ステンレス鋼の製造には、正確な材料選択が必要である。201と304のグレードを選択する際、エンジニアはしばしば遅延やコスト超過に直面する。間違った選択は、材料の無駄、プロジェクトの後退、製品品質の低下につながります。
201および304ステンレス鋼は、優れた成形性と 溶接性を持つオーステナイト系鋼種である。304は耐食性に優れ、極端な温度下でも強度を 維持するが、201はニッケル含有量が低く、機械的 特性も同等であるため、要求の厳しくない用途に は、よりコスト効率の高いソリューションを提供する。
この2つの人気グレードの主な違いを説明しよう。
ステンレス鋼とは？
ステンレス鋼は、最低10.5%のクロムを含む金属合金である。酸素に触れると、クロムは錆や腐食を防ぐ保護酸化物層を形成します。この自己修復バリアにより、ステンレス鋼は数え切れないほどの産業用途に最適です。
201ステンレス鋼の概要
201ステンレス鋼はオーステナイト系に属し、1950年代のニッケル不足の時代に費用対効果の高い代替品として開発された。304よりもニッケル含有量が少なく、マンガン含有量が多い。ニッケル含有量が少ないため、優れた耐食性と機械的特性を備えながら、よりお求めやすい価格となっています。
304ステンレス鋼の概要
304ステンレス鋼リードは、世界中で最も広く使用されているグレードです。18%のクロムと8%のニッケルを含むバランスの取れた組成により、ほとんどの化学薬品や腐食環境に対して卓越した耐性を示します。201よりも高価ですが、多様な用途に優れた耐久性と汎用性を提供します。
201と304ステンレス鋼：組成と材料特性
ステンレス鋼の化学組成は、その性能特性を決定する。これらの主成分が組み合わさることで、さまざまな用途や環境に適した特定の特性が生まれます。
201ステンレス鋼の化学成分
201は、クロムを16-18%、マンガンを 5.5-7.5%、ニッケルを3.5-5.5%含有する。マンガンの含有率が高いため、ニッケルの含有率の低さが相殺され、より経済的な選択肢となっている。その他の元素は以下の通り：
- カーボンだ： 最大0.15%
- シリコンだ： 1.00%以下
- リンだ： 0.060%最大
- 硫黄だ： 0.030%最大
- 窒素： 最大0.25%
304ステンレス鋼の化学成分
304は18-20%クロムと8-10.5%ニッケルを特徴とし、優れた耐食性を作成します。その正確な組成が含まれています：
- カーボンだ： 0.08%最大
- シリコンだ： 1.00%以下
- マンガンだ： 最大2.00%
- リンだ： 最大0.045%
- 硫黄だ： 0.030%最大
主な構成の違い
| エレメント | 201 SS | 304 SS |
|---|---|---|
| クロム | 16-18% | 18-20% |
| ニッケル | 3.5-5.5% | 8-11% |
| マンガン | 5.5-7.5% | マックス 2% |
201と304ステンレス鋼：機械的性質
これらのステンレス鋼種の機械的特性は、応力および荷重条件下での性能を決定する。
引張強さの比較
201ステンレス鋼は、304の最小引張強さ75 ksi (500-700 MPa)を上回り、最小95 ksi (515 MPa)という驚異的な引張強さを示します。この高い引張強さは、応力下での変形に対する耐性を必要とする用途に特に適しています。
降伏強度と硬度の違い
機械的特性の比較では、各グレードの明確な利点が明らかになった：
| プロパティ | 201 SS | 304 SS |
|---|---|---|
| 降伏強度（最小） | 45キロ・シー | 30キロ・シー |
| 硬度（ロックウェルB） | 最大100 | 最大92 |
| 伸長 | 40% | 40% |
201ステンレス鋼は、マンガン含有量が高い ため、優れた降伏強度と硬度を示す。201鋼は加工硬化率が高いため、多くの場合、 中間材が必要となる。 アニール 加工中両鋼種とも同じ伸び特性を維持し、強度の違いにもかかわらず同様の延性を示す。
201対304ステンレス鋼の物理的性質
これらのステンレス鋼種の物理的特性は、 加工方法や最終用途の性能に影響する。これらの特性は、材 料の選択と加工の決定において重要な役割を果た す。
| プロパティ | 201 SS | 304 SS |
|---|---|---|
| 密度 | 7.81 g/cm³ | 8.00 g/cm³ |
| 弾性係数 | 197 GPa | 193 GPa |
| 熱伝導率 | 16.2 W/m-K | 16.2 W/m-K |
| 融点 | 1399-1454°C | 1450°C |
耐腐食性
さまざまな環境や用途では、特定のレベルの耐食性が要求されます。適切なグレードの選択は、長期信頼性と早期故障の違いを意味します。
201ステンレス鋼の耐食性
201ステンレス鋼は、多くの用途に十分な耐食性を 備えているが、限界もある。ニッケル含有量が低いため、屋外環 境では孔食や隙間腐食に弱い。
304ステンレス鋼の耐食性
304ステンレス鋼は、様々な環境下で優れた耐食性を発揮する。塩化物を多く含む環境に曝された場合、孔食や隙間腐食が発生する可能性がありますが、60℃まで非常に優れた性能を発揮します。
この素材は、最高925℃の連続使用温度でも保護特性を維持するため、高温用途に最適である。
コスト比較
これらの等級間の価格差は、材料の選択決定とプロジェクト予算に大きく影響する。
201と304ステンレス鋼の価格差
201ステンレス鋼の価格は、304ステンレス鋼 より約20～30%安い。現在の市 場価格は、201が1トンあたり約$2,500である のに対して、304は約$3,500である。この価格差は、主に304ステンレ ス鋼のニッケル含有量が高いことに起因する。
特定の用途における201ステンレスのコスト効率
201という低価格帯は、特にコストパフォーマンスに優れている：
| アプリケーション・タイプ | コスト・ベネフィット | パフォーマンス・トレードオフ |
|---|---|---|
| 屋内設備 | 高い貯蓄性 | 十分な耐久性 |
| 装飾的用途 | コスト効率が良い | 良好な外観 |
| 軽量構造 | 予算に優しい | 十分な強さ |
201ステンレス鋼は、経済的なプロジェクトに適しています：
- 中程度の耐食性で十分
- イニシャルコストは寿命よりも重要
- 定期的なメンテナンスが可能
- 屋内用途が主流
アプリケーションと業界の使用例
これらのグレードの明確な特性により、さまざまな産業用途や使用例に適している。
201ステンレス鋼の一般的な用途
201ステンレス鋼は、その費用対効果と優れた性能特性により、様々な産業で幅広く使用されています。主な用途は以下の通り：
産業機器
- ポンプやバルブなどの産業機械
- レストラン設備と業務用厨房用品
- 貯蔵タンクと容器
交通
- 鉄道車両およびトレーラー
- 自動車トリム部品
- 排気システム
消費者製品
- キッチン用品とシンク
- 調理器具と食器洗い機
- 窓とドア
304ステンレス鋼の一般的な用途
304ステンレス鋼は、世界のステンレス鋼使用量の50%以上を占め、より要求の厳しい用途で使用されている：
医療と食品産業
- 医療用インプラントおよび外科用器具
- 食品加工機器
- 業務用調理器具と貯蔵タンク
産業用途
- 化学処理プラント
- 石油・ガス精製
- 熱交換器と圧力容器
建築用途
- 外観の建築要素
- 構造部品
- セントルイスのゲートウェイ・アーチ
201ステンレス鋼と304ステンレス鋼の選択
適切なグレードの選択は、プロジェクトの成功、長期的な性能、予算管理に影響します。用途要件を明確に分析することが、最適な材料選択につながります。
201ステンレスを選ぶとき
201ステンレス鋼は理想的である：
屋内用途
- 厨房機器・器具
- 装飾トリム部品
- ポンプやバルブなどの産業機械
コスト重視のプロジェクト
- 低コストで優れたパフォーマンスを必要とするプロジェクト
- 化学物質への曝露が中程度の用途
- 軽量構造部品
304ステンレスを選ぶとき
304ステンレス鋼が適している：
高温用途
- 925℃までの連続使用
- 化学処理プラント
- 石油・ガス精製
重要なアプリケーション
- 医療機器およびインプラント
- 食品加工施設
- 海洋環境
決定には優先順位が必要だ：
- 動作温度要件
- 環境暴露条件
- 予算の制約
- 必要な耐用年数
201ステンレス鋼は錆びるか？
はい、201ステンレス鋼は特定の条件下で錆びることがあります。クロム含有量 (16-18%)が高いため、そこそこの耐食性はありますが、ニッケル含有量が低く、マンガン含有量が高いため、304ステンレス鋼よりも錆びにくくなっています。以下は、201ステンレスの錆発生に影響する主な要因である：
- 屋内用： 201ステンレス・スチールは、屋内などの管理された環境では、大きな錆びを生じることなく約2年間使用できる。
- 屋外での使用 通常の屋外環境では、湿気や大気の成分にさらされるため、1年以内に錆び始める可能性がある。
- 過酷な環境： 塩分、酸、アルカリにさらされる沿岸地域や工業環境では、201ステンレススチールは数ヶ月で錆びる可能性があります。
適切なメンテナンスと保護コ ーティングを行うことで、ステンレス鋼の 寿命を延ばすことができるが、長期的な耐食性が 必要な用途には304ステンレス鋼が適して いる。
201ステンレス鋼と304ステンレス鋼の見分け方は？
201ステンレス鋼と304ステンレス鋼を見分けるこ とは、用途に適した材料を選択する上で極めて重 要である。一見すると似ているように見えるが、組成、 外観、試験技術により、いくつかの信頼できる 方法で違いを識別することができる。
外観検査
- 色と表面仕上げ:304ステンレスの方が明るく白い仕上がりになるが、201はマンガン含有量が高いため、わずかに黒っぽく見える。しかし、この方法は時々しか決定的なものではありません。
- スクラッチテスト:201は硬度が高く脆いため傷が目立ちやすいが、304は傷が目立ちにくい。
研磨テスト
研磨機を使う：
- 201 ステンレス鋼:分岐が多く、長く太い火花が出る。
- 304ステンレススチール:火花は短く、細く、少ない。
ケミカル・スポット・テスト
化学試薬でニッケルの含有量を調べることができます：
- 201 ステンレス鋼:ニッケル含有量が少ないため、赤色に反応する。
- 304ステンレススチール:ニッケル含有量が高いため、淡緑色または無色の反応を示す。
マグネットテスト
両鋼種とも焼鈍状態では非磁性である。しかし
- 201 ステンレス鋼:マンガン含有量が高いため、冷間加工後にわずかな磁性を示すことがある。
- 304ステンレススチール:冷間加工後もほとんど非磁性である。
ピクリングクリームテスト
ステンレス酸洗クリームを塗る：
- 201 ステンレス鋼:黒くまたは暗くなる。
- 304ステンレススチール:白色を保つ、または著しい色の変化を示さない。
結論
201ステンレス鋼と304ステンレス鋼の選択は、プロジェ クトの成功と長期的性能に大きく影響する。201ステンレ ス鋼は、304と比較して20-30%のコスト削減 が可能で、屋内および中程度の負荷の用途に対 してコスト効率の高いソリューションを提供し ます。一方、304ステンレ ス鋼は優れた耐食性と耐久性を備え、厳しい環 境や重要な用途に最適です。
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ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
