ばね用ステンレス鋼帯（SUS301,SUS304,SUS304L）
特徴
オーステナイト系という種類に属するステンレス材料です。機械的特性のバランスがよいことから一番幅広く使われている材料です。防錆を目的としたメッキを用いることなく、様々な環境化で使用可能です。その他圧延加工による材料の硬化が著しいため、バネ用部品にもご利用いただくことが可能な点、ならびに伸びが大きく、複雑な加工に耐えうる点が主な理由です。
- SUS304・・・耐食性が良く、ばね用ステンレス鋼帯の代表的な鋼種として最も広く使われている材料です。
- SUS301・・・SUS304からクロムとニッケルを低減させることにより、より加工による硬化が起きるようにした材料です。高い硬度を持つためにゼンマイやドームスイッチ等の耐久性を要求される用途に最適です。
- SUS304L・・・SUS304から炭素を低めた材料です。ニッケルの量も多いため、より錆びにくく、硬度が高くなりすぎないので加工を行いやすい材料となっています。
用途
シートベルト等の自動車部品のゼンマイやばね、携帯電話のドームスイッチ、時計、文房具
当社のメリット
- SUS301はEH、SEHといった高硬度、バネ性の強い材料を製造可能です。弊社の材料は高硬度でも加工による割れが起きにくく、お客様にご好評頂いています。
- バネ特性の強い母材の選択ができます。
- 小ロット対応で300kg～製造可能です。
- お客様のご希望に合わせた硬度に調整する事が可能です。
- 0.03～0.08等薄物の材料を製造できます。
- 厳しい板厚公差にて製造できます：一般材では保証できないより精密な板厚公差で製造できます。
- 母材メーカーを限定することによるロット格差の少ない安定供給も可能です。
- 表面状態は、ブライト仕上げ(光沢仕上げ）とダル仕上げ(梨地仕上げ）が可能。
| BA仕上 | 冷間圧延後、光輝焼鈍を施したもので、最も軟かく高度で複雑な加工品に適しています。 |
|---|---|
| スキンパス仕上 (2B仕上) |
焼鈍後、軽く圧延したもので適当な光沢と平滑さが得られます。 圧延でやや硬くなりますが、加工性はBA仕上のものとほぼ同じで、特に焼鈍したフェライト系ステンレス鋼に出やすいストレッチャーストレインの防止にも役立ちます。 |
| ダル仕上(2D仕上) | 圧延ロールの肌を一様に粗くして冷間圧延を施し、表面を梨地状の光沢のない状態に仕上げたものです。 |
| 4号研磨仕上 (400番研磨仕上) |
通常は光輝焼鈍後、バフで400番程度に研磨したもので、両面研磨と片面研磨の２種類があります。この仕上の加工性は、BA仕上のものとほぼ同じです。 |
| ７号研磨仕上 (準鏡面研磨仕上) |
４号研磨以上に細かい研磨材とバフによって仕上げたもので、高度の平滑さと光沢があります。 加工性は4号研磨仕上のものと同じです。 |
| HL仕上 (ヘアライン仕上) |
用途やご希望に適した粗さの研磨材で、連続した磨き目がつくように研磨して仕上げたものです。 |
| ロール仕上 | スキンパス仕上以上に強く圧延したもので、深い光沢と平滑さがあります。また圧延の程度によって広範囲の強度のものが得られますが、方向性の増加や伸びの減少で複雑な加工はできません。SUS 301、304、631等については、圧延の程度を1/4H、1/2H、3/4H、H・・・等に分けて規定しています。 |
圧延加工と機械的性質の関係図
機械加工
| フェライト系 | フェライト系ステンレス鋼の機械的性質や加工性は中炭素鋼とほぼ同様です。焼鈍仕上のものは、軟鋼にみられるストレッチャーストレインが生じ易いのでこれを避けるためには、スキンパス仕上のものを使用する必要があります。 |
|---|---|
| マルテンサイト系 | マルテンサイト系ステンレス鋼は、低炭素のものではフェライト系ステンレス鋼よりも加工が容易です。高炭素になると焼鈍仕上でも硬くなるため、複雑な加工は困難です。 |
| オーステナイト系 | 焼鈍仕上のオーステナイト系ステンレス鋼は引張強さにくらべ耐力が著しく小さいこと、伸びが大きいことが特長です。あらゆる複雑な加工にも耐える優れた材料ですが、強靱でしかも加工硬化やスプリングバックが非常に大きいため加工機械、型、潤滑油、作業法等に特別な配慮が必要です。以上述べました軟質材以外の圧延仕上のものは強度の増加と共に方向性が強くなりますから、特に曲げ加工の場合、曲げ方向の選択が必要です。 |
ステンレス鋼打抜きのときの標準クリアランス
| 鋼 種 |
引 張 強 さ |
せん断抵抗 |
標準クリアランス |
|---|---|---|---|
SUS 304 |
590～685N/mm2 |
470～550N/mm2 |
厚さ×7～11％ |
SUS 430 |
440～540N/mm2 |
370～440N/mm2 |
厚さ×6～10％ |
ステンレス鋼加工の限界
| 鋼種 | 最小曲げ半径 | 限 界 絞 り 比* | |
|---|---|---|---|
| 両面潤滑 | ポンチ頭無潤滑 | ||
| SUS 304 | 厚さの 0.5倍 | 2.12 | 2.16 |
| SUS 430 | 0.5～1.0倍 | 2.00 | 1.95 |
| 軟鋼(リムド鋼) | 0.5倍 | 2.18 | 2.24 |
*板厚1.0mm ポンチ径48mm ダイス肩、ポンチ頭5.0mmR
熱処理性
| 焼鈍 | 焼鈍は次のような場合行います。
標準的な焼鈍条件は次の通りです。
|
|---|
概要
ばね用ステンレス鋼帯は、オーステナイト系ステンレス鋼の強い加工硬化特性や耐食性を利用したものであります。以前より、高い強度をもつこの種のステンレス鋼も一部作られて参りましたが、最近その使用範囲が拡がると共に、更に高強度のものや信頼性の高いものへの要求が増えつつあります。
弊社は、ばねとしての寸法、強度の均一性は無論、優れた耐疲労性や焼入鋼に比肩しうる高強度のものも製造しています。
特長と欠点
- 耐食性が優れているためメッキや塗装などの表面処理の必要がなく、かなり悪い環境でも使用できる。
- 再結晶点が高いために300℃位までの使用に耐える。
- 銅合金系のばね材に比べて比重が軽く、弾性率が高いため軽量となる。
- 冷間圧延による製品のため方向性が強い。
- 電気抵抗が高い。
- 溶接、蝋付がやや難しい。
- 同じばね性でも引張強さが高いために加工がしにくい。
鋼種
冷間圧延によるばね用ステンレス鋼としては、一般にオーステナイト系のSUS 301、304および析出硬化系のSUS 631、SUS 632J1(析出硬化系については別項をご参照下さい）が使用されています。この他にSUS 420J2のようなマルテンサイト系ステンレス鋼に焼入焼戻を行なって、ばね部品として用いられることもあります。
特性
| 種 別 | 記 号 | 圧 延 の ま ま | 低 温 焼 鈍 後 | 曲げ加工性 | ||||||
| 硬 さ HV |
引張強さ H/mm2 |
伸び ％ |
バネ限界値 N/mm2 |
硬 さ HV |
引張強さ H/mm2 |
伸び ％ |
バネ限界値 N/mm2 |
|||
| SUS 301 | SEH | ≧530 | ≧1810 | (≧650) | ≧550 | ≧1940 | (≧880) | |||
| EH | ≧490 | ≧1570 | (≧590) | ≧505 | ≧1665 | (≧785) | ||||
| H | ≧430 | ≧1320 | (≧490) | ≧440 | ≧1400 | (≧655) | （注3）4tR90° 曲げ可能 | |||
| 3/4H | ≧370 | ≧1130 | ≧ 5 | (≧390) | ≧380 | ≧1175 | ≧ 4 | (≧540) | 2.5tR90°曲げ可能 | |
| 1/2H | ≧310 | ≧ 930 | ≧10 | (≧315) | ≧315 | ≧ 960 | ≧ 8 | (≧390) | 2tR90° 曲げ可能 | |
| 1/4H | ≧250 | ≧ 860 | ≧25 | ≧253 | ≧ 880 | ≧20 | 1tR90° 曲げ可能 | |||
| SUS 304 | H | ≧370 | ≧1130 | (≧390) | ≧385 | ≧1195 | (≧590) | （注3）2tR90° 曲げ可能 | ||
| 3/4H | ≧310 | ≧ 930 | ≧ 3 | (≧335) | ≧320 | ≧ 970 | ≧ 2 | (≧430) | 2.5tR90°曲げ可能 | |
| 1/2H | ≧250 | ≧ 780 | ≧ 6 | (≧275) | ≧255 | ≧ 805 | ≧ 4 | (≧315) | 2tR90° 曲げ可能 | |
[注]
- 引張試験片はJIS13B号試験片
- 繰返しタワミ試験のタワミ係数は167,000N/mm2
- 圧延直角方向の曲げ性の良い方向での曲げ
- ( )は参考値
低温焼鈍
バネ用ステンレス鋼は圧延のままでも使用できますが、強いバネ性をご希望の場合は部品加工後400℃位で低温焼鈍を施されることをおすすめします。この低温焼鈍は加工の後で行なうことが必要で、予め低温焼鈍を施したものに加工を加えますと低温焼鈍の効果がなくなります。低温焼鈍の条件としては400～420℃で１～２時間加熱するのが最適で、最高の性能が得られます。製品の性能、設備、作業条件によっては200～450℃で適当時間処理しても構いません。空気中の低温焼鈍によって表面に酸化皮膜(黄金色）が生じますが、この皮膜は弱塩酸または機械的表面処理等によって簡単に除去できます。なおこの400～420℃の低温焼鈍温度は機械的性質については最高の性能が得られますが、耐食性がやや悪くなりますので耐食性を重視される場合は、350℃以下の温度で処理されることをお奨めします。また材料表面に汚れた油やごみ等の異物が付着したまま低温焼鈍を行ないますと焼付を生じ、耐食性を害しますので事前にできる限り清浄にすることが必要です。
▼ 低温焼鈍の効果(HT) ▼
タワミ係数
ばね用ステンレス鋼のタワミ係数(ヤング率）は、軟質のものが最も高く圧延によって低下いたしますが、通常の使用範囲ではSUS 301、304で167,000N/mm2、SUS 631のCH状態で186,000N/ mm2であり、弊社では、ばね限界値の計算にこれを標準として用いています。
銅合金(りん青銅98,000N/mm2、ベリリウム銅118,000N/mm2、洋白127,000N/mm2）または、焼入鋼(206,000N/mm2）のばねを置換される場合は、厚さまたは幅を加減されることが必要です。
〔例〕厚さt、幅b、長さ 
の長方形ばねで自由端に荷重Ｗが作用した時の自由端のたわみδは
 |
 |
このばねで例えばベリリウム銅をSUS301へ置換される場合、同一たわみとするには
(1)SUS301の厚さ(t2)だけを変える時は |
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(2)SUS301の幅(b2)だけを変える時は |
|
t1……ベリリウム銅の厚さ
b1……ベリリウム銅の幅異方性
ばね用ステンレス鋼は、冷間圧延によって製造されていますので、必然的に異方性を有しています。ことにばね性の高いものほど圧延率が高いため異方性も強くなりますのでご使用に際しては異方性を考慮されることが必要であります。
一般に強度(引張強さ、ばね限界値、降伏点、弾性率等）は圧延方向に直角な方向が強く、平行な方向が最も弱くなります。伸びはその逆の傾向を示します。従って曲げ加工は、曲げ軸が圧延方向に直角ないしは45°方向位までに収まるように材料取りに当ってご注意下さい。
また強度の高い材料ほど靱性が乏しくなり、スプリングバックが大きくなりますので、加工条件を十分ご検討の上ご使用下さい。
