産業製造業や日常的な用途において、ステンレス鋼は耐食性、清掃の容易さ、美的魅力から広く使用されています。しかし、市場には数多くのステンレス鋼グレードが存在するため、特定の要件に最適な材料を選択することが重要になります。この記事では、303と304という2つの一般的なステンレス鋼グレードに焦点を当て、その化学組成、物理的特性、機械加工特性、および用途シナリオの詳細な比較を行います。

303ステンレス鋼は、優れた被削性で知られるオーステナイト系ステンレス鋼です。この優れた切削性能は、通常0.15%から0.35%の範囲のより高い硫黄含有量に起因しています。硫黄の添加は耐食性と靭性をわずかに損ないますが、機械加工の難易度を大幅に軽減し、303ステンレス鋼を機械加工用途に特に有利にします。

303ステンレス鋼の主な成分には、18%のクロムと8〜10%のニッケルが含まれます。クロムとニッケルは優れた耐食性を提供しますが、硫黄の添加はこの特性を低下させます。硫黄は鉄と結合して硫化物介在物を形成し、機械加工中に切りくずブレーカーと潤滑剤として機能し、切削力を低減し、効率を向上させます。しかし、これらの同じ硫化物介在物は腐食の弱点となり、特定の環境での303の耐久性を制限します。

304ステンレス鋼と比較して、303はわずかに高い強度を提供しますが、靭性は低下します。硫化物介在物は粒子の滑りを妨げ、硬度と強度を高める一方で、可塑性と靭性を低下させます。高い応力や耐衝撃性が必要な用途では、304ステンレス鋼の方が適切かもしれません。

303ステンレス鋼の最大の利点は、その優れた被削性にあります。硫化物介在物は切りくずの発生を促進し、工具の目詰まりを防ぎ、機械加工効率を大幅に向上させ、工具の摩耗を低減します。303の切削速度は304よりも20〜50%高くなる可能性があり、生産サイクルとコストを大幅に削減します。

硫黄含有量は、303の溶接性に悪影響を及ぼします。硫化物介在物は溶接中に低融点共晶を形成する傾向があり、溶接部に熱間割れを引き起こします。したがって、303は一般的に溶接用途には推奨されません。溶接が避けられない場合は、割れのリスクを最小限に抑えるために、適切な技術と材料を適切な予防措置を講じて選択する必要があります。

303ステンレス鋼は中程度の耐食性を提供しますが、腐食性環境では304よりも著しく劣ります。硫化物介在物は腐食の開始点として機能し、材料の劣化を加速させます。303は、304または316ステンレス鋼の方が適切な海洋環境や酸性条件などの腐食性の高い環境では避けるべきです。

303ステンレス鋼は、最大1400°F（760°C）までの間欠的な暴露中に良好な耐酸化性を維持します。ただし、長時間の高温暴露は、粒界でのクロム炭化物析出を引き起こす感作を引き起こし、クロム欠乏領域を生成し、耐食性を低下させる可能性があります。用途では、長時間の高温暴露を最小限に抑える必要があります。

感作のリスクがあるため、303は一般的に食品グレードの材料とは見なされません。303ステンレス鋼を使用する食品加工設備では、長時間の高温暴露を避け、適切な洗浄および消毒方法を採用する必要があります。衛生的に重要な食品加工環境には、304または316ステンレス鋼が推奨されます。

• 食品調理器具：清掃が不可欠なコンベア、トレイ、カート、冷蔵ユニット
• 航空宇宙：抗焼付き性と高い被削性が重要なシャフト、ギア、航空機用継手
• ファスナー：複雑な形状を必要とするネジ、ナット、ボルト
• 電子部品：非磁性特性と高い被削性の恩恵を受けるガスケット、ブラケット、換気要素
• 産業機械：広範囲な機械加工を必要とするブッシング、鍛造シャフト、バルブボディ、精密部品

304ステンレス鋼は、優れた耐食性、優れた加工性、幅広い用途範囲で有名なもう1つの一般的なオーステナイト系ステンレス鋼です。303とは異なり、304には硫黄が含まれていないため、耐食性と溶接性が向上していますが、被削性はわずかに低下しています。

304ステンレス鋼は、主に18〜20%のクロムと8〜10.5%のニッケルで構成され、最大0.08%の炭素含有量です。クロムとニッケルは優れた耐食性と優れた可塑性を提供し、低炭素含有量は溶接性を高めます。追加のマンガンとシリコンは、強度、成形性、および溶接特性を向上させます。

304ステンレス鋼は、ほとんどの用途に適した強度と靭性の優れたバランスを提供します。303と比較して、304は強度がわずかに低いですが、靭性が優れており、耐衝撃性用途や冷間成形作業に適しています。

304ステンレス鋼は、冷間曲げ、引き抜き、スタンピングなどのさまざまな成形方法を通じて優れた加工性を示します。ただし、303と比較して、その被削性は劣っており、工具への切りくずの付着が大きくなる傾向があります。効率的な機械加工には、適切な切削パラメータと工具材料が不可欠です。

304ステンレス鋼は、TIG溶接やレーザー溶接など、さまざまな方法を使用して非常にうまく溶接できます。硫黄がないため、熱間割れのリスクが最小限に抑えられ、強力で耐食性の高い溶接継手が生成されます。これにより、304は溶接構造や配管システムに最適です。

304ステンレス鋼は、大気、水、酸、アルカリなど、ほとんどの環境に対して優れた耐食性を提供します。クロムは、腐食性媒体を効果的にブロックする高密度のパッシブ酸化物層を形成します。この幅広い耐食性により、304は化学、食品加工、および医療用途に適しています。

304は、高温でも良好な耐酸化性と強度を維持し、最大1600°F（870°C）までの間欠的な暴露に耐えます。これにより、ボイラー、熱交換器、その他の高温機器に適しています。

304ステンレス鋼は、食品加工設備や器具で広く使用されている食品グレードの材料として普遍的に認識されています。その優れた耐食性と清掃性は、食品汚染を効果的に防ぎ、安全性を確保します。

• 食品加工設備：腐食抵抗と清掃性が最優先される貯蔵タンク、配管、容器
• 家電製品：耐久性、耐食性、美観を必要とするシンク、冷蔵庫、食器洗い機
• 自動車：耐食性と外観を必要とする排気システム、トリム、グリル
• 医療機器：生体適合性と高温滅菌能力を必要とする外科用器具、歯科用ツール、インプラント
• 化学設備：さまざまな化学物質に耐性のある反応器、貯蔵タンク、配管
• 航空宇宙：高強度対重量比、耐食性、熱安定性を要求する航空機構造およびエンジンコンポーネント

• 機械加工要件：腐食抵抗が二次的な場合は、303が優れた機械加工操作に適しています
• 溶接のニーズ：溶接用途または冷間成形操作には、304が明らかに優れています
• 腐食環境：腐食性の高い条件下では304を選択し、より穏やかな環境では303で十分です
• コストの考慮事項：303は通常、304よりも低い機械加工コストを提供しますが、材料コストが高くなる可能性があります
• 食品グレードの要件：安全性を確保するために、食品加工用途には304が推奨されます

303と304のステンレス鋼はどちらも、さまざまな用途に独自の利点を提供します。それらの特定の特性と性能特性を理解することで、エンジニアや設計者は、製品の品質と性能を最適化する情報に基づいた材料選択の決定を行うことができます。この包括的な比較は、特定の用途に最適なステンレス鋼グレードを選択するために必要な洞察を提供します。