マルテンサイトステンレス鋼は、その高強度と硬度に尊敬される多用途の材料です, そのユニークな熱処理反応のおかげです. 耐久性と中程度の腐食抵抗の両方を必要とする部品の選択肢です。包丁から自動車用車軸まで. このガイドで, その重要な特性を分解します, 実世界の使用, それがどのように作られているか, そして、それが他の素材とどのように比較されますか, プロジェクトに適しているかどうかを判断するのに役立ちます.
1. マルテンサイトステンレス鋼の主要な材料特性
マルテンサイトステンレス鋼の性能は、そのことから始まります 化学組成, それを形作ります 物理的特性, 機械的特性, その他の重要な特性.
化学組成
マルテンサイトステンレス鋼は、強度強化と耐食性の要素の混合によって定義されます:
- 炭素含有量: 0.1-1.2% (より高い炭素=より高い硬度と強度)
- クロム含有量: 10.5-18% (基本的な腐食抵抗を提供し、マルテンサイト構造を形成するのに役立ちます)
- マンガンの内容: 0.5-2% (加工性と硬化性を向上させます)
- シリコンコンテンツ: 0.1-1% (製造中の脱酸化の援助)
- ニッケル含有量: 0-2% (靭性を高めるためにいくつかのグレードで追加されました)
- モリブデンの内容: 0-3% (ピット抵抗と高温強度を高めます)
- バナジウム含有量: 0-0.5% (穀物のサイズを改良し、硬度を高めます)
- トレース量の リン そして 硫黄 (脆性を避けるために制御されます)
物理的特性
| 財産 | 典型的な値 (学年 410) |
| 密度 | 7.7 g/cm³ |
| 熱伝導率 | 24 w/(M・k) (20°Cで) |
| 比熱容量 | 0.46 J/(g・k) (20°Cで) |
| 熱膨張係数 | 11 ×10⁻⁶/°C (20-500°C) |
| 磁気特性 | 強く磁気 (すべての熱処理された状態) |
機械的特性
熱処理後 (オーステナイト化 + 消光 + 焼き戻し), マルテンサイトステンレス鋼は、印象的な強さをもたらします:
- 抗張力: 700-1,500 MPA (グレードと熱処理によって異なります)
- 降伏強度: 500-1,300 MPA
- 伸長: 5-15% (で 50 mm; オーステナイトグレードよりも低いが、ツールスチールよりも高い)
- 硬度: 30-60 ロックウェルc (HRC), 280-550 ビッカーズ, 270-530 ブリネル (より多くの炭素でより高い)
- 疲労強度: 300-600 MPA (10℃で)
- 衝撃の靭性: 15-50 j (室温で; ニッケルの添加により高くなります)
その他の重要なプロパティ
- 耐食性: 中程度 - 淡水と穏やかな化学物質を耐えますが、オーステナイトグレードよりも塩水に対する耐性が低いです.
- ピッティング抵抗: 公正 - モリブデンで改善されました (例えば。, 学年 414).
- 応力腐食亀裂抵抗: 低塩化物環境では、低い - ベスト.
- 耐摩耗性: 優れています - 他の材料に対してこする部品のためのideal (例えば。, ベアリング).
- 加工性: 良い (アニール状態); 熱処理後のより硬い, よりシャープなツールが必要です.
- ハーデン剤: 優れている - 厚いセクションであっても熱処理することができます高い硬さに.
2. マルテンサイトステンレス鋼の実際のアプリケーション
強度と硬度が最優先事項であるアプリケーションでマルテンサイトステンレス鋼が輝く. ここに最も一般的な用途があります:
カトラリーとキッチン用品
- ナイフ: シェフのナイフ, ユーティリティナイフ, 狩猟ナイフは440cなどの成績を使用します。これは硬度が高いです (58-60 HRC) 優れたエッジ保持を保証します.
- かみそり: 安全かみそりは、水からの錆に対する鋭さと抵抗に依存しています.
- 手術器具: メスと鉗子 (学年 420) 精度のために熱処理され、繰り返し滅菌することができます.
ケースの例: プレミアム包丁のために炭素鋼からグレード440Cに切り替えた主要なカトラリーブランド. 顧客は、ブレードが2倍長いままであると報告しました, そして、錆の苦情が立ち寄った 70% 古い炭素鋼モデルと比較して.
自動車産業
- 車軸: ドライブ車軸はグレード410を使用します。.
- ベアリング: ホイールベアリングは、数千マイルの使用まで続くまでの耐摩耗性に依存しています.
- バルブコンポーネント: エンジンバルブ (学年 420) 高温に耐え、繰り返し開閉/閉鎖.
航空宇宙および産業機器
- 航空宇宙: 航空機の留め具と着陸装置部品 (学年 17-4 ph) その強度と重量の比率と腐食抵抗を使用します.
- 産業用具:
- タービンブレード: 小さなガスタービン用 (学年 403), 高温と摩耗に抵抗します.
- ポンプとバルブ: 軽度の液体を処理する部品 (例えば。, 水) その耐久性と簡単なクリーニングを使用してください.
スポーツ用品
- ゴルフクラブ: クラブヘッド (学年 431) 強く、軽量です, スイング速度と距離を改善します.
- 漁器: 釣りリール部品 (学年 416) 塩水腐食に抵抗します (適切なメンテナンスを備えています) そして、繰り返しのキャストに立ち上がってください.
3. マルテンサイトステンレス鋼の製造技術
マルテンサイトステンレス鋼を作るには、その完全な強度を解き放つために正確なステップが必要です. これがプロセスです:
1. 冶金プロセス
- 電気弧炉 (EAF): 最も一般的な方法 - スコル鋼, クロム, 他の合金は1,600°Cで溶けてベース合金を作成します.
- 基本的な酸素炉 (bof): 大規模生産に使用されます - 酸素を吹き飛ばして不純物を除去し、炭素含有量を調整します.
2. ローリングプロセス
- ホットローリング: 合金を1,100〜1,200°Cに加熱し、それを厚い形に巻きます (バー, プレート) 工業部品用.
- コールドローリング: 鋼を冷やして再び丸くして薄いシーツを作ります (カトラリーまたは小さなコンポーネント用) 滑らかな表面で.
3. 熱処理 (強さにとって重要です)
- オーステナイト化: 鋼を950〜1,100°Cに加熱し、保持します 30-60 分. これにより、構造が「オーステナイト」に変わります (延性, 高温相).
- 消光: 鋼をすばやく冷まします (油または空気で) ハードな「マルテンサイト」構造をロックするには、このステップが鋼に特徴的な強度を与えます.
- 焼き戻し: クエンチ鋼を150〜600°Cに再加熱します 1-2 時間. これにより、ほとんどの硬さを維持しながら、脆性が低下します (例えば。, 200°Cでの抑制は維持されます 55-58 ナイフ用のHRC).
4. 形成と表面処理
- 形成方法:
- フォーミングを押します: プレスを使用して、バルブボディやゴルフクラブヘッドなどのパーツを形作ります.
- 曲げ: 構造部品の角度を作成します (例えば。, 航空宇宙括弧).
- 機械加工: ドリル, ミルズ, または、アニールされているのはエイジーです (柔らかい) 州.
- 表面処理:
- 研削: 研磨ホイールを使用して形状を改良します (例えば。, ナイフブレード) そして、burrsを削除します.
- 研磨: 表面を光沢のある仕上げにバフします (カトラリーまたは外科用ツール用).
- コーティング: PVD (物理的な蒸気堆積) コーティング (例えば。, 窒化チタン) 産業用ツールに追加の耐摩耗性を追加します.
5. 品質管理
- 硬度テスト: ロックウェルまたはビッカーズのテスターを使用して、鋼がターゲットの硬度を満たすようにします (例えば。, 58-60 ナイフ用のHRC).
- 微細構造分析: 顕微鏡下で鋼を調べて、マルテンサイト構造を確認する (フェライトのような不要なフェーズはありません).
- 寸法検査: キャリパーまたは3Dスキャナーを使用して、部品が設計仕様に一致するかどうかを確認します (航空宇宙と医療部品にとって重要です).
4. ケーススタディ: 自動車車軸のマルテンサイトステンレス鋼
自動車メーカーは、ピックアップトラック車軸の耐久性を改善したいと考えていました. 古い車軸 (炭素鋼で作られています) 多くの場合、その後失敗しました 150,000 オフロードでのマイル. 彼らはグレードに切り替えました 410 マルテンサイトステンレス鋼, そして、これが結果です:
- 強さ: 新しい車軸には引張強度がありました 1,200 MPA (vs. 800 炭素鋼用MPA), 重い荷物と荒れた地形をよりよく処理します.
- 耐久性: オフロードテストでは、車軸が続いたことが示されました 250,000 マイル - 古いデザインよりも67％長い.
- 費用対効果: 成績があります 410 費用 15% 炭素鋼以上のもの, 交換率の低下により、メーカーが節約されました $2 保証請求で毎年100万.
5. マルテンサイトステンレス鋼Vs. その他の材料
マルテンサイトステンレス鋼は他の人気のある素材に対してどのように積み重ねますか? 比較しましょう:
| 材料 | 料金 (vs. マルテンサイトグレード 410) | 強さ (引張) | 耐摩耗性 | 耐食性 | 硬度 (HRC) |
| マルテンサイト (学年 410) | ベース (100%) | 700-900 MPA | 良い | 適度 | 30-50 |
| マルテンサイト (グレード440c) | 150% | 1,200-1,500 MPA | 素晴らしい | 良い | 55-60 |
| オーステナイト (学年 304) | 130% | 515 MPA | 公平 | 素晴らしい | 15-20 |
| フェライト (学年 430) | 90% | 450-600 MPA | 公平 | 良い | 15-25 |
| 高速スチール (HSS) | 200% | 1,800 MPA | 素晴らしい | 貧しい | 60-65 |
| チタン合金 (TI-6AL-4V) | 500% | 860 MPA | 良い | 素晴らしい | 30-35 |
アプリケーションの適合性
- カトラリー: グレード440Cは、オーステナイト/フェライトグレードよりも優れています (もっと強く, より良いエッジ保持).
- 自動車車軸: 学年 410 炭素鋼よりも優れています (強い, より耐性耐性) チタンよりも安いです.
- 手術器具: 学年 420 HSSよりも優れています (滅菌のためのより良い腐食抵抗).
- 航空宇宙ファスナー: 学年 17-4 pHは強度と腐食抵抗のバランスをとります, 過酷な環境のフェライトグレードよりも優れています.
マルテンサイトステンレス鋼に関するYiguテクノロジーの見解
Yiguテクノロジーで, マルテンサイトステンレス鋼は、高強度アプリケーションの費用対効果の高いソリューションとして見ています. 硬さのために熱処理される能力, 中程度の腐食抵抗と組み合わせて, 自動車や産業のクライアントに最適です. グレードをお勧めします 410 車軸やポンプなどの部品用, カトラリーまたは精密ツール用のグレード440C. ただし、オーステナイトグレードよりも耐性耐性が少ないです, その低コストとより高い強度により、耐久性が重要なプロジェクトの賢明な選択となります。, 予算に優しい素材.
よくある質問
1. マルテンサイトステンレス鋼の錆びません?
いいえ, しかし、それは錆びにくいです. そのクロム含有量 (10.5-18%) 淡水と軽度の化学物質に錆びる耐性のある保護酸化物層を形成します. しかし, 塩水や過酷な酸で錆びる可能性があります。, 必要に応じて, コーティングはこれを防ぐことができます.
2. マルテンサイトステンレス鋼を溶接することができます?
はい, しかし、それは注意が必要です. 溶接は脆弱性を引き起こす可能性があります, だから予熱 (200〜300°Cまで) 溶けた後の気性 (500〜600°Cまで) 推奨されます. 低炭素グレード (例えば。, グレード410S) 高炭素グレードよりも溶接が簡単です (例えば。, 440c).
3. マルテンサイトとオーステナイトのステンレス鋼の違いは何ですか?
主な違いは、構造と特性です: マルテンサイトは難しいです, 強い, および磁気 (熱治療のおかげです), オーステナイトは延性がありますが, 耐性耐性, および非磁気 (強度の熱処理はありません). マルテンサイトは、強度に焦点を当てた部品に適しています, 一方、オーステナイトは腐食しやすい使用に適しています (例えば。, 食品加工).
