410ステンレス鋼は熱処理可能なマルテンサイト系 ステンレス鋼で、性能とコストの両面で炭素鋼 と304/316の中間に位置する。このガイドでは、410/CA15とは何か、その主な特性、304および316との比較、ポンプ、バルブ、タービン部品に適した選択について説明します。
410ステンレス鋼とは？
410ステンレス鋼 は典型的なマルテンサイト系ステンレス鋼で、AISI規格では410 / UNS S41000と指定されている。約11.5-13.5%のクロムを含有し、熱処理（焼入れ・焼戻し）により適度な耐食性を維持しながら高強度・高硬度を得ることができる。
鋳造業界では、鍛造410ステンレス鋼は通常、鋳造グレードに対応しています。 CA15 (astm a743 / a217 / a487)。熱処理可能な鉄クロム合金であるCA15は、焼戻しによりエンジニアリング合金鋼に近い機械的特性を発揮するため、ポンプやバルブ部品、タービン、機械伝達部品に好適な材料です。
410ステンレス鋼の化学成分
一般的な規格やデータ・シートに基づくと、410ステンレ ス鋼（鋳造用等価CA15を含む）の典型的な化学組成は以 下の通りである：
| エレメント | 代表的な含有量(wt.%) | 役割と影響 |
| Cr（クロム） | 11.5 - 13.5 | 基本的な耐食性と耐酸化性を提供 |
| C（炭素） | 0.05 - 0.15 | 焼入れ硬度と強度レベルの決定 |
| Ni（ニッケル） | ≤ 0.75 | 靭性と耐食性をわずかに向上 |
| Mn（マンガン） | ≤ 1.0 | 脱酸剤、硬化性と鋳造性を向上させる。 |
| Si（シリコン） | ≤ 1.0 | 脱酸剤、溶鋼の流動性向上 |
| P（リン） | ≤ 0.04 | 不純物元素、厳格に管理 |
| S（硫黄） | ≤ 0.03 | 高水準の靭性と耐食性の低下 |
| Fe（鉄） | バランス | ベースメタル |
410は、ニッケル含有量の少ない高クロム、中炭素合金である。この組成が、熱処理が可能でコスト効率が高いが、極端な腐食環境では限界がある主な理由である。
410ステンレス鋼の特徴
機械的および物理的特性
| カテゴリー | プロパティ | アニール状態（代表値） | 硬化・焼戻し（代表値） |
| メカニカル | 引張強さ（UTS） | 480 - 550 MPa | 650 - 850 MPa |
| 降伏強度（YS） | 275 - 350 MPa | 450 - 600 MPa | |
| 硬度 | 180 - 220 HBW | 35 - 45 HRC | |
| 伸び | 20 - 25 % | 12 - 18 % | |
| フィジカル | 密度 | 7.75 g/cm³ | 7.75 g/cm³ |
| 融点 | 1425 - 1510 °C | 1425 - 1510 °C | |
| 熱伝導率（100℃にて） | 24.9 W/m-K | 24.9 W/m-K | |
| 熱膨張係数 | 9.9 x 10-⁶ /K | 9.9 x 10-⁶ /K |
耐食性
410は大気条件、淡水、油、およびほとんどの温和な工業媒体に対して良好な耐性を示し、炭素鋼を大幅に上回る。しかし、304や316のようなオーステナイト系鋼種と比較すると、その耐性は中程度である。高塩化物、強酸、海洋環境では孔食や隙間腐食の影響を受けやすい。
熱処理能力
その最大の特長は、"焼きなまし→焼き入れ→焼き戻し "によって幅広い強度と硬度を実現できることだ。最終的な性能は焼戻し温度に大きく依存するため、さまざまな工学的要件に汎用的に対応できる。
溶接と機械加工性
410は中程度の溶接性を持つが、空気硬化性 のため割れやすい。通常、200～300℃の予熱が必要 で、その後、溶接後熱処理(PWHT)で脆いマル テンサイトを除去する。機械加工に関しては、焼きなまし状態では良好な 性能を発揮するが、硬化後は工具摩耗が著しく増 加する。
費用対効果
最小限のニッケルとモリブデンを含むため、410は一般的に304や316よりも経済的です。高い機械的強度と基本的な防錆を必要とする用途では、価格対性能比が最も優れています。
410ステンレス鋼の用途
410ステンレス鋼 / CA15は、一般的に以下の分野で使用されています：
- ポンプとバルブ ポンプシャフト、バルブステム、シート、内部トリム、バルブボディ。
- エネルギーとタービン ガス／蒸気タービンブレード、ノズル、ウェアリング、ファスナー。
- 機械式トランスミッション： シャフト、カップリング、ギアブランク、ブッシング。
- 工業用工具： 剪断刃、工業用ナイフ、医療・外科用器具。
これらの用途では通常、高い耐荷重性、耐摩耗性、適度な耐食性の組み合わせが要求される。
比較410対304ステンレス鋼
304が「万能」ステンレス鋼であるのに対し、410は「機能的」高強度合金である。
- 構造： 410はマルテンサイト系（焼入れ可能）、304はオーステナイト系（熱による焼入れ不可）である。
- 耐食性： 304はクロムとニッケルの含有量が高いため優れている。
- 強度と硬度： 410は焼戻し後、より硬く強くなるため、耐摩耗部品に適している。
- 磁気： 410は磁性であり、304は一般に非磁性である。
セレクションのヒント 用途 304 腐食の激しい構造物や溶接構造物用。用途 410 高トルク、硬度、耐摩耗性を必要とする部品用。
比較410対316ステンレス鋼
316は304の改良版で、極限環境用にモリブデンが添加されている。
- 耐食性： 316は、海洋や化学的環境のための標準です。410はこのような環境では錆びる。
- 機械的特性： 316は延性があり強靭だが、410のような極端な硬度はない。
- コストだ： 316はニッケルとモリブデンを含むため、かなり高価である。
セレクションのヒント 用途 316 海水や強い化学薬品にさらされる場合使用方法 410/CA15 コストと強度が優先される穏やかな媒体の機械部品用。
410ステンレス鋼は錆びるか？
410は約12%のクロムを含み、基本的な不動態皮膜を形成することができる。乾燥した空気や真水でも錆びにくい。
しかし、410は以下の条件下でも錆や孔食が発生する可能性がある：
- 極限環境： 塩水噴霧、高湿度、強酸にさらされる。
- 不適切な熱処理： 450°Cから550°Cの間で焼戻しを行うと、結晶粒界で "クロムの枯渇 "が起こり、耐食性が著しく低下する。
- 表面汚染： サンドブラストや不動態化処理不足による残留鉄粒子。
410ステンレス鋼は磁性を持つか？
はい、410ステンレスは 強磁性.マルテンサイト鋼として、その結晶構造（体心立方）は自然に強磁性である。これは300シリーズのオーステナイト鋼と異なる点である。
磁性があるからといって、ステンレススチールが「偽物」だというわけではない。それどころか、その磁性は機能的な利点であり、以下のことを可能にする。 磁粉探傷検査（MPI） 鋳造プロセス中の表面欠陥を検出する。
結論と提言
410ステンレス鋼（CA15）は、中程度の腐食環境で使用される高強度部品に最適なソリューションです。それは、炭素鋼と316のような高価なオーステナイト系合金の間の費用対効果の高い中間点として機能します。
ポンプ、バルブ、タービンのプロジェクトで410/CA15ステンレス鋼鋳物を評価する場合、 当社のエンジニアリング・チームに図面をお送りください。.私たちは、専門的な材料の選択、熱処理のアドバイス、およびカスタマイズされた鋳造ソリューションを提供することができます。
