422ステンレス鋼のガイド：特性、熱処理、産業用途

422 ステンレス鋼は、強度と耐熱性で知られる特殊な材料です。通常、部品が極端な温度やストレスにさらされるタービンや航空宇宙などの業界で使用されます。

この記事では、422 ステンレス鋼とは何か、その組成と特性について説明します。その利点、欠点、一般的な用途について理解するのに役立ちます。

422ステンレス鋼とは何ですか?

422 ステンレス鋼は、約 12% のクロムとモリブデン、バナジウムなどの元素、および残りの鉄から作られた合金です。マルテンサイト系ステンレス鋼のカテゴリに属し、優れた強度と耐熱性で知られています。通常、航空宇宙や発電などの業界で使用され、特にタービン部品に使用されます。

422ステンレス鋼相当

422 ステンレス鋼は、さまざまな地域や規格にわたって、いくつかの標準指定と同等のグレードで知られています。

スタンダード

• 国連S42200
• ASTM  A276, A493
• ASTM  A276, A493
• 5655 の

同等の等級

• EN X20CrMoV12-1
• 1.4935 規格

422ステンレス鋼の化学組成

422 ステンレス鋼の特性

422ステンレス鋼の物理的特性

422ステンレス鋼の機械的特性

422ステンレス鋼の化学的性質

• 耐熱性

この鋼は高温環境で優れた性能を発揮し、最高 650°C の温度に耐えます。これは、クロム、モリブデン、バナジウムなどの元素を含む特殊な組成によるものです。これらの元素は、極度の熱にさらされても材料が軟化したり弱くなったりしないようにするのに役立ちます。

• 熱処理可能

この材料は熱処理プロセスによって強化することができます。熱処理により鋼はさらに強くなり、靭性も高まるため、高い機械的負荷に耐える必要がある部品に適しています。

422ステンレス鋼のさまざまな形状

422 ステンレス鋼は、さまざまな産業ニーズに合わせてさまざまな形状で提供されています。一般的な形状は次のとおりです。

バーとロッド

422 ステンレス鋼は、多くの場合、円筒形の固体として製造されます。

シートとプレート

シートは薄くて平らな鋼板ですが、プレートはより厚く頑丈です。

チューブとパイプ

422 ステンレス鋼のチューブとパイプは、直径と壁の厚さが異なる中空の円筒です。

鍛造品

鍛造品は、通常は熱いうちにプレスまたはハンマーで叩いて成形された 422 ステンレス鋼の部品です。

ワイヤー

422 ステンレス鋼は、細くて柔軟なストランドから太くて硬い形状まで、ワイヤの形状に引き伸ばすこともできます。

フランジ

フランジは、パイプや機械部品を接続するために使用される円形の部品です。

422ステンレス鋼の用途

タービンブレード

高い強度と耐熱性が求められるガスタービンや蒸気タービンに使用されます。

航空宇宙エンジン部品

高温やストレスに耐える必要があるシャフトやディスクなどのエンジン部品によく使用されます。

高温ファスナー

耐久性が重要となる高温環境でのボルト、ネジ、その他の留め具に最適です。

発電所設備

発電システムのボイラー、バルブ、その他の高熱機器に使用されます。

ガスタービン部品

熱や機械的ストレスに耐える能力があるため、産業用ガスタービンの部品に使用されています。

422 ステンレス鋼の利点は何ですか?

高強度

422 ステンレス鋼は、特に熱処理後の強度が優れていることで知られています。クロム含有量が多いため、強度と耐久性が向上します。そのため、高ストレスに耐える必要がある用途に最適です。

優れたクリープおよび応力破断特性

422 ステンレス鋼は、高温で高応力下でも長期間にわたって機械的特性を維持します。このため、常に高熱と高応力の条件下で稼働するタービンやその他の機械によく使用されます。

優れた耐疲労性

422 ステンレス鋼は、材料が繰り返しまたは周期的な応力を受ける用途で優れた性能を発揮します。これは、温度や負荷が頻繁に変化するコンポーネントにとって重要です。

多用途なフォーム

422 ステンレス鋼は、棒、ロッド、シート、プレート、鍛造品など、さまざまな形で提供されています。この汎用性により、さまざまな製造プロセスや用途に適応できます。

422 ステンレス鋼の欠点は何ですか?

422 ステンレス鋼の主な欠点と制限は次のとおりです。

より低い耐食性

422 ステンレス鋼は、304 や 316 などのオーステナイト系ステンレス鋼に比べて耐腐食性が低くなります。腐食性の高い環境や海洋環境での使用には適していません。

特定の条件下での脆さ

422 ステンレス鋼は、適切に熱処理しないと脆くなることがあります。そのため、特に低温環境では、ストレスを受けて割れやすくなります。

加工が難しい

422 ステンレス鋼は硬化すると機械加工が難しくなります。切断や成形には特殊な工具と技術が必要となり、製造コストが増加する可能性があります。

溶接性が限られている

422 ステンレス鋼は炭素含有量が高いため、他のグレードに比べて溶接が困難です。特性を回復するために、溶接後の熱処理が行われることが多く、製造が複雑になります。

高コスト

422 ステンレス鋼は、合金元素と特殊な製造プロセスのため、304 や 430 などの一般的なステンレス鋼よりも高価です。

422ステンレス鋼の加工方法

鍛造

422 ステンレス鋼を成形する最初のステップは鍛造です。鍛造のために 1900 ～ 2150°F (1040 ～ 1175°C) に加熱し、その後室温までゆっくりと冷却する必要があります。鍛造により結晶構造が洗練され、材料をさらに加工する準備が整います。

ホットワーキング

追加の成形が必要な場合は、鍛造後に熱間加工を行います。鋼は 2100 ～ 2150°F (1149 ～ 1177°C) に再加熱されます。この段階で、材料は機械的特性を維持しながら特定の形状に成形できます。

冷間加工（必要な場合）

形状や表面仕上げを少し調整するために、軽度の冷間加工を行う場合があります。このステップは一般に熱間加工の後に行われますが、422 ステンレス鋼は冷間加工されることが一般的ではないため、制限があります。

通常、冷間加工の後には応力を軽減するための焼鈍処理が行われます。

熱処理

アニーリング

• 材料は 1350 ～ 1430°F (730 ～ 780°C) に加熱され、数時間保持された後、空冷されます。このプロセスにより、材料が柔らかくなり、加工性が向上し、粒子構造が洗練されます。
• 焼きなましは、強度と靭性の良好なバランスを提供するマルテンサイト構造の実現に役立ちます。

硬化

• 422 ステンレス鋼を硬化するには、1900°F (1040°C) に加熱し、一定時間浸漬した後、油または空気中で急冷します。このプロセスにより、鋼はマルテンサイト構造に変化し、硬度と引張強度が向上します。
• 複雑な部品の歪みを防ぐために、マルテンサイト開始点よりわずかに高い温度で焼入れするマル焼入れ法が使用されることもあります。

焼き戻し

• 材料を硬化させた後、1100°F ～ 1400°F (590°C ～ 760°C) の温度に再加熱します。鋼をこの温度に保持することで、脆さが軽減され、靭性が向上します。その後、室温まで冷却されます。
• 焼戻し温度が低いほど硬度は高くなりますが、温度が高いほど硬度は多少低下しますが靭性は向上します。

ストレス解消

• このプロセスでは、機械加工やその他の製造プロセス中に発生した内部応力を軽減するために、鋼を適度な温度（通常は約 1100°F (590°C)）に加熱します。 
• 寸法安定性を確保し、さらなる加工中にひび割れが発生するのを防ぎます。

機械加工

機械加工は熱処理後に行われます。422 ステンレス鋼は、高速コバルト工具と工具の摩耗を防ぐための慎重な管理を使用して機械加工できます。機械加工は、焼きなまし状態または軟化処理後に行うのが最適です。

溶接

溶接 is one of the last steps due to the risk of altering the steel’s mechanical properties. It requires preheating to 1100-1400°F (590-760°C) to prevent cracking and post-weld heat treatment is needed to restore strength and relieve stress​.

AISI 422 の硬度はどれくらいですか?

AISI 422 ステンレス鋼の硬度は、焼きなまし処理後は通常ロックウェル C 21 ～ 25 です。焼き入れおよび焼き戻し処理後は、熱処理に応じてロックウェル C 35 ～ 45 に達することがあります。

422 ステンレス鋼と 304 ステンレス鋼の違いは何ですか?

422ステンレス鋼は、他のステンレス鋼に比べて強度と耐熱性に優れています。 304ステンレス鋼 ただし、耐腐食性は低いため、高ストレス、高温の環境に適しています。

422 ステンレス鋼の最高動作温度は何度ですか?

422 ステンレス鋼は、最高 1200°F (650°C) の温度での連続動作に耐えることができます。

概要

422 ステンレス鋼は、航空宇宙や発電などの厳しい環境で一般的に使用される耐熱性、高強度の合金です。この鋼は、ストレス下でも性能を発揮できるため、タービン部品、ファスナー、エンジン部品によく使用されます。 

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