SUS420 ステンレス鋼
ステンレス鋼 SUS420 の紹介：高強度マルテンサイト系合金
ステンレス鋼 SUS420 は、高い強度、硬さ、および中程度の耐食性で知られるマルテンサイト系ステンレス鋼です。炭素含有量は 0.15%～0.40% の範囲で、耐摩耗性と強度が求められる用途（刃物、外科用器具、工具など）に主に使用されます。オーステナイト系ステンレス鋼より高い硬さを持つ一方で、耐食性は低いため、軽度の腐食環境により適しています。
高炭素であるため、SUS420 は熱処理後に最大 50 HRC の硬さを得ることができ、過酷条件下でも鋭い刃先と耐久性を維持できます。CNC 加工による SUS420 ステンレス鋼の加工では、その硬さに起因する工具摩耗を抑えるための特別な手法が必要ですが、厳しい公差と高品位な仕上げ面で加工することが可能です。Neway では、CNC 加工 SUS420 部品に対して厳格な品質管理を実施し、重要用途に求められる精度と表面品質を確保しています。
SUS420 ステンレス鋼：主要特性と組成
SUS420 ステンレス鋼の化学成分
元素 | 組成（重量%） | 役割／影響 |
|---|---|---|
炭素（C） | 0.15–0.40% | 熱処理後の硬さと耐摩耗性を付与します。 |
マンガン（Mn） | 0.60–1.00% | 靭性を向上させ、低温での強度を高めます。 |
クロム（Cr） | 12.0–14.0% | 耐食性を付与し、高温域での硬さと強度を向上させます。 |
ニッケル（Ni） | ≤0.60% | 延性と成形性を高めますが、オーステナイト系より含有量は低めです。 |
モリブデン（Mo） | ≤0.75% | 塩化物環境での孔食およびすき間腐食への耐性を向上させます。 |
SUS420 ステンレス鋼の物理特性
特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
密度 | 7.75 g/cm³ | 他のマルテンサイト系ステンレス鋼と同程度で、強度と耐久性に寄与します。 |
融点 | 1,400–1,530°C | 冷間・熱間加工の双方に適し、特に高温用途にも対応します。 |
熱伝導率 | 25.4 W/m·K | 中程度の放熱性を持ち、発熱が課題となる高摩耗用途に適しています。 |
電気抵抗率 | 6.9×10⁻⁷ Ω·m | 電気伝導性が低く、非電気用途に適しています。 |
SUS420 ステンレス鋼の機械的性質
特性 | 値 | 試験規格／条件 |
|---|---|---|
引張強さ | 600 MPa | ASTM A240/A240M 規格 |
耐力（降伏強さ） | 450 MPa | 高強度用途に適しています |
伸び（標点距離 50mm） | 12–15% | 中程度の延性で、適度な成形加工に適します。 |
ブリネル硬さ | 450–500 HB | 熱処理後に達成され、優れた耐摩耗性を提供します。 |
被削性評価 | 45%（1212 鋼を 100% とした場合） | 加工は可能ですが、鋭利な工具と低速条件が必要です。 |
SUS420 ステンレス鋼の主な特長：メリットと比較
SUS420 ステンレス鋼は、耐摩耗部品に用いられる高強度材料です。以下は、SUS304 ステンレス鋼、SUS316 ステンレス鋼、および SUS440C ステンレス鋼 などの類似材料と比較し、SUS420 の独自の利点を示す技術比較です。
1. 高硬度
独自の特長：SUS420 は高炭素により、熱処理後に最大 50 HRC の硬さを得られ、切削工具や耐摩耗用途に最適です。
比較:
vs. SUS304 ステンレス鋼：SUS304 は硬さがはるかに低く、耐摩耗性よりも高い耐食性が求められる用途に適しています。
vs. SUS316 ステンレス鋼：SUS316 は耐食性に優れますが、耐摩耗用途で求められる硬さは SUS420 に及びません。
2. 中程度の耐食性
独自の特長：SUS420 は一部の高炭素鋼より耐食性が高いものの、SUS304 や SUS316 のようなオーステナイト系グレードほど堅牢ではありません。
比較:
vs. SUS304 ステンレス鋼：SUS304 は酸性環境で特に酸化・腐食に強い耐性を示します。
vs. SUS316 ステンレス鋼：SUS316 は海洋や塩化物が多い環境で SUS420 より優れた耐食性を提供します。
3. 高強度
独自の特長：引張強さ 600 MPa を持つ SUS420 は高い機械荷重に耐え、高強度用途に適しています。
比較:
vs. SUS304 ステンレス鋼：SUS304 は SUS420 より強度が低い一方で、成形や溶接に有利な延性と靭性を備えます。
vs. SUS440C ステンレス鋼：SUS440C は同等の強度と硬さを持ちますが、SUS420 より加工が難しい材料です。
4. 耐摩耗性
独自の特長：高硬度により、SUS420 は優れた耐摩耗性を提供し、切削工具、金型、軸受などに適しています。
比較:
vs. SUS304 ステンレス鋼：SUS304 は耐摩耗性が低く、耐摩耗性より耐食性が重視される用途に適しています。
vs. SUS440C ステンレス鋼：SUS440C は同等の耐摩耗性を提供しますが、クロム含有量が高いことで耐食性が向上する一方、加工はより難しくなります。
5. 後処理（熱処理）の柔軟性
独自の特長：SUS420 は、必要な硬さと耐摩耗性を得るために各種熱処理に対応できます。
比較:
vs. SUS304 ステンレス鋼：SUS304 は多くの用途で熱処理を必要としませんが、SUS420 は高硬度を得るために熱処理が必要です。
vs. SUS316 ステンレス鋼：SUS316 は耐食性が高いため、多くの用途で後処理が少なくて済みます。
SUS420 ステンレス鋼の CNC 加工における課題と対策
加工上の課題と対策
課題 | 原因 | 対策 |
|---|---|---|
加工硬化 | 高炭素含有および高硬度 | 工具寿命を向上させるため、TiN コーティング付き超硬工具を使用します。 |
表面粗さ | 高硬度による摩耗 | 低送りと鋭利な工具により、表面粗さを最小化できます。 |
工具摩耗 | 材料の研磨性（アブレシブ） | 摩擦と工具摩耗を低減するため、TiAlN などの高性能コーティングを使用します。 |
寸法精度の低下 | 加工に起因する応力 | 低速切削と十分な冷却により、熱変形を低減します。 |
切りくず制御の問題 | 硬く糸状の切りくず | 高圧クーラントと工具のチップブレーカにより、切りくずの生成を改善できます。 |
最適化された加工戦略
戦略 | 実施内容 | 効果 |
|---|---|---|
高速加工 | 主軸回転数：1,200–1,800 RPM | 生産性を向上させ、発熱の増加を抑制します。 |
クライムミリング（下向き切削） | 工具回転方向に沿って切削 | 表面仕上げを改善します（Ra 1.6–3.2 µm）。 |
ツールパス最適化 | 深いポケットにはトロコイド加工を使用 | 切削抵抗を低減し、部品のたわみを最小化します。 |
応力除去焼鈍 | 650°C に予熱し、厚さ 1 インチあたり 1 時間保持 | 残留応力を最小化し、加工精度を向上させます。 |
SUS420 ステンレス鋼の切削条件
加工 | 工具種類 | 主軸回転数（RPM） | 送り（mm/rev） | 切込み量（mm） | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|
荒加工（フライス） | 4 枚刃 超硬エンドミル | 1,000–1,500 | 0.15–0.25 | 2.0–4.0 | 加工硬化を防ぐため、クーラントを使用します。 |
仕上げ加工（フライス） | 2 枚刃 超硬エンドミル | 1,500–2,000 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | より滑らかな仕上げのため、クライムミリング（Ra 1.6–3.2 µm）を推奨します。 |
穴あけ | 135° スプリットポイント HSS ドリル | 600–800 | 0.10–0.15 | 穴の全深さ | 精度の高い穴あけのため、ペックドリルを使用します。 |
旋削 | CBN またはコーティング超硬インサート | 500–700 | 0.20–0.30 | 1.5–3.0 | エアブロー冷却を併用すれば乾式加工も可能です。 |
CNC 加工 SUS420 ステンレス部品の表面処理
電解めっき：耐食性のある金属層を付与し、湿潤環境での寿命を延ばし、強度も向上させます。
研磨：表面仕上げを向上させ、見える部品に適した滑らかで光沢のある外観を実現します。
ブラッシング：サテン／マット仕上げを形成し、微小な表面欠陥を目立ちにくくして、建築部材の意匠性を高めます。
PVD コーティング：耐摩耗性を高め、高接触環境での工具寿命と部品寿命を延ばします。
パッシベーション（不動態化）：保護酸化皮膜を形成し、寸法を変えずに軽度環境での耐食性を向上させます。
粉体塗装：高い耐久性、耐 UV 性、滑らかな仕上がりを提供し、屋外用途や自動車部品に最適です。
テフロンコーティング：非粘着性と耐薬品性を提供し、食品加工や薬品取扱い部品に適しています。
クロムめっき：光沢のある耐久仕上げを付与して耐食性を高め、自動車や治工具用途で一般的に使用されます。
黒染め（ブラックオキサイド）：耐食性のある黒色仕上げを提供し、歯車やファスナーなど低腐食環境の部品に適しています。
CNC 加工 SUS420 ステンレス部品の産業別用途
自動車産業
切削工具：SUS420 の高硬度は、自動車組立で使用される精密切削工具の製作に最適です。
医療産業
外科用器具：強度と耐食性により、耐久性と清浄性が求められる外科用器具に適しています。
工具産業
玉軸受：SUS420 の硬さは、軸受のような高負荷用途で優れた耐摩耗性を確保します。
技術 FAQ：CNC 加工 SUS420 ステンレス部品とサービス
SUS420 は硬さと耐摩耗性の面で、他のマルテンサイト系ステンレス鋼と比べてどう違いますか？
SUS420 を CNC 加工する際、工具摩耗を最小化するための最適な加工戦略は何ですか？
SUS420 は海洋用途に使用できますか？他のステンレス鋼と比べて性能はどうですか？
過酷環境で SUS420 の耐食性を向上させる一般的な表面処理は何ですか？
熱処理は SUS420 鋼の硬さと被削性にどのような影響を与えますか？
