SUS303の物理的特性とヤング率の詳細

2025年7月28日

ステンレスのフライス加工にお悩みの企業様へ

金属加工にお悩みの方は是非「フィリール株式会社」へご依頼ください。

大阪守口市にあるフィリール株式会社は、ステンレスのフライス加工に特化した金属加工会社です。

お気軽にお問合せ下さい。

お問い合わせはこちら

1: SUS303の物理的特性

SUS303は耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼の一種で、特に加工性を高めるために硫黄などの添加元素を含んでいます。これにより切削加工が容易となり、自動車部品や機械部品に多く使われています。

SUS303とは？
SUS303は加工性重視のステンレス鋼で、耐食性はSUS304に比べやや劣るが、機械加工性が非常に高い。
ステンレスの基本特性
- 高い耐食性
- 優れた耐熱性
- 強度と靭性のバランス
- 非磁性または弱磁性
SUS303の機械的性質
- 引張強度：約520〜750 MPa
- 降伏強度：約210〜350 MPa
- 伸び率：約40%
- 硬度：一般的にHB150〜200程度
SUS303の化学成分と強度
主成分はクロム（約17〜19%）、ニッケル（約8〜10%）、硫黄（0.15%程度）を含み、これが優れた加工性と適度な強度をもたらす。

2: ヤング率とその計算方法

ヤング率は材料の弾性特性を示す重要な物理定数で、応力とひずみの比例関係を表します。SUS303の機械設計や加工において欠かせないパラメータです。

ヤング率とは？
物体が力を受けた時の弾性変形の度合いを示す指標。単位はGPa（ギガパスカル）で表される。
SUS303のヤング率の値
約193 GPa前後とされており、オーステナイト系ステンレス鋼の中で標準的な値。
ヤング率の計算方法と試験手法
- 引張試験で得られた応力-ひずみ曲線の直線領域の傾きから算出
- ASTM E111などの規格に基づく標準試験方法
引張試験における応力-ひずみ曲線の分析
- 弾性領域：直線部分、ヤング率の算出に使用
- 降伏点：塑性変形の開始点
- 最大応力：引張強さ（UTS）
- 破断点：材料の破壊位置

3: 引張試験の重要性

引張試験は材料の基本的な機械的性質を評価する試験で、設計・製造・品質管理において不可欠です。SUS303の適切な使用を判断するために、正確な引張試験データが求められます。

引張試験の目的と意義
- 材料の強度と伸びを評価
- 設計強度の確認
- 品質保証の基準設定
引張試験に必要な条件
- 試験片の規格化（寸法・形状）
- 適切な試験速度
- 環境条件の管理（温度・湿度）
試験の実施方法と注意点
- 試験片の取り扱いに注意し、欠陥を避ける
- ひずみゲージや引張試験機の校正を正確に行う
- 変形の均一性を確認
引張強さと降伏強度の関係
- 降伏強度は塑性変形開始の応力値
- 引張強さは最大耐力、破断前の最高応力
- 両者の差が材料の靭性や加工性を反映

以上の知識をもとに、SUS303の選定や加工条件の最適化が図られます。

4: SUS303 vs 他のステンレス鋼

SUS303は加工性に優れていますが、耐食性や耐熱性で他のステンレスと異なる特性を持ちます。以下のポイントで比較するとわかりやすいです。

・SUS316との比較
　→ モリブデンを含み耐食性が高いSUS316に対し、SUS303は加工性重視。コストはSUS303が低い。
・他のオーステナイト系ステンレスとの違い
　→ SUS304は耐食性と加工性のバランス型、SUS303は加工性特化、SUS316は耐食性特化。
・用途別素材選定
　→ SUS303は機械部品、自動車部品向き。SUS316は食品・医療・海洋用途、SUS304は一般構造物に多用。
・SUS303の利点と欠点
　→ 利点は優れた切削加工性とコスト。欠点は耐食性の劣りと溶接性の課題。

5: SUS303の加工特性

SUS303は硫黄添加により加工しやすい反面、加工時や熱処理時の注意点があります。溶接も独特の性質を持ちます。

・加工方法と影響
　→ 硫黄により割れを防止、旋盤・フライス加工が多い。高速切削適するが熱管理重要。
・切削加工の注意点
　→ 適切な切削速度・工具選定が必須。工具摩耗防止に冷却剤使用が推奨。加工硬化の管理も重要。
・熱処理の影響
　→ 通常は硬化目的でなく応力除去のための焼なましを行う。過度な熱処理は性質低下の恐れ。
・溶接性
　→ 硫黄の影響で割れやすく、予熱や後熱処理が必要。溶接部の耐食性は母材より劣る場合も。

6: 環境とSUS303

SUS303の耐食性、耐熱性、熱膨張特性は環境に大きく影響されます。応力管理も設計上の重要事項です。

・耐食性
　→ 一般大気下や機械部品用途で十分だが、酸性・塩素環境には弱い。表面処理で改善可能。
・高温特性
　→ 約870℃まで使用可能。長期高温で硬さや耐食性が変化。
・熱膨張と冷却
　→ 熱膨張係数は約16.3×10⁻⁶ /°C。急冷は応力集中や割れを招くため段階冷却が望ましい。
・応力への反応
　→ 加工硬化しやすく応力集中部は割れリスクあり。熱処理で応力除去し耐久性向上を図る。

これらを考慮し、SUS303は高い加工性を活かした用途に適していますが、耐食性や溶接性は適切な管理が求められます。

7: SUS303のさまざまな用途

SUS303はその加工性の高さから、多様な分野で幅広く使われています。主な用途は以下の通りです。

機械部品における利用
　SUS303は切削加工が容易なため、ボルト、ナット、歯車などの機械部品に多用されます。高精度で大量生産が可能なため、自動車部品や機械装置にも適しています。
食品業界での使用
　耐食性はSUS304ほどではないものの、食品加工機器の部品に使われることがあります。衛生面の管理が重要で、適切な表面処理を施すことで安全性を確保します。
建築資材としての適用
　装飾用の金具や建築部材に採用されることがあり、加工のしやすさと適度な耐久性を活かしています。特に加工の複雑な部品に適しています。
電子機器における使用例
　筐体や内部部品として、耐久性と加工性のバランスが求められる電子機器分野でも利用されます。熱伝導性や電磁特性の観点からも適した素材です。