彈簧用不鏽鋼｜SUS301、SUS304、SUS631、SUS632J1、SUS420J2

主要用途

汽車零件(如安全帶)、彈簧、觸覺開關・薄膜開關、手錶零件、文具

製造範圍

鋼種特性

種類	鋼種	特性
奧氏體系	SUS301	具有強加工硬化特性和耐腐蝕性的奧氏體不鏽鋼，是應用範圍廣泛的鋼材。 由於耐腐蝕性強，因此無需電鍍或噴漆等表面處理，即使在惡劣的環境下也能使用。 能承受高達300℃的高溫。 與銅合金彈簧材料相比，由於彈性模量高，密度小，可以減少材料厚度而實現輕量化。 由於是以冷軋方式生產的產品，因此材料的異方性會較明顯。 電阻很高。 焊接和焊錫會較困難。 跟其他彈簧材相比，抗拉強度很高，較不易加工。
	SUS304
沉澱硬化系	SUS631 (17-7PH)	此為沉澱硬化型不鏽鋼的代表性鋼種，透過熱處理可以提高硬度，但流通數量相對稀少，材料較不易取得。 A材（固溶化熱處理）在奧氏體相時較軟，與其他鋼種相比可以進行複雜加工，但須要進行二次熱處理，相對費工費時。 C材（冷軋）經冷軋壓延加工至適當的硬度，與A材相比，無法進行複雜加工，但在最佳狀態下進行熱處理，也可以獲得僅次高碳馬氏體系淬火材料的強度。
	SUS632J1 (15-7PH)	即使在固溶熱處理狀態下，也含有馬氏體相。具有一定強度，無須進行影響異方性的冷加工，所以沉澱硬化熱處理只需進行一次。由於焊接零件強度差異不大，適用於焊接的應用(例如鋼帶)。
馬氏體系	SUS420J2	SUS420J2 碳（C）含量較高，透過淬火回火的熱處理使材料硬化。 在退火狀態下，碳化物成完全球化，易於加工且具有優良的淬火性。 這是最適合耐磨性用途的鋼種。優異的回火性能使其耐熱性佳。 由於金相變態而硬化，與透過冷軋加工硬化的奧氏體系彈簧材料相比，機械和物理性能的各向異性較小。 由於是馬氏體不鏽鋼，跟非鐵系或奧氏體系彈簧材料相比，其彈性模量高，因此用於彈片時可以節省厚度和寬度。

規格

通常按照JIS標準進行製造，其他對應的標準可作為參考。

種類	鋼種	日本	中国 GB		美國		歐盟	國際規格
		JIS G4313	標準號	牌號	UNS	AISI/ASTM	EN	ISO
奧氏體系	SUS301	SUS301	S30110	12Cr17Ni7	S30100	301	1.4319	X5CrNi17-7
	SUS304	SUS304	S30400	06Cr19Ni10	S30400	304	1.4301	X5CrNi18-10
沉澱硬化系	SUS631 (17-7PH)	SUS631	S51770	07Cr17Ni7Al	S17700	631	1.4568	X7CrNiAl17-7
	SUS632J1 (15-7PH)	SUS632J1	－	－	－	－	－	－
馬氏體系	SUS420J2	SUS420J2	S42030	30Cr13	S42000	420	1.4028 1.4034	X30Cr13

化學成分

[mass%]

種類	鋼種	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Mo	Fe	其他
奧氏體系	SUS301	0.15 max	1.00 max	2.00 max	0.045 max	0.030 max	16.00-18.00	6.00-8.00	－	Bal.	－
	SUS304	0.08 max	1.00 max	2.00 max	0.045 max	0.030 max	18.00-20.00	8.00-10.50	－	Bal.	－
沉澱硬化系	SUS631 (17-7PH)	0.09 max	1.00 max	1.00 max	0.040 max	0.030 max	16.00-18.00	6.50-7.75	－	Bal.	Al 0.75-1.5
	SUS632J1 (15-7PH)	0.09 max	1.00-2.00	1.00 max	0.040 max	0.030 max	13.50-5.50	6.50-7.75	－	Bal.	Cu 0.40-1.0 Ti 0.20-0.65
馬氏體系	SUS420J2	0.26-0.40	1.00 max	1.00 max	0.040 max	0.030 max	12.00-14.00	－	－	Bal.	－

物理性質

種類	鋼種	密度 ［g/cm3］	比熱 ［J/(kg・K)］	電阻 ［μΩ・cm］	楊氏模量 ［GPa］	熱膨脹系数 ［×10-6/K］	導熱率 ［W/(m・K)］	熔點 ［℃］	磁性
奧氏體系	SUS301	7.93	502	72	193	16.9 (0-100℃)	16.3	1380-1420	在固溶熱處理狀態下是非磁性的，但通過冷轧壓延會帶有弱磁性。
	SUS304	7.9	502	72	193	17.3 (0-100℃)	16.3	1380-1420	在固溶熱處理狀態下是非磁性的，但通過冷轧壓延會帶有弱磁性。
沉澱硬化系	SUS631 (17-7PH)	7.81	420	79	200	15.3 (0-100℃)	16.3	1414-1447	在固溶熱處理狀態下是非磁性的，但經過加工後會帶有磁性，沉澱硬化處理後會呈現相當強的磁性。
	SUS632J1 (15-7PH)	7.74	502	100	196	10.9 (0-100℃)	15.9 (100℃)	ー	有磁性
馬氏體系	SUS420J2	7.75	460	55	200	10.3 (0-100℃)	24.7	1454-1510	所有狀態下都帶有磁性。

機械性能

鋼種	調質	冷軋壓延狀態				低溫熱處理狀態				折彎加工性
		硬度 ［HV］	抗拉強度 ［MPa］	延伸率 ［%］	彈性極限 ［MPa］	硬度 ［HV］	抗拉強度 ［MPa］	延伸率 ［%］	彈性極限 ［MPa］
SUS301	1/4H	250 min	860 min	25 min	－	253 min	880 min	20 min	－	可折彎至 1tR90°
	1/2H	310 min	930 min	10 min	(315 min)	315 min	960 min	8 min	(390 min)	可折彎至 2tR90°
	3/4H	370 min	1130 min	5 min	(390 min)	380 min	1175 min	4 min	(540 min)	可折彎至 2.5tR90°
	H	430 min	1320 min	－	(490 min)	440 min	1400 min	－	(655 min)	註）可折彎至 4tR90°
	EH	490 min	1570 min	－	(590 min)	505min	1665 min	－	(785 min)	－
	SEH	530 min	1740 min	－	(650 min)	550 min	1840 min	－	(880 min)	－
SUS304	1/2H	250 min	780 min	6 min	(275 min)	255 min	805 min	4 min	(315 min)	可折彎至 2tR90°
	3/4H	310 min	930 min	3 min	(335 min)	320 min	970 min	2 min	(430 min)	可折彎至 2.5tR90°
	H	370 min	1130 min	－	(390 min)	385 min	1195 min	－	(590min)	註）可折彎至 2tR90°

鋼種	最終狀態	調質	原材狀態						沉澱硬化熱處理狀態
			硬度 ［HV］	抗拉強度 ［MPa］	延伸率 ［%］	Ｖ字 彎曲測試	Ｗ字 彎曲測試	熱處理記號	硬度 ［HV］	抗拉強度 ［MPa］	降伏強度 ［MPa］	彈性極限 ［MPa］
SUS631	A材	BA、2B	200 max	1030 max	20 min	R90°	R90°	TH1050	345 min	1140 min	960 min	－
								RH950	392 min	1230 min	1030 min	－
	C材	1/2H	350 min	1080 min	5 min	1.5t R90°	2.0t R90°	CH	380 min	1230 min	880 min	635 min
		3/4H	400 min	1180 min	－	－	－	CH	450 min	1420 min	1080 min	835 min
		H	450 min	1420 min	－	－	－	CH	530 min	1720 min	1320 min	980 min
		EH	480 min	1620 min	－	－	－	CH	560 min	1900 min	1570 min	－

鋼種	調質	原材狀態			沉澱硬化熱處理狀態
		硬度 ［HV］	降伏強度​ ［MPa］	抗拉強度 ［MPa］	硬度 ［HV］	降伏強度​ ［MPa］	抗拉強度 ［MPa］
SUS632J1 （15-7PH）	1/2H	350 max	ー	1000 min	400 min	1250 min	1300 min
	3/4H	420 max	ー	1450 min	480 min	1500 min	1550 min

鋼種	最終狀態	原材狀態			淬火回火後（参考值）
		硬度 ［HV］	抗拉強度 ［MPa］	延伸率 ［%］	硬度 ［HV］	抗拉強度 ［MPa］
SUS420J2	退火處理	160-210	500-700	15-35	350-550	1400-2000
	成品壓延	290-350	800-1100	1-3

SUS304、SUS301的壓延加工和機械性能的相關圖

異方性

彈簧用不鏽鋼經過冷軋加工，使異方性變得明顯。
彈性及異方性會隨著壓延率越高而增強，在量測檢驗時需考量異方性。一般來說，強度（抗拉強度、彈簧極限、降伏強度、彈性模量等）在垂直於壓延方向的異方性最明顯，在平行方向上最弱，延伸率則呈現相反的趨勢。因此，在進行彎曲加工時，彎曲軸盡量保持與壓延方向成直角或至多成45°方向。
此外，強度越高的材料韌性越差，回彈也會越大，因此請在充分考慮加工條件後再使用。

熱處理

低溫退火

SUS301和SUS304在冷軋壓延後即可進行後加工，但如果需要較強的彈性，建議在零件加工後進行約400℃的低溫退火處理。

這種低溫退火需要在加工之後進行，才會增加彈性數值。低溫退火的條件是將材料加熱至400～420℃，並保持1～2小時，以達到最佳性能。根據產品性能、設備及作業條件，也能在200～450℃的範圍內自行調整時間。
材料進行低溫退火，一旦接觸空氣，會在表面形成氧化膜（金黃色），薄膜可以透過稀鹽酸或機械表面處理等方法去除。在400～420℃的低溫退火，雖然可獲得最佳性能，但耐腐蝕性會略微下降，如果在意耐腐蝕性，建議將溫度控制在350℃以下。
材料表面若有油汙殘留或雜質等異物，進行低溫退火，會導致焊漬生成，損害耐腐蝕性，請盡可能保持乾淨。

低溫退火的效果（HT：Heat Treatment)

沉澱硬化熱處理

SUS631和SUS632J1可以通過沉澱硬化熱處理進行硬化。
有關熱處理條件，請参閱下方頁面。

淬火回火

SUS420J2可以通過淬火回火進行硬化。
淬火回火后的硬度如下圖所示。
我們能夠提供已進行淬火回火處理的材料。

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