414ステンレス鋼：定義、特性、用途

414 ステンレス鋼は、優れた耐摩耗性と適度な耐腐食性を備えた高強度合金です。この記事では、その組成、主な特性、航空宇宙や重機などの耐久性が求められる業界での用途について説明します。 

414ステンレス鋼とは何ですか?

414ステンレス鋼はUNS S41400とも呼ばれ、約88%の鉄と12%のクロムで構成されています。これは、 410ステンレス鋼マルテンサイトグレードとして、優れた硬度と靭性を備えています。航空宇宙、重機、製造などの要求の厳しい用途に使用されます。

414ステンレス鋼相当

414ステンレス鋼の化学組成

414ステンレス鋼の物理的特性

414ステンレス鋼の機械的特性

414ステンレス鋼のさまざまな形態

414 ステンレス鋼はさまざまな形状で提供されており、さまざまな産業用途で汎用的に使用できます。414 ステンレス鋼の最も一般的な形状は次のとおりです。

バーとロッド

機械や構造用途で広く使用されている 414 ステンレス鋼棒は、円形、平形、六角形の形状で提供されています。機械加工性と強度に優れているため、シャフト、ギア、ファスナーなどのコンポーネントに最適です。

シートとプレート

シートやプレートなどの平らな製品は、航空宇宙や重機分野など、強度と耐摩耗性が不可欠な環境で使用されます。

チューブとパイプ

414 ステンレス鋼は管状の形でも提供されており、パイプライン、熱交換器、構造サポートなど、圧力下での強度が求められる機械システムで利用されています。

ワイヤー

414 SS ワイヤは、スプリングやファスナーなど、強度と柔軟性に優れた材料が必要な用途でよく使用されます。

鍛造部品

鍛造品は、バルブ部品、ポンプ シャフト、その他の高耐久性工業部品などの用途に使用されます。鍛造された 414 ステンレス鋼は優れた靭性を備えています。

414ステンレス鋼の用途

414 ステンレス鋼は、強度、硬度、適度な耐腐食性の組み合わせが求められるさまざまな用途に使用されます。一般的な用途は次のとおりです。

航空宇宙部品

414 ステンレス鋼は、過酷な環境でも高い強度と靭性を備えているため、ギア、シャフト、ファスナーなどの航空機部品に使用されています。

ポンプおよびバルブ部品

特に機械類において、耐久性と耐摩耗性が求められるポンプシャフト、バルブステムなどの部品の製造に最適です。

重機

414 ステンレス鋼は、高い強度と耐摩耗性が重要となる工業用ギアや機械部品などの大型機器によく使用されます。

自動車部品

自動車業界では、414 ステンレス鋼は、クランクシャフト、トランスミッションギア、その他の強度と耐久性が求められる高応力部品などのコンポーネントによく使用されます。

414ステンレス鋼の利点

高い強度と硬度

• 熱処理可能: 熱処理が可能で、要求の厳しい用途に適した高い強度と硬度レベルを実現します。
• 耐摩耗性: 材質の硬度により耐摩耗性に優れているため、摩耗しやすい部品に適しています。

耐食性の向上

• モリブデン添加: モリブデンを添加すると、410 などの標準的なマルテンサイト系ステンレス鋼に比べて耐食性が向上します。
• 軽度の腐食環境に対する耐性: 水、蒸気、軽度の化学物質にさらされる環境で優れたパフォーマンスを発揮します。

良好な加工性

• 機械加工: 414 ステンレス鋼は焼きなましすると機械加工性が高まり、複雑な部品の製造が容易になります。
• 表面仕上げ: 414 ステンレス鋼は高品質の表面仕上げを実現できます。これは、機能部品と美観の両方の用途に役立ちます。

汎用性

• 適用範囲: 強度と耐腐食性の組み合わせが求められるシャフト、バルブ、ギア、その他の機械部品の製造に適しています。
• 成形性: 適切なプロセスで鍛造および成形できるため、製造の汎用性が高まります。

414ステンレス鋼の欠点

耐腐食性は限られている

• 414 ステンレス鋼はモリブデン含有量により一部のマルテンサイト鋼に比べて耐食性が向上していますが、それでも 304 や 316 などのオーステナイトステンレス鋼に比べると耐食性は劣ります。
• 塩化物やその他の腐食性物質を含む環境では、孔食や隙間腐食が発生しやすくなります。

溶接性の悪さ

• 割れのリスク: 炭素含有量が多いと、溶接中に熱影響部に割れが発生するリスクが高まります。
• 予熱と溶接後の熱処理の必要性: 溶接には、200°C ～ 300°C への予熱や溶接後のアニーリングなどの慎重な制御が必要であり、複雑さとコストが増加します。

靭性と延性の低下

• 脆さ: 材料は、特に硬化した状態では脆くなる可能性があるため、高い靭性が要求される用途には適していません。
• 耐衝撃性が低い: 突然の荷重や衝撃荷重を受ける用途には適していません。

硬化後の加工が困難

• 硬度の問題: 最大の硬度を得るために熱処理すると、機械加工が困難になり、特殊なツールと技術が必要になります。
• 工具の摩耗の増加: 硬い材料は切削工具の摩耗を加速し、工具コストを増加させます。

限られた成形性

• 冷間成形能力が低い: 強度が高く延性が低いため、冷間成形が困難で、割れが生じる可能性があります。
• 高温加工が必要: 高温で成形する必要があることが多く、製造プロセスが複雑になります。

高温用途には適していません

• スケールと酸化: 高温では、414 ステンレス鋼はスケールと酸化の影響を受ける可能性があります。
• 機械的特性の低下: 高温に長時間さらされると、強度と硬度が低下する可能性があります。

熱処理

アニーリング

• 鋼は 820°C ～ 900°C (1500°F ～ 1650°F) に加熱され、その後ゆっくりと冷却されて内部応力が緩和されます。 
• 焼鈍処理は、硬度を下げることで延性を高め、加工性を改善するために行われます。

硬化

• 鋼を 980°C ～ 1020°C (1800°F ～ 1870°F) に加熱し、その後油または空気中で急速に冷却 (焼き入れ) します。 
• 硬化により、鋼の耐摩耗性と全体的な強度が向上します。これにより、ギアやシャフトなどの高応力の用途に最適です。

焼き戻し

• 材料は、通常 150°C ～ 600°C (300°F ～ 1110°F) の低温に再加熱されます。温度範囲は、必要な硬度と靭性のバランスによって選択されます。
• 焼き戻しは、耐久性に十分な硬度を保ちながら、焼き入れによって生じる脆さを軽減します。また、鋼の耐衝撃性と全体的な靭性も向上します。

ストレス解消

• 鋼は応力緩和処理を受ける場合があり、この処理では 540°C ～ 650°C (1000°F ～ 1200°F) に加熱されます。
• 応力緩和により、特に高応力環境での使用中に反りや割れが発生するリスクが軽減されます。

亜臨界アニーリング

• このプロセスでは、鋼を臨界温度範囲以下の約 650°C ～ 760°C (1200°F ～ 1400°F) に加熱します。
• 亜臨界焼鈍処理は、全体的な機械的特性を大きく変えることなく、応力を軽減し、延性を向上させます。

ノーマライゼーション

• 鋼を約 900°C ～ 950°C (1650°F ～ 1750°F) まで加熱し、その後空気中で冷却します。 
• このオプションの処理により、鋼の微細構造の靭性と均一性が向上し、さらなる機械加工や処理に適したものになります。

414ステンレス鋼のその他の加工方法

鍛造工程

• 鍛造する前に、材料は 1150°C から 1200°C の温度に加熱されます。 
• 鍛造中は、加工硬化や割れを防ぐために、温度が 950°C を下回ってはなりません。
• 鍛造後は通常は空冷しますが、内部応力を低減するために鍛造後の焼鈍処理が推奨されます。

機械加工

• 414 は硬度が高いため、機械加工が困難です。切削速度を遅くし、送り速度を低くした、超硬合金などの高強度切削工具の使用が推奨されます。
• これらのプロセス中に過熱や表面の焼けを防ぐために、適切な研削ツールと冷却液が必要です。

冷間成形と熱間成形

• 冷間成形: 硬度が高いため、冷間成形は困難です。過度の硬化を防ぐために中間焼鈍が必要になる場合があります。
• 熱間成形: 熱間成形は 950°C ～ 1200°C の間で行われ、可塑性が向上し、割れのリスクが軽減されます。

溶接

• 414 ステンレス鋼は溶接中に割れやすい傾向があります。
• 溶接前に 200 ～ 300 ℃ に予熱し、溶接後にアニーリングを行うと、溶接応力を軽減するのに役立ちます。
• この材料には、手動アーク溶接またはタングステン不活性ガス (TIG) 溶接が適しています。

414 と 304 の違いは何ですか?

414 ステンレス鋼は強度と硬度に優れています。ギアやバルブなどの耐摩耗性が求められる用途に使用されます。 304ステンレス鋼 耐食性に優れており、食品加工や化学用途に使用されます。

414 と 416 の違いは何ですか?

 414ステンレス鋼はより強度が高く、耐摩耗性に優れています。 416ステンレス鋼 機械加工が容易です。耐食性は若干低くなります。

414 ステンレス鋼は高温環境でどのように機能しますか?

414 ステンレス鋼は中程度の高温環境では優れた性能を発揮しますが、600°C (1110°F) を超えると強度が低下するため、極度の高温環境での使用は制限されます。

概要

414 ステンレス鋼は、UNS S41400 とも呼ばれます。主な利点は、優れた耐摩耗性と熱処理性です。強度が高いため、要求の厳しい用途に最適です。

Steel Pro Groupでは、高性能な産業ニーズに応える最高品質の材料を提供することに尽力しています。プロジェクトに信頼できるソリューションをお探しの場合は、 ウェブサイトを見る または お問い合わせ 個別のご相談とお見積りを承ります。