SUS303とSUS304の違いとは?素材選びのポイントを徹底解説。

「SUS303とSUS304のどちらを選ぶべきか、悩んでいるあなたへ。」この疑問を抱えている方は少なくありません。金属素材の選定は、製品の品質や耐久性、さらにはコストにまで影響を及ぼす重要なプロセスです。その中でも、SUS303とSUS304は特に人気が高く、多くの業界で使われていますが、果たしてその違いは何でしょうか?

この記事では、SUS303とSUS304の特性や利点、用途の違いを詳しく解説します。これを読めば、あなたのプロジェクトに最適な素材を選ぶための知識が得られ、選定ミスを防ぐことができるでしょう。素材選びにおける基本から応用、さらには具体的な選び方のポイントまで、徹底的に掘り下げていきます。さあ、一緒にSUS303とSUS304の世界を探っていきましょう!

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目次

1. SUS303とSUS304の違いを徹底解説

1-1. SUS303とSUS304の基本情報

SUS303とSUS304は、いずれもオーステナイト系ステンレス鋼ですが、いくつかの重要な違いがあります。SUS303は、主に機械加工性を向上させるために硫黄(S)やセレン(Se)が添加されているのが特徴です。一方、SUS304は、一般的に使用されるオーステナイト系ステンレス鋼で、主に耐食性や耐熱性に優れており、化学的な耐性が求められる環境でよく使用されます。

1-2. SUS303とSUS304の成分の違い

SUS303は、SUS304に比べて、機械加工性を高めるために硫黄(S)やセレン(Se)が追加されています。これにより、SUS303は切削性や加工性が非常に優れており、複雑な形状や細かい加工を必要とする部品に適しています。しかし、これらの添加物は耐食性を若干低下させるため、SUS304に比べて腐食に対する耐性がやや劣ります。

SUS304は、鉄に18%のクロムと8%のニッケルを含む、耐食性に非常に優れたステンレス鋼です。これにより、SUS304は多くの化学的に過酷な環境でも耐食性を発揮し、特に家庭用品や食品業界、医療機器などで広く使用されています。

1-3. SUS303とSUS304の特性比較

SUS303は、機械加工性に優れており、特に大量生産や高精度の部品加工に最適です。しかし、耐食性には若干の制限があり、過酷な環境や腐食性の高い場所で使用するには注意が必要です。

一方、SUS304は、優れた耐食性と耐熱性を持ち、酸やアルカリにも強いです。そのため、長期間の使用においても性能が安定しており、食品機器や化学工業用の設備に最適です。しかし、SUS303に比べると機械加工性はやや劣ります。

このように、SUS303は加工性を重視した用途に、SUS304は耐食性と耐久性を重視した用途にそれぞれ適しています。

2. SUS303とSUS304の加工性の違いを徹底解説

2-1. 加工性の概要

加工性とは、素材を切削、成形、加工する際の難易度や効率を指します。ステンレス鋼の加工性は、主に素材の硬度、靭性、耐食性、表面仕上げの要求に影響を与える成分に左右されます。SUS303とSUS304は異なる用途で使用されますが、加工性において重要な違いがあります。

2-2. SUS303の加工性

SUS303は、加工性を重視して設計されたステンレス鋼です。その特徴として、以下の点が挙げられます。

  • 機械加工性の向上: SUS303は、切削を容易にするために硫黄(S)や鉛(Pb)を添加しています。このため、CNC加工や旋盤加工、フライス加工などの機械加工において、高い加工性を発揮します。
  • 高精度な加工が可能: 加工中に工具の摩耗が少なく、寸法精度を高く保ちながら加工できます。これにより、複雑な形状や精密部品に適しています。
  • 摩耗の少なさ: 材料の構成によって、切削工具の寿命が延びるため、長時間の使用でも安定した加工が可能です。
  • 耐食性の低下: ただし、硫黄や鉛を加えているため、耐食性はSUS304より若干低く、過酷な環境では使用に制限があることもあります。

2-3. SUS304の加工性

SUS304は、耐食性を優先して設計されたステンレス鋼であり、加工性においてはSUS303とは異なります。

表面仕上げ: 加工後の表面は、SUS303よりも若干粗くなることがあり、追加の研磨工程が必要となることもあります。ただし、その優れた耐食性により、化学的腐食が関わる用途には適しています。

加工の難易度: SUS304はSUS303より硬度が高く、鋼の靭性も強いため、切削加工が若干難しくなります。これは、工具への摩耗や切削時の熱発生が増加し、効率的に加工するためにはより高度な技術と条件が必要となることを意味します。

ツールの摩耗が激しい: 加工中に工具が摩耗しやすいため、加工の際には高い切削条件を選定する必要があります。高精度な加工が求められる際、慎重な条件調整が求められます。

加工精度: SUS304は機械的に強いため、強度の高い部品や耐食性が重視される用途に適していますが、加工精度を高めるためには時間とコストがかかる場合があります。

3. SUS303とSUS304の強度の違いを徹底解説

3-1. 強度の基本概念

強度とは、材料がどれだけの力を耐えることができるかを示す指標で、主に引張強度、降伏強度、硬度などが関係します。これらの指標は、材料がどのような負荷に耐えられるかを決定し、設計において重要な要素となります。ステンレス鋼においては、強度が高いほど、機械的な負荷に対する耐性が高くなりますが、同時にその加工の難易度や靭性にも影響を与えます。

3-2. SUS303の強度特性

SUS303は、機械加工性を向上させるために硫黄やセレンが添加されているオーステナイト系ステンレス鋼です。そのため、強度に関しては以下の特徴があります。

  • 引張強度: SUS303の引張強度は約500~700 MPa程度で、SUS304と同程度の引張強度を持っています。これは、一般的な構造部材や部品に十分な強度を提供しますが、非常に高強度が求められる用途には不向きです。
  • 降伏強度: 降伏強度は約200~300 MPa程度とされ、これはSUS304と比較すると若干低く、重い負荷をかけた場合に変形しやすい可能性があります。ただし、機械加工性が優れているため、強度よりも加工性が重視される場合には最適です。
  • 硬度: SUS303は加工性を高めるため、比較的低い硬度を持っています。硬度は材料の耐摩耗性や表面仕上げに影響を与えるため、加工性とトレードオフの関係にあります。

3-3. SUS304の強度特性

SUS304は、優れた耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼で、強度においては以下の特性を持っています。

硬度: SUS304は、SUS303よりも若干硬度が高いため、加工が難しくなることがあります。しかし、その分耐摩耗性や耐久性が向上し、長期的に使用する上で有利となります。

引張強度: SUS304の引張強度は約520~750 MPa程度で、SUS303とほぼ同等の強度を持ちます。引張強度が高いため、より過酷な使用環境でも耐えることができます。

降伏強度: SUS304の降伏強度は約210~250 MPa程度で、SUS303よりは若干高く、一般的な構造用途には十分な強度を提供します。また、引張強度と降伏強度のバランスが良いため、機械的な強度が要求される部品に適しています。

4. SUS303とSUS304の選び方を徹底解説

4-1. 使用目的に応じた選択

SUS303とSUS304はどちらもオーステナイト系ステンレス鋼ですが、使用目的によって適切な材料の選択が重要です。それぞれの特性に基づいて、どのような用途に適しているかを考慮することが大切です。

  • SUS303の選び方:
    SUS303は、特に加工性を重視する場合に選ばれることが多い材料です。硫黄やセレンを含むため、機械加工時に切削性が非常に良好で、複雑な形状の部品や量産加工に適しています。もし、精密な加工や高精度な部品製造が必要であれば、SUS303を選ぶと効率的です。しかし、耐食性や強度がSUS304よりやや劣るため、強度よりも加工性が重視される場面で選ばれることが多いです。
  • SUS304の選び方:
    一方、SUS304は耐食性に優れ、強度もSUS303より高いため、過酷な環境や長期間の使用に耐えられる材料が求められる場合に適しています。食品業界や化学機器、医療機器など、清潔さと耐久性が重要な分野でよく使用されます。また、強度や硬度が高いため、機械的負荷がかかる部品や、より高い耐久性を必要とする場合にも選択肢となります。

4-2. 環境条件による選択

材料選定時には、使用環境条件を考慮することも非常に重要です。SUS303とSUS304は、異なる環境条件においてそれぞれ異なる利点があります。

温度条件:
両者は高温にも一定の耐性がありますが、SUS304の方がより高温での使用に耐える能力があります。特に耐食性が必要な高温環境や、温度変化が激しい条件では、SUS304が適しています。SUS303はその加工性の高さから冷間での加工に向いていますが、温度が極端に高い環境には向きません。

腐食環境:
SUS304は耐食性が優れているため、塩水や湿気、化学薬品が存在するような環境でも安定して使用できます。例えば、屋外や海洋、化学処理工場などでの使用に適しています。対して、SUS303は加工性を優先した合金であり、耐食性はSUS304に比べて若干劣ります。そのため、腐食に敏感な環境ではSUS304を選択する方が安全です。

まとめ

SUS303とSUS304は、ステンレス鋼の異なるグレードで、それぞれ特有の特性を持っています。SUS303は加工性が優れ、主に機械部品に使用される一方、SUS304は耐食性が高く、食品や化学産業で広く利用されます。素材選びでは、用途や環境に応じた特性を考慮することが重要です。

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