SUS630（析出硬化系ステンレス）
SUS630は、ステンレス鋼でありながら熱処理によって高い強度・硬さを得られる「析出硬化系ステンレス鋼」です。耐食性と強度の両方が求められるシャフトやポンプ部品、船舶部品などに使われています。
このページでは、SUS630の成分や機械的性質、熱処理の種類、他のステンレス鋼との違い、切削加工のポイントを解説します。
SUS630とは
SUS630は、クロム・ニッケルに加えて銅を含むステンレス鋼で、米国規格の「17-4PH」に相当します。固溶化熱処理の後に比較的低い温度で時効（析出硬化）処理を行うことで、銅を含む微細な化合物が析出し、強度が大きく向上します。
ステンレス鋼の分類と析出硬化系の位置づけ
ステンレス鋼は、金属組織によって大きく5つの系統に分けられます。
| 系統 | 代表鋼種 | 特徴 |
|---|---|---|
| オーステナイト系 | SUS304、SUS316 | 耐食性・加工性がよく、最も広く使われる。熱処理で硬化しない。 |
| フェライト系 | SUS430 | 比較的安価。磁性がある。 |
| マルテンサイト系 | SUS410、SUS420J2 | 焼入れで硬化する。刃物などに使われる。 |
| 二相系 | SUS329J4L | 耐孔食性・強度が高い。 |
| 析出硬化系 | SUS630、SUS631 | 時効処理で高い強度が得られる。 |
化学成分
| 元素 | 含有量（%） |
|---|---|
| C（炭素） | 0.07以下 |
| Si（ケイ素） | 1.00以下 |
| Mn（マンガン） | 1.00以下 |
| Ni（ニッケル） | 3.00〜5.00 |
| Cr（クロム） | 15.00〜17.50 |
| Cu（銅） | 3.00〜5.00 |
| Nb＋Ta | 0.15〜0.45 |
機械的性質（熱処理条件別）
| 熱処理記号 | 時効温度の目安 | 0.2%耐力（N/mm²） | 引張強さ（N/mm²） | 硬さ（HRC） |
|---|---|---|---|---|
| H900 | 約480℃ | 1175以上 | 1310以上 | 40以上 |
| H1025 | 約550℃ | 1000以上 | 1070以上 | 35以上 |
| H1075 | 約580℃ | 860以上 | 1000以上 | 31以上 |
| H1150 | 約620℃ | 725以上 | 930以上 | 28以上 |
※熱処理記号の数字は、時効処理温度（°F）を表しています。
物理的な性質
SUS630の比重（密度）はおよそ7.8g/cm³で、オーステナイト系のSUS304（約7.9g/cm³）とほぼ同等です。熱膨張係数はSUS304より小さく、炭素鋼に近い値を示すため、炭素鋼の部品と組み合わせて使う場合にも、温度変化による寸法差が生じにくいという特長があります。
SUS630の特徴
- 高強度：時効処理により、一般的なステンレス鋼（SUS304など）の2〜3倍以上の強度が得られます。
- 耐食性：SUS304に近い耐食性を持ち、一般的な大気環境や淡水環境で使用できます。
- 磁性：マルテンサイト系の組織のため、磁石に付きます。
- 熱処理ひずみが小さい：時効処理は比較的低温で行うため、焼入れに比べて変形が少ないのも特長です。
使用上の注意点
H900のように強度を最大限に高めた状態では、靭性が低下し、塩化物を含む環境では応力腐食割れへの感受性が高くなる傾向があります。海水に触れる部品や衝撃が加わる部品では、H1025〜H1150など、靭性とのバランスを考慮した熱処理条件が選ばれます。また、耐食性はSUS316ほど高くないため、海水中で長期間使用する場合は、材質の選定に注意が必要です。
SUS304・SUS316との違い
| 項目 | SUS630 | SUS304 | SUS316 |
|---|---|---|---|
| 系統 | 析出硬化系 | オーステナイト系 | オーステナイト系 |
| 強度 | 非常に高い（熱処理で調整） | 標準 | 標準 |
| 耐食性 | SUS304に近い | 良好 | SUS304より優れる（耐海水性など） |
| 磁性 | あり | 基本的になし | 基本的になし |
| 熱処理による硬化 | 可能 | 不可 | 不可 |
強度が必要な部品にはSUS630、耐食性を最優先する部品にはSUS316、といった使い分けが一般的です。SUS316についてはSUS316のページで解説しています。
マルテンサイト系ステンレス（SUS420J2など）との違い
焼入れで硬くなるステンレスには、SUS420J2などのマルテンサイト系もあります。マルテンサイト系は高い硬さが得られる一方、焼入れ時のひずみが大きく、耐食性はSUS630より劣ります。SUS630は、比較的低温の時効処理で強度を高められるため変形が小さく、耐食性も高いことから、精度と耐食性の両方が求められる軸部品などで選ばれます。
SUS630の熱処理
SUS630の熱処理は、次の2段階で行います。
- 固溶化熱処理（S処理）：約1020〜1060℃に加熱した後に急冷し、成分を均一に溶け込ませます。この状態では比較的軟らかく、加工しやすい状態です。
- 析出硬化処理（時効処理）：用途に応じて約480〜620℃で保持し、強度を高めます。温度が低いほど硬く強くなり、高いほど靭性が増します。
強度を優先する場合はH900、靭性や耐応力腐食割れ性とのバランスを取る場合はH1025〜H1150が選ばれます。
熱処理条件の選び方
| 熱処理記号 | 向いている用途 |
|---|---|
| H900 | 摩耗に強く、最大限の強度が必要な部品（ピン、治具など） |
| H1025 | 強度と靭性のバランスが必要な一般的な機械部品 |
| H1075・H1150 | 衝撃荷重がかかる部品、応力腐食割れが懸念される環境で使う部品 |
主な用途
- ポンプシャフト、バルブ部品
- 船舶用シャフト・部品
- タービン部品、航空機部品
- 金型部品、治具
- 高強度のボルト・ピン
切削加工のポイント
SUS630は、時効処理後は硬さが増して切削しにくくなるため、固溶化熱処理の状態で粗加工を行い、時効処理後に仕上げ加工を行う工程が一般的です。ただし、時効処理ではわずかに寸法が変化するため、仕上げ代の設定に注意が必要です。また、ステンレス鋼共通の課題として、加工硬化や工具への溶着が起きやすいため、刃先の鋭い工具選定と適切な切削条件の設定が重要です。
加工工程の組み方
| 工程の例 | メリット | 注意点 |
|---|---|---|
| 固溶化材で加工 → 時効処理 → 仕上げ | 粗加工が楽で、最終寸法を確保しやすい | 時効後の仕上げは硬い材料の加工になる |
| 時効処理済み材で加工 | 熱処理後の寸法変化を気にしなくてよい | 工具摩耗が早く、加工時間が長くなる |
| 固溶化材で仕上げ → 時効処理 | 加工が最も容易 | 時効による寸法変化（わずかな収縮）を見込む必要がある |
三暁のSUS630加工
三暁では、SUS630の丸棒からの削り出しを中心に、鍛造品からの加工にも対応しています。シャフトなどの軸部品を、単品から製作します。深穴が必要な部品はBTA加工にも対応しています。
加工事例
- 型打鍛造品 300×250×50程度 MC＆L加工、固溶化、H1075処理
- 丸材 φ80×600L フック形状に削り出し 固溶化、H1075処理
よくある質問
Q. 熱処理後の状態で加工できますか？
A. 熱処理条件や形状によって異なります。H900など硬い状態の加工もご相談ください。
Q. 材料の手配からお願いできますか？
A. はい。丸棒・鍛造品の手配から対応します。
Q. 1本だけでも依頼できますか？
A. はい。単品から承ります。
Q. SUS630とSUS316、どちらを選べばよいですか？
A. 強度が必要ならSUS630、海水環境など耐食性を優先するならSUS316が目安です。使用条件をお知らせください。
Q. SUS630は溶接できますか？
A. 溶接は可能ですが、溶接後に固溶化熱処理と時効処理をやり直す必要がある場合があります。溶接を含む部品は、熱処理の工程も含めてご相談ください。
Q. 図面に熱処理記号の指定がありません。
A. 用途や必要な強度をお聞きしたうえで、適した熱処理条件をご相談させていただきます。
お問い合わせ
SUS630の加工に関するご相談は、図面・サイズ・熱処理条件・数量をお知らせください。軸部品の加工についてはシャフト加工もご覧ください。
