耐熱鋼 (SUH材)
耐熱鋼(SUH材)は、高熱に耐える鋼で、炭素鋼に比べて高温度の空気やガスの中でも酸化や腐食がなく、強度や硬さの低下が限定的な素材である。耐熱鋼の種類は大きくフェライト系耐熱鋼・オーステナイト系耐熱鋼がある。耐熱性を増加させるためにニッケル(Ni)、耐酸化性を改善するためにクロム(Cr)、ケイ素(Si)、高温時での強さ、硬さを高めるためにタングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)などを加えている。一般的には400℃程度に耐え、さらに600℃~1000℃まで耐える。また耐熱鋼のほか、耐熱用の素材として、そのほか、超合金、セラミックスなどが用いられる。
耐酸化
熱に耐えるため、高温でも酸化しない耐酸化性がある。耐酸化は高温時に銅が酸化して耐食性を著しく劣化させる。
クリープ
クリープとは、材料に一定な荷重を負荷し続けると、時間の経過とともに変形が進んで破壊される現象である。耐熱鋼は高温時でもクリープを抑え、クリープ強さ(クリープの時間と応力とのびの関係)が必要である。耐熱鋼の使用として、絶対温度で表示した融点の3割を超すと問題となるため注意しなければならない。
耐熱鋼の種類
耐熱鋼の化学成分はSUSとよく似ており、ニッケルやクロムが多い。SUSと同様にオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系がある。
オーステナイト系耐熱鋼
オーステナイト系耐熱鋼は、18-8鋼がベースにし、さらにニッケル(Ni)とクロム(Cr)量を増加した鋼である。1000°Cを超える耐熱性を有し、高温強さ、耐食性も優れている。溶接性や加工性に優れている。
オーステナイト系鋼(SUH)
- SUH31
- SUH35
- SUH36
- SUH37
- SUH38
- SUH309
- SUH310
- SUH330
- SUH660
- SUH661
フェライト系耐熱鋼
フェライト系耐熱鋼は、低クロム系耐熱鋼と高クロム耐熱鋼がある。低クロム系耐熱鋼はクロム量が少なく、1.25~3%がある。4~9%クロム量(Cr)になると耐食性が優れて耐熱性もある。そのため、熱交換器、化学装置の機器類にある。高クロム耐熱鋼は、クロム量(Cr)が10%を超えて、炭化物を利用した耐熱強度部材に利用する。耐熱鋼は高温で使用するため、焼入れで硬さを確保して強度を増し、耐熱性を併せ持つことはありません。
フェライト系(SUH)
- SUH446
マルテンサイト系(SUH)
- SUH1
- SUH3
- SUH4
- SUH11
- SUH600
- SUH616
おおよその耐熱温度
25Cr-20Ni鋼 | 約1100℃ |
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22Cr-12Ni鋼 | 約1100℃ |
18Cr-8Ni鋼 | 約900℃ |
28Cr鋼 | 約1100℃ |
18Cr鋼 | 約900℃ |
13Cr鋼 | 約700℃ |
5Cr-0.5Mo鋼 | 約650℃ |
2.25Cr-Mo鋼 | 約600℃ |
0.5Mo鋼 | 約550℃ |
耐熱鋼の用途
耐熱鋼の用途は、耐熱を必要とする部品、自動車エンジンのバルブ、排気管、船舶用蒸気タービン、ガスタービンのブレード、ジェットエンジン、加熱炉部品など多種多様に使われている。