SUS304とは？材質の特性や主な用途から加工時の注意点までを解説

SUS304は、耐食性や成形性、溶接性に優れた代表的なオーステナイト系ステンレス鋼です。JIS規格で化学成分や機械的性質が定められ、板材・棒材・パイプなど多様な形態で使用されています。

一方、切削加工では加工硬化や工具摩耗が生じやすく、精密部品の設計では材質の特性を考慮した加工方法の選定が重要です。

本記事では、SUS304のJIS規格や他のステンレス鋼との違い、主な用途、加工時の注意点を解説します。

SUS304とは

SUS304とは、鉄（Fe）にクロム（Cr）とニッケル（Ni）を添加したオーステナイト系ステンレス鋼の一種です。

「さす さんまるよん」と読み、耐食性と成形性のバランスがよいことから、産業設備や自動車部品、精密機器などに広く使われます。SUSはステンレス鋼の材質記号で、304は鋼種を識別する番号です。

この章ではSUS304について詳しく解説します。

1. SUS304を構成する成分
2. SUS304に関係する主なJIS規格
3. SUS304と他ステンレス鋼との違い

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SUS304を構成する成分

SUS304は、クロムを18.00～20.00％、ニッケルを8.00～10.50％含むことから、「18-8ステンレス」とも呼ばれます。クロムには表面に不動態皮膜を形成して腐食を抑えるはたらきがあり、ニッケルはオーステナイト組織を安定させる役割があります。

そのため、SUS304は耐食性や延性に優れる一方、冷間加工によって加工硬化が生じやすい特徴があります。

JIS G 4303に定められたSUS304の化学成分（質量％）は以下のとおりです。

SUS304に関係する主なJIS規格

SUS304は鋼種を表すもので、参照すべきJIS規格は材質名だけでは決まりません。板材では厚さや表面仕上げ、棒材では径や公差、パイプでは外径と肉厚など、用途に必要な仕様を図面で確認しましょう。

実際の調達では製品形状に応じたJIS規格を指定します。以下がSUS304に関連する主な規格です。

SUS304と他ステンレス鋼との違い

ステンレス鋼は成分や金属組織によって耐食性、切削性、熱処理への適性が異なります。SUS304は耐食性と成形性に特徴がありますが、使用条件によっては、別のステンレス鋼を検討する必要があります。

代表的な鋼種とSUS304の比較は以下になります。

※冷間加工などで磁性を帯びる場合があります。SUS304を基準に、必要な硬度や耐食性、加工方法に応じて鋼種を選定します。

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SUS304の主な3つの特性

SUS304の代表的な特性は、耐食性、成形性、非磁性の3つです。ただし、どのような環境でも錆びないわけではなく、成形しやすさと切削しやすさも異なります。また、通常は非磁性ですが、加工によって磁性を帯びる場合があります。

ここでは、SUS304の主な3つの特性について解説します。

1. 耐食性に優れている
2. 延性や靭性が高く加工しやすい
3. 基本的に非磁性である

1. 耐食性に優れている

SUS304は、クロムによる薄い不動態皮膜が金属表面を保護しているため、大気中や一般的な水環境で優れた耐食性があります。産業用配管や厨房機器など腐食を抑えたい用途に向いており、使用環境によっては追加の表面処理を省けます。

ただし、塩分を含む環境では、金属表面に小さな穴が生じる孔食や、部品の隙間で腐食が進む隙間腐食が起きる場合があるため、事前に使用環境の確認が欠かせません。

2. 延性や靭性が高く加工しやすい

SUS304は延性と靭性に優れ、曲げや絞り、プレスなどの塑性加工で複雑な形状に成形しやすい材料です。延性は破断せず伸びる性質、靭性は破壊に抵抗する粘り強さを指します。低温でも靭性を維持しやすい点も特徴です。

一方、変形した箇所が硬くなる加工硬化が起きやすく、切削しやすい材料とは限りません。繰り返し曲げる部品や加工量が大きい部品では、割れや残留応力、寸法変化に注意が必要です。

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3. 基本的に非磁性である

SUS304はオーステナイト系ステンレス鋼で、通常は非磁性です。ただし、曲げやプレスなどの冷間加工によって組織の一部がマルテンサイトに変化して、磁性を帯びる場合があります。

磁気センサーの周辺や磁性の影響を避けたい精密機器の部品では注意が必要です。特に、非磁性が必須となる精密部品では、加工方法を考慮したうえで加工後の状態を確認することが重要です。

SUS304の主な用途

SUS304は、化学プラントや産業機器、自動車や輸送機器、機械部品や精密部品など、耐食性が必要な設備から寸法精度を求められる部品まで幅広く採用されています。

用途によって重視する性能は異なり、配管では腐食環境、車載部品では温度や振動、精密部品では公差や表面粗さが選定のポイントになります。

1. 化学プラントや産業機器
2. 自動車や輸送機器
3. 機械部品や精密部品

化学プラントや産業機器

化学プラントでは、SUS304がタンク、配管、熱交換器の部材などに使われます。食品製造装置や洗浄設備でも、耐食性と清掃性を活かして配管継手、ノズル、かくはん部品などに採用されます。板材やパイプだけでなく、切削した小型部品にも使用できる点が特徴です。

ただし、取り扱う薬品や塩化物濃度によっては耐食性が不足します。液体の滞留箇所や溶接部を含めて使用環境を確認し、必要に応じてSUS316などへの代替を検討します。

自動車や輸送機器

自動車や輸送機器では、SUS304は耐食性と成形性を活かして排気系の一部部材や配管、固定具、機構部品などに使用されます。水分や結露にさらされる箇所では錆びにくさが役立ち、曲げやプレスを伴う部品にも適しています。

一方、高温部では使用温度や繰り返しの温度変化、振動部では疲労強度や接合部の信頼性を確認する必要があります。また、量産部品では寸法や品質のばらつきを抑える工程管理も重要です。

機械部品や精密部品

SUS304は、耐食性が求められるシャフトやピン、スペーサーなどの精密部品に使用されます。特に小径シャフトでは、外径寸法や真円度、表面粗さが組付け精度や摺動性に影響するため、切削後にセンタレス研削で仕上げる場合があります。

一方、SUS304は加工硬化しやすく、一般的な焼入れ・焼戻しではSUS420J2のように高硬度化できません。そのため、加工時の変形や工具摩耗に注意し、使用時の荷重や摩耗条件に応じて、材質と加工工程を検討することが重要です。

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SUS304の主な加工方法

SUS304には切削、曲げ・プレス、溶接などの加工方法が適用できます。成形性や溶接性は良好ですが、切削では加工硬化や切削熱への対策が必要です。

要求精度に応じて研削などの仕上げ工程も組み合わせ、加工方法と工程順序を選定します。

1. 切削加工
2. 曲げやプレス加工
3. 溶接加工

切削加工

切削加工は、旋盤などで材料を削り、シャフトの段付き形状や穴、ねじなどを作る方法です。SUS304は加工硬化しやすく、切削時の熱も逃げにくいため、工具摩耗や工具への切りくずの溶着、バリの発生に注意が必要です。

工具材種、切込み量、送り速度、切削液などを適切に設定し、加工面の品質を管理します。小径シャフトでは、加工時の変形や寸法のばらつきにも配慮が必要です。厳しい外径公差や真円度が求められる場合は、切削後にセンタレス研削などで仕上げる方法も有効です。

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曲げやプレス加工

曲げやプレス加工は、金型などで板材に力を加え、必要な形状へ変形させる方法です。SUS304は延性が高く、板金部品の曲げや絞りに適しています。曲げや絞り加工では、切削加工のように材料を切りくずとして除去しないため、製品形状や加工条件によっては材料の歩留まりを高められます。

一方、加工硬化により成形に必要な力が増したり、曲げた部分が元に戻ろうとするスプリングバックが生じたりします。寸法精度を確保するには、板厚や曲げ半径、金型形状に加え、加工順序や成形後の形状変化も考慮することが重要です。

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溶接加工

溶接加工は、熱などで部材同士を接合する方法で、SUS304にはTIG溶接やレーザー溶接などが用いられます。溶接性は良好ですが、熱を入れる際に起こる歪みや残留応力が寸法精度に影響する場合があります。条件によっては鋭敏化による耐食性低下にも注意が必要です。

接合部の形状や要求精度に合わせ、溶接条件と後工程を検討します。

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SUS304に関するよくある質問

SUS304の材料選定では、磁性や名称の意味、価格などもよく確認されています。

ここでは、図面の材質指定や調達時に押さえておきたいポイントを簡潔に整理します。

Q1. SUS304は磁石につきますか？
Q2. SUS304は18-8ステンレスと同じですか？
Q3. SUS304の価格はどのように決まりますか？

Q1. SUS304は磁石につきますか？

SUS304は固溶化熱処理状態では通常非磁性ですが、冷間加工や曲げ、プレスなどで磁性を帯びる場合があります。加工によって一部が磁性を持つマルテンサイト組織に変わるためです。

そのため、非磁性が重要な部品では完成品の磁気特性の確認が必要です。

Q2. SUS304は18-8ステンレスと同じですか？

SUS304はクロム約18％、ニッケル約8％を含む「18-8ステンレス」と呼ばれることもあります。

なお「18-8」は成分系統を表す通称であり、JIS規格の鋼種を厳密に指定する表記ではありません。図面や発注書では「SUS304」と明記し、必要に応じて製品規格も指定しましょう。

Q3. SUS304の価格はどのように決まりますか？

SUS304の価格は、ニッケルやクロムの市況に加え、板・棒・パイプといった形状、寸法、表面仕上げ、購入数量などで変動します。

完成部品では切削時間や工具寿命、精度、検査工数も影響するため、材料のkg単価だけでは比較できません。見積もりでは材質、寸法公差、数量、仕上げ条件をそろえることが大切です。

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SUS304のまとめ

SUS304は耐食性、成形性、溶接性に優れたステンレス鋼です。一方、切削時の加工硬化、冷間加工後の磁性、使用環境による腐食には注意が必要で、材質と工程設計を合わせて検討することが重要です。

三和ニードル・ベアリングでは、SUS304を含むステンレス材の加工実績があり、サブミクロン精度の研削加工を強みとしています。

切削・研削加工を含む社内一貫生産に対応しており、小径シャフトなどの精密部品の試作・量産や、寸法精度、加工条件に関するご相談も承ります。ぜひお気軽にお問い合わせください。