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析出硬化系ステンレス鋼（SUS631　SUS632J1）

特徴

冷間圧延後析出硬化熱処理により、マルテンサイト地に微細なＡｌを含む金属間化合物を生じさせることにより非常に高い硬度の得られるステンレスです。（オーステナイト系ステンレスと比べ、耐食性がやや劣ります。　オーステナイト系＞析出硬化系＞フェライト系)
※析出硬化とは、固溶化熱処理（溶体化熱処理）の後、時効硬化（析出硬化）を人工的に行うことをいい、ステンレスの600番台（SUS631、SUS632J1など）、マルエージング鋼 などが代表的です。

市中では3/4Hが一般的ですが弊社では冷間圧延加工によって適当な硬さの材料の製造が可能です。ご指定の硬さをお選びいただき打ち抜き加工等を行っていただければその後のCH処理のみで加工は終了となります。


SUS631

18~8ステンレスの優れた性能を保持しながら、熱処理によって強度を高めることができる析出硬化型の最も代表的な鋼種です。固溶化熱処理状態の最も軟らかいものから強圧延仕上げの硬いものまで、加工、用途に合わせて種々の熱処理を施すことによって、高炭素マルテンサイト系の焼入材に次ぐ強度のものを得ることができます。固溶化熱処理状態では弱磁性ですが、析出硬化処理後はかなり強い磁性を示すようになります。
SUS632J1 SUS631では固溶化熱処理状態では軟らかく、種々の加工ができる反面これを硬化させる中間硬化処理が必要です。SUS632J1は固溶化熱処理をおこなっても常温では硬くなっておりその後の熱処理としては1回の析出硬化処理を施すだけでよく簡単です。この硬くなった固溶化熱処理材は、炭素量が低く靭性もあるため軽度の加工は可能です。仕上がり状態としては固溶化熱処理仕上げと圧延仕上げがあり、圧延仕上げの方が大きい強度が得られますが、SUS631の強度には及びません。この鋼種は全ての状態で強い磁性を示します。

 

用途

ダイヤフラム、リードバルブ、マスクフレームスプリング、各種ばね

当社のメリット

  • リードバルブ用途での実績。
  • 小ロット対応で300kg~製造可能です。
  • 硬度を調整することができます。3/4H以外の硬度も対応可能です。
  • 薄物の材料を製造できます：薄物は、ほとんど流通しておりませんが、弊社では小ロットで薄物が製造可能です。
  • 厳しい板厚公差が製造できます：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。

種類 鋼種記号 化学成分(%)
C Si Mn P S Cr Ni Mo その他
析出硬化系 SUS631 ≦0.09 ≦1.00 ≦1.00 ≦0.040 ≦0.030 16.00～
18.00		 6.50~
7.75		   Al
0.75~
1.50
SUS632J1 ≦0.09 1.00~
2.00		 ≦1.00 ≦0.040 ≦0.030 13.50~
15.50		 6.50~
7.75		   Cu
0.40~
1.00
Ti
0.20～
0.65

【析出硬化系ステンレス鋼SUS631(17-7PH)】

概要

SUS631は代表的な析出硬化系ステンレス鋼ですが、その固溶化熱処理(焼鈍)状態(A材)から次の３つの方法の何れかによって硬化させます。

 

上のTH、RH処理は２種類の熱処理を繰り返して硬化させるもので、最初のＴ処理、Ｒ処理は準安定オーステナイト相のＡ材を鋼の焼入のようにマルテンサイト化する一次硬化熱処理であり、２番目のＨ処理は、この鋼種の最大特長である析出硬化を起させて完全に硬化させるものです。下のＣＨ処理は熱処理によるマルテン化処理の代りに冷間加工で硬化させるもので、弊社では冷間圧延で適当な硬さに仕上げてご提供しています。（Ｃ材）
従ってご使用上は、あと１回の析出硬化熱処理を施すだけで結構です。

TH、RH、CHの末尾の数字は析出硬化処理温度を華氏で表わして処理の区分をしています。


機械的性質


素材 区分 素材状態 析出硬化処理後
硬さ 引張強さ 伸び V曲げ W曲げ 硬さ 引張強さ 耐力 バネ限界値
A材 TH1050 HV
≦200		 N/mm2
≦1030		 ％
≧20		 0.5ｔR90° 1.0ｔR90° ≧345 ≧1140 ≧960 ――
RH950 ≧392 ≧1230 ≧1030 ――
C材 1／2H ≧350 ≧1080 ≧5 1.5ｔR90° 2.0ｔR90° ≧380 ≧1230 ≧880 ≧635
3／4H ≧400 ≧1180 ―― ―― ―― ≧450 ≧1420 ≧1080 ≧835
H ≧450 ≧1420 ―― ―― ―― ≧530 ≧1720 ≧1320 ≧980
EH ≧480 ≧1620 ―― ―― ―― ≧560 ≧1900 ≧1570 ――


ご使用上の注意事項

(1)　熱処理温度がかなり高いため、できるだけ光輝雰囲気（真空、H2、N2、AXガス等）中で処理されることをおすすめします。止むを得ず着色が生じた場合、Ｈ処理のような低温スケールは10％塩酸→30％硝酸、または15％硝酸＋２％弗酸（硝弗酸）で除去できます。Ｔ処理、Ｒ処理のような高温スケールは、苛性ソーダ＋30％硝酸ソーダ溶融塩→硝弗酸10％苛性ソーダ＋３％過マンガン酸カリ煮沸溶液→硝弗酸で除去できます。この他、機械的な研磨やブラスト、ピーニング等で除去することも行われています。

 

(2)　Ｒ処理の低温への冷却（サブゼロ処理）は、簡単には断熱容器にアルコールまたはアセトンとドライアイスを混合して入れると73℃近辺の適温が得られます。連続的に多量処理される場合は冷凍機が使用されます。

 

析出硬化系ステンレス鋼SUS632J1(15-7PH)

概要

同じ析出硬化系ステンレス鋼でありますが、SUS631が固溶化熱処理後、軟かい準安定オーステナイト相（170HV位）となるのに対し、SUS632J1はマルテンサイト相（310HV位）となります。この違いが、その後の加工や性能に大きい影響を与えます。


加工性

固溶化熱処理後の加工性は上記の通りSUS631の方が優れていますが、同程度の硬さのSUS631、Ｃ材と比較するとSUS632J1の方が優れています。

加工硬化性

SUS632J1は冷間加工による硬化が小さいので、成型や打抜き加工は優れています。


方向性

SUS632J1は方向性を悪くするような強い冷間加工を行なわなくても、ある程度の強度が得られるため、方向性の少ないことが一つの特長です。SUS631もTH処理、RH処理材では同様ですが、強度を高めるため強い冷間圧延を行なうと方向性が悪くなります。


熱処理

SUS631のA材では２回の熱処理が必要ですが、SUS632J1（SUS631のC材も）の場合は、１回の析出硬化処理だけで結構です。


析出後強度

SUS631のTH、RH処理よりは高い強度が得られるが、C材同士の比較ではSUS631に及びません。


物理的性質


密度 比熱 電気抵抗 ヤング率 熱膨脹数 熱伝導率

Mg/ｍ3
7.74

 J/(kg･K)　
502		 μΩ・cm
100		 N/mm2
196,000		 (25°~100℃)
10.9×10-6/K		 W/(m･K)
15.9(100℃)

機械的性質


区分 素材状態 析出硬化処理後
耐力
N/mm2		 硬さ
HV		 引張強さ
N/mm2		 耐力
N/mm2		 硬さ
HV		 引張強さ
N/mm2		 バネ限界値
N/mm2
1/2H - ≦350 ≦1200 ≧1250 ≧400 ≧1300 ≧1200
3/4H - ≦420 ≦1450 ≧1500 ≧480 ≧1550 ≧1400

(1)　SUS632J1は方向性や靱性を害するような強い冷間圧延率を加えなくてもかなり強い強度が得られるため、強度と靱性を併せ要求されるような用途に適しています。
例えば成形加工があるような用途には圧延率15％以下、打抜き加工の場合は10～15％、薄物のバネ性の要求されるものには30～60％の圧延率で仕上げたものが適しています。

(2)　固溶化熱処理条件は1020~1060℃急冷、析出硬化処理条件は480℃1hが適当です

(3)　PH……析出硬化（Precipitation Hardening）

（データーは日新製鋼技術資料より）