ステンレス鋼316と316Lの違い

導入

ステンレス鋼とは何ですか？ クロムが12%以上、またはニッケルが8%以上含まれる合金鋼は、通常ステンレス鋼と呼ばれます。

この種の鋼は、大気または腐食性媒体中で一定の耐食性を持ち、高温（> 450℃）でより高い強度を持ちます。クロム含有量が16%～18%の鋼は耐酸性鋼または耐酸性ステンレス鋼と呼ばれ、通常はステンレス鋼と呼ばれます。鋼中のクロム含有量が12%を超えると、酸化性媒体と接触した電気化学作用により、表面にクロムを豊富に含む不動態膜の層が急速に形成され、金属内部を腐食から保護しますが、非酸化性腐食性媒体では、依然として固体の不動態膜を形成することが困難です。鋼の耐食性を向上させるには、通常、クロムの割合を増やすか、Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Coなどの不動態化を促進できる合金元素を追加します。

これらの元素は鋼の耐食性を向上させるだけでなく、鋼の内部組織や物理的・機械的特性にも変化をもたらします。鋼中のこれらの合金元素の含有量の違いは、ステンレス鋼の特性に異なる影響を及ぼします。

ステンレス鋼には、磁性を持つもの、非磁性のもの、熱処理できるもの、できないものがあります。これらの特性により、ステンレス鋼は航空、宇宙、化学、石油、建設、食品などの産業分野や日常生活においてますます広く使用されています。ステンレス鋼に含まれる合金元素は加工性に大きな影響を与え、中には切削が難しいものもあります。

読者の皆様が最適な材料をより深く理解し、選択できるよう、この記事では316ステンレス鋼と316Lステンレス鋼の違いについて詳しく説明します。316は国内規格0Cr17Ni12Mo2の低炭素ステンレス鋼であり、316Lは国内規格00Cr17Ni14Mo2の超低炭素ステンレス鋼です。316Lは耐食性に優れていますが、316は機械的特性において優れていることは明らかです。

316 ステンレス鋼と 316L ステンレス鋼の違いは次のとおりです。

316ステンレス鋼と316Lステンレス鋼は、モリブデンを含むステンレス鋼です。316Lステンレス鋼は、316ステンレス鋼よりもわずかに多くのモリブデンを含有しています。316Lステンレス鋼は、モリブデンを含有しているため、310ステンレス鋼や304ステンレス鋼と比較して、全体的な性能が向上します。高温で硫酸含有量が15%から85%の場合、316ステンレス鋼は様々な用途に使用できます。海域では、塩素腐食に対する耐性が高いため、316ステンレス鋼がよく使用されます。

最高の耐食性と溶接後の焼きなましが必要な場合は、最大炭素含有量が 0.03 パーセントの 316L ステンレス鋼を使用できます。

316 VS 316L 化学組成（質量分率、％）

耐食性:

パルプ・製紙工程において、304ステンレス鋼を上回る優れた耐食性を有します。さらに、腐食性の高い工業環境や海洋環境においても、316ステンレス鋼は侵食されません。

耐熱性:

316ステンレス鋼は、1700度未満で連続使用する場合、または1600度未満で断続的に使用する場合、優れた耐酸化性を示します。316ステンレス鋼は、800～1575度の温度範囲外で連続的に使用する場合、優れた耐熱性を示しますが、この温度範囲で一日中使用することは避けてください。この温度範囲の上限は、316ステンレス鋼よりも炭化物析出に対する耐性が高い316Lステンレス鋼に適しています。

熱処理：

1850～2050度で焼きなましを行い、その後急速に焼きなまし、急冷します。316ステンレス鋼は過熱しても硬化しません。

溶接：

316ステンレス鋼は溶接性に優れています。一般的な溶接技術はすべて使用可能です。用途に応じて、316Cb、316L、または309Cb製のステンレス鋼製電極または溶接棒を使用できます。最高レベルの耐食性を得るには、溶接後に316ステンレス鋼部分を焼きなましする必要があります。316Lステンレス鋼を使用する場合は、溶接後の焼きなましは不要です。

一般的な用途:

316および316Lステンレス鋼と304ステンレス鋼の比較

全体的な品質（耐食性や成形性など）が優れている必要がある機器や部品を作成するために使用される一般的なステンレス鋼は 304 です。

化学的耐食性に関しては、媒体固有の違いはあるものの、304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼に違いはほとんどありません。

最初に作られたステンレス鋼である304は、特定の条件下では孔食の影響を受けやすい。モリブデンを2～3%添加することで、この感受性を軽減できる可能性があり、結果として316が生まれる。モリブデンを添加することで、高温の有機酸による腐食も軽減できる。

食品および飲料業界では、316 ステンレス鋼は事実上標準材料です。316 ステンレス鋼は、モリブデンの世界的不足と 316 ステンレス鋼のニッケル含有量の増加により、304 ステンレス鋼よりも高価です。

酸素が存在せず、酸化クロムの保護層を生成できないため、孔食は主にステンレス鋼の表面の堆積腐食によって引き起こされます。

特に小型バルブでは、バルブプレートに堆積する可能性がほとんどないため、孔食腐食はまれです。

304 ステンレス鋼と 316 ステンレス鋼は、さまざまな水媒体 (飲料水、蒸留水、河川水、ボイラー水、海水など) においてほぼ同等の耐腐食性を備えています。ただし、媒体に非常に高いレベルの塩化物イオンが含まれている場合は、316 ステンレス鋼の方が適しています。

304ステンレス鋼と316ステンレス鋼の耐食性は多くの場合大きな差はありませんが、稀に大きな差が見られる場合があり、より詳細な調査が必要となります。バルブのユーザーは、流体に基づいて配管と容器の材質を選択するため、一般的に明確なコンセプトを持っている必要があります。当社は、ユーザーに対して特定の材料に関するアドバイスは行っておりません。

化学組成（304,304L,316,316L）

機械的性質（304、304L、316、316L）

その他のステンレス鋼の紹介

304は、優れた総合特性（耐食性、成形性）が求められる機器や部品の製造に広く使用されている汎用ステンレス鋼です。

301 ステンレス鋼は変形すると明らかな加工硬化を示し、より高い強度が要求されるさまざまな場面で使用されます。

302 ステンレス鋼は、本質的には炭素含有量が多い 304 ステンレス鋼の変種であり、冷間圧延によって強度を高めることができます。

302B はシリコン含有量が多いステンレス鋼で、高温酸化に対する耐性が高くなります。

303と303Seはそれぞれ硫黄とセレンを含む快削ステンレス鋼で、主に快削性と高い表面仕上げが求められる箇所に使用されます。303Seステンレス鋼は、熱間加工性に優れているため、熱間据え込み加工を必要とする部品の製造にも使用されます。

304Lは、炭素含有量が低い304ステンレス鋼の変種で、溶接が必要な箇所に使用されます。炭素含有量が低いため、溶接部近傍の熱影響部における炭化物の析出が最小限に抑えられ、特定の環境下ではステンレス鋼の粒界腐食（溶接エロージョン）を引き起こす可能性があります。

305 および 384 ステンレス鋼はニッケル含有量が高く、加工硬化率が低いため、冷間成形性が強く求められるさまざまな用途に適しています。

308ステンレス鋼は溶接棒の製造に使用されます。

309、310、314、および 330 ステンレス鋼は、高温での鋼の耐酸化性とクリープ強度を向上させるために、ニッケルとクロムの含有量が比較的高くなっています。30S5 と 310S は 309 および 310 ステンレス鋼の派生種で、唯一の違いは、溶接部近くに析出する炭化物を最小限に抑えるために炭素含有量が低いことです。330 ステンレス鋼は、浸炭と熱衝撃に対する耐性が特に優れています。

316ステンレス鋼と317ステンレス鋼はアルミニウムを含むため、海洋および化学工業環境における孔食に対する耐性は304ステンレス鋼よりもはるかに優れています。中でも316ステンレス鋼には、低炭素ステンレス鋼316Lや窒素を含む高強度ステンレス鋼などのバリエーションがあります。

316N および硫黄含有量の高い快削ステンレス鋼 316F。

321、347、348 は、それぞれチタン、ニオブ、タンタルで安定化されたステンレス鋼で、高温で使用される溶接部品に適しています。348 は原子力産業に適したステンレス鋼で、タンタルとコバルトの量に一定の制限があります。

選択する際には、特定のアプリケーション要件、環境条件、コスト予算などの要素を考慮する必要があります。