316Nは予熱の必要なく溶接でき、熱割れのリ スクを低減する。316Nは炭素含有量が低いため、鋭敏化 (粒界腐食の原因となる)が最 小限に抑えられるため、一般に薄肉部には溶接後 の焼鈍は必要ない。しかし、厚い部位の場合は、内部応力を緩和するために溶接後熱処理を推奨する場合がある。

レーザー溶接と電子ビーム溶接： これらの高度な溶接技術は、特に精密さと最小限の熱歪みが要求される航空宇宙や自動車製造などの産業において、316Nステンレス鋼にも適用することができる。

抵抗溶接： ステンレス鋼には、スポット溶接やシーム 溶接などの技術が一般的に適用されている。抵抗溶接では、電流を流すことで熱を発生 させ、接合部を局所的に溶融させる。このプロセスは、316Nステンレ ス鋼の薄板接合に特に有効である。

鍛造

鍛造は、ステンレス鋼製品の成形に使用され るもう一つの重要な加工方法である。316Nステンレ ス鋼の場合、鍛造温度は通常1150℃～1260℃ (2100°F～2300°F)の範囲である。

オープン・ダイ鍛造： その工程とは、鋼を一定の温度に加熱して柔軟性を持たせ、ハンマーで叩いて目的の形状にすることである。材料は大きな平らなダイスの間で加工され、ビレットや棒のような粗い形状に金属を成形する。

クローズド・ダイ鍛造： 圧縮型鍛造とも呼ばれるこの工程は、ギア、シャフト、継手など、より精密で複雑な形状を作るために使用されます。金属は最終製品の形をした金型に入れられ、圧縮されることで空洞に充填され、正確な形状になります。 

鍛造後、材料の延性を向上させ、耐食性を回復させるために焼鈍が必要になることが多い。

硬化

316Nステンレス鋼は、従来の熱処理方法では焼入れ不可 能である。マルテンサイト系ステン レス鋼とは異なり、316Nは加熱・焼入れによ る硬化を可能にするような相変態を起こさない。

しかし、冷間圧延や引き抜きなどの冷間加工を施すことで、316Nの硬度と強度を大幅に高めることができる。冷間加工はひずみ硬化を誘発し、材料の引張強度を高めるが、延性は若干低下する。さらに、冷間加工は、焼鈍状態では非磁性である材料にわずかな磁性の形成をもたらすことがある。

熱処理

熱処理は、ステンレス鋼製造において、材 料の微細構造と機械的特性を向上させる重要な 処理工程である。

アニーリング： 316Nステンレス鋼の場合、一般的な焼鈍温度 は1010℃～1120℃ (1850°F～2050°F)で、その後 急冷することで延性を回復させ、冷間加工によって 発生した内部応力を除去する。焼きなましはまた、粒界腐食の原因となる炭化物を溶解し、鋼の耐食性を向上させます。焼なまし状態では、316Nステンレス鋼は非磁性である。

ストレス解消： 応力除去は、800℃～900℃ (1470°F～1650°F) の温度で行われ、製品に 悪影響を与える残留応力を除去する。

溶液処理： 溶体化処理とは、鋼材を高温に加熱した後、急冷して合金元素を溶体中に保持する処理である。特に加工中に高温にさらされた鋼の耐食性を回復させることができる。

表面処理

表面処理は、316Nステンレス鋼の美観を高め、耐食性を向上させ、あるいはさらなる加工に備えるために施される。

ピクルス： 酸洗は、熱間加工や溶接中に形成される酸化スケールや不純物を除去するために使用される表面処理方法である。酸溶液に浸漬して表面を洗浄し、腐食を防ぐ不動態の酸化クロム層を回復させる。

不動態化： 鋼材の耐食性は不動態化処理によってさらに向上させることができる。不動態化処理では、鋼材を硝酸などの穏やかな酸化性酸で処理し、鋼材表面に自然に存在する酸化クロム層を強化する。

研磨： 機械研磨は、316Nステンレス鋼の表面仕上げを改 善するために適用でき、特に食品加工や製薬産業な ど清浄度が重要な用途に適している。研磨はまた、鋼の表面腐食に対する耐性を高める。

電解研磨： 電解研磨は、電気化学的処理によってステンレス鋼の表面から材料の薄い層を除去します。耐食性を向上させ、滑らかで光沢のある表面を作り出し、バクテリアや汚染物質の温床となり得る小さな欠陥を取り除きます。

316と316Nの違いは？

316Nステンレス鋼は 316 これは主に、合金に窒素が添加されたためです。この添加により、316N の引張強度が向上し、延性や耐腐食性は維持されます。その結果、316N は、特に高温環境で強度が重要な要素となる用途によく選ばれます。

• 強度：316Nは窒素を含むため、316より強度が高い。

• 延性：どちらの合金も優れた延性を持つが、316Nの強度の優位性は要求の厳しい用途で優位性を発揮する。

• 耐食性：どちらも優れた耐食性を示すが、高応力環境では316Nの方が優れている。

316Nと316Lの比較

316Nと316Lは多くの点で似ているが、明確な違いがある：

• 炭素含有量：316Lは、316N (≤0.08%)に比べて炭素含有量が低い (≤0.03%)。このため、316Lは鋭敏化しにくく、溶接用途に有利です。

• 強度：316Nは窒素を含むため、316Lより強度が高い。

• 耐食性：316Lは溶接部の粒界腐食に強く、316Nは全体的な強度に優れている。

316Nステンレス鋼は磁性を持つか？

No.316Nステンレス鋼は、一般に焼鈍状態では非磁性 とみなされるが、著しい冷間加工や変形を受けると、 わずかに磁性を示すことがある。

316Nステンレス鋼は錆びますか？

316Nは「船舶用ステンレス鋼」と見なされてい るが、このような過酷な条件下での耐食性には限 度がある。温塩化物環境では、約60℃以上で孔食や隙間腐食が発生し、褐色の染みとして現れる応力腐食割れが生じる。また、強酸性環境での化学的攻撃も影響する可能性がある。

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