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SUS304とは？板厚規格・比重と用途を解説

機械工学 機械工学-材料

SUS304 は、ステンレス鋼のなかで最も広く使われているオーステナイト系の代表鋼種です。
耐食性・加工性・溶接性のバランスに優れ、食品機器から化学プラントまで幅広い分野で採用されています。

本記事では、SUS304 の化学成分や機械的性質、板厚規格、2B 仕上げの意味、比重を用いた重量計算、磁性の有無、そして主な用途までを体系的に解説します。
設計・調達の判断材料として活用してください。

1. SUS304とは

SUS304 は、JIS G 4305（冷間圧延）および JIS G 4304（熱間圧延）で規定されるオーステナイト系ステンレス鋼です。

「SUS」はSteel Use Stainless の略で、304 は AISI（米国鉄鋼協会）の鋼種番号に由来します。

 

SUS304 の基本組成は 18%Cr-8%Ni であり、いわゆる「18-8 ステンレス」と呼ばれるグループの中核をなす鋼種です。

クロムが不動態皮膜を形成して耐食性を確保し、ニッケルがオーステナイト組織を安定化させる役割を果たしています。

 

オーステナイト系ステンレス鋼は面心立方格子（FCC）構造を持ち、この結晶構造が優れた延性・靱性・低温特性の根源となっています。

SUS304 は固溶化熱処理（1010〜1150℃ に加熱後、急冷）の状態で使用するのが基本であり、この処理によって炭化物を固溶させ、耐食性と加工性を最大限に引き出します。

 

固溶化熱処理温度は JIS では次のように規定されています。

T_{\text{sol}} = 1010 \sim 1150 \, ^\circ\text{C}（急冷）

 

SUS304 の派生鋼種として、低炭素タイプの SUS304L（C ≤ 0.030%）があります。

SUS304L は溶接時の粒界腐食感受性を低減させた鋼種であり、厚板の溶接構造物や長期間の高温環境で使用する場合に選定されます。

 

2. SUS304の化学成分と規格

SUS304 の化学成分は JIS G 4305:2021 によって次のとおり規定されています。

 

元素 規格値（mass%）
C（炭素） ≤ 0.08
Si（ケイ素） ≤ 1.00
Mn（マンガン） ≤ 2.00
P（リン） ≤ 0.045
S（硫黄） ≤ 0.030
Cr（クロム） 18.00〜20.00
Ni（ニッケル） 8.00〜10.50

 

この成分バランスを理解するうえで重要なのが、クロム当量とニッケル当量の概念です。

シェフラー線図で用いられるクロム当量 Cr_{\text{eq}} とニッケル当量 Ni_{\text{eq}} は次の式で算出されます。

 

Cr_{\text{eq}} = Cr + Mo + 1.5 \, Si

Ni_{\text{eq}} = Ni + 30 \, C + 0.5 \, Mn

 

SUS304 の代表的な成分値（Cr=18.2, Ni=8.5, C=0.05, Si=0.5, Mn=1.0, Mo=0）を代入すると、次のようになります。

 

Cr_{\text{eq}} = 18.2 + 0 + 1.5 \times 0.5 = 18.95

Ni_{\text{eq}} = 8.5 + 30 \times 0.05 + 0.5 \times 1.0 = 10.5

 

この値をシェフラー線図にプロットすると、SUS304 は完全オーステナイト領域に位置することが確認できます。

ただし、オーステナイト領域の境界に近い成分バランスの場合は、溶接金属中にデルタフェライトが数%含まれることがあり、これは溶接割れの防止に有効とされています。

 

耐孔食性の指標である PREN（Pitting Resistance Equivalent Number）は次の式で求められます。

 

PREN = Cr + 3.3 \, Mo + 16 \, N

 

SUS304 は Mo を含まないため、PREN は約 18〜20 程度にとどまります。

塩化物環境での耐孔食性を重視する場合は、Mo を 2〜3% 含む SUS316（PREN ≈ 25）の選定を検討する必要があります。

 

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3. SUS304の機械的性質

SUS304 の固溶化熱処理状態における機械的性質は、JIS G 4305 で次のとおり規定されています。

 

項目 規格値
耐力（0.2% 耐力） ≥ 205 N/mm²
引張強さ ≥ 520 N/mm²
伸び ≥ 40%
絞り ≥ 60%
硬さ ≤ 187 HBW（≤ 90 HRB）

 

SUS304 の大きな特徴は、加工硬化が著しいことです。

冷間加工を加えると、オーステナイト組織の一部が加工誘起マルテンサイトに変態し、硬さが大幅に上昇します。

 

冷間圧延率と硬さの関係は、おおむね次の経験式で近似できます。

 

HV \approx 150 + 4.5 \times R \quad (R:\text{圧延率} \lbrack \% \rbrack)

 

たとえば圧延率 40% では HV \approx 150 + 4.5 \times 40 = 330 となり、固溶化熱処理状態の約 150 HV から大幅に上昇します。

この加工硬化特性は、ばね材や高強度部品に活用される一方、深絞り加工では金型への負荷増大や割れの原因となるため注意が必要です。

 

SUS304 のヤング率は約 193 GPa であり、炭素鋼（約 206 GPa）と比較するとやや低い値です。

線膨張係数は \alpha = 17.3 \times 10^{-6} \, / \text{K} であり、炭素鋼（約 11.7 \times 10^{-6} \, / \text{K}）の約 1.5 倍と大きいため、溶接構造物や拘束条件の厳しい設計では熱変形に注意する必要があります。

 

温度変化による伸び量は次の式で計算されます。

 

\Delta L = \alpha \times L_0 \times \Delta T

 

たとえば、長さ 1 m の SUS304 部材が 100℃ 上昇した場合の伸びは次のようになります。

 

\Delta L = 17.3 \times 10^{-6} \times 1000 \times 100 = 1.73 \, \text{mm}

 

この値は炭素鋼の同条件（約 1.17 mm）と比べて約 48% 大きくなります。

配管設計やプラント設計では、この熱膨張差を考慮した伸縮継手やスライド支持の設計が不可欠です。

 

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4. SUS304の板厚規格

SUS304 の板厚規格は、製造方法によって冷間圧延材と熱間圧延材に大別されます。

 

冷間圧延材（JIS G 4305）

冷間圧延ステンレス鋼板は、板厚 6 mm 以下の薄板に適用される規格です。

標準的な板厚は次のとおりです。

 

0.3 / 0.4 / 0.5 / 0.6 / 0.8 / 1.0 / 1.2 / 1.5 / 2.0 / 2.5 / 3.0 / 4.0 / 5.0 / 6.0 mm

 

このうち、市場流通性が特に高い板厚は 0.5 mm、0.8 mm、1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm、3.0 mm です。

板厚公差は板幅との組み合わせで規定されており、たとえば板厚 1.0 mm・幅 1250 mm 未満の場合は ±0.09 mm です。

 

熱間圧延材（JIS G 4304）

熱間圧延ステンレス鋼板は、板厚 3 mm 以上の中厚板・厚板に適用される規格です。

標準的な板厚は次のとおりです。

 

3.0 / 4.0 / 5.0 / 6.0 / 8.0 / 10 / 12 / 15 / 20 / 25 / 30 / 40 / 50 mm

 

板厚 3〜6 mm の範囲は冷間圧延材と熱間圧延材の両方が流通しており、表面仕上げや用途に応じて使い分けます。

一般に、表面品質を重視する用途では冷間圧延材（2B 仕上げ）、構造用途では熱間圧延材（No.1 仕上げ）が選定されます。

 

板の標準サイズ（定尺）は次の 2 種類が一般的です。

 

呼称 サイズ 用途
サブロク 3×6 尺（914×1829 mm） 板金加工・装飾
シハチ 4×8 尺（1219×2438 mm） タンク・構造物

 

メーターサイズ（1000×2000 mm、1250×2500 mm）も広く流通しており、歩留まりを考慮して最適なサイズを選定することがコスト低減の基本です。

 

5. 2B仕上げとは

SUS304 の板材を調達する際に最も頻繁に目にするのが「2B 仕上げ」という表面仕上げの指定です。

2B は冷間圧延ステンレス鋼板の表面仕上げ記号であり、JIS G 4305 で規定されています。

 

2B 仕上げの製造工程は次のとおりです。

 

冷間圧延 → 熱処理（固溶化処理）→ 酸洗 → 調質圧延（スキンパス）

 

最終工程の調質圧延（スキンパス）により、適度な光沢と平滑な表面が得られます。

表面粗さは一般に Ra 0.1〜0.5 μm 程度であり、汎用的な外観品質と加工適性を両立した仕上げです。

 

SUS304 で使用される主な表面仕上げを比較すると次のようになります。

記号 仕上げ名 製造工程 特徴
No.1 熱間圧延仕上げ 熱延→熱処理→酸洗 銀白色、粗い表面
2B 冷間圧延仕上げ 冷延→熱処理→酸洗→調質圧延 適度な光沢、最も一般的
BA 光輝焼鈍仕上げ 冷延→光輝焼鈍→調質圧延 鏡面に近い光沢
No.4 研磨仕上げ 150〜180 番研磨 ヘアライン状の研磨目
#400 鏡面研磨 400 番バフ研磨 鏡面仕上げ

2B 仕上げは表面が平滑で洗浄しやすいため、食品機器・厨房機器・化学装置の素材として最も広く採用されています。

外観意匠性が求められる建築用途では No.4（ヘアライン）や BA 仕上げが、衛生性を極めて重視する製薬・半導体分野では電解研磨が選定されます。

 

6. SUS304の比重と重量計算

SUS304 の密度（比重）は JIS で次のとおり規定されています。

 

\rho = 7.93 \, \text{g/cm}^3 = 7930 \, \text{kg/m}^3

 

この値は炭素鋼（約 7.85 g/cm³）と比較して約 1% 大きい程度であり、重量的にはほぼ同等と考えて差し支えありません。

一方、アルミニウム合金（約 2.70 g/cm³）と比較すると約 2.9 倍の重さになります。

 

板材の質量は次の式で計算できます。

 

W = \rho \times t \times B \times L

 

ここで、 W は質量 \lbrack \text{kg} \rbrack、 \rho は密度 \lbrack \text{kg/m}^3 \rbrack、 t は板厚 \lbrack \text{m} \rbrack、 B は板幅 \lbrack \text{m} \rbrack、 L は板長さ \lbrack \text{m} \rbrack です。

 

実務では、単位面積あたりの質量（理論質量）がよく用いられます。

 

w = \rho \times t = 7.93 \times t \quad \lbrack \text{kg/m}^2 \rbrack \quad (t: \text{mm})

 

計算例

板厚 3 mm のシハチ板（1219×2438 mm）の質量を求めます。

 

W = 7930 \times 0.003 \times 1.219 \times 2.438

= 7930 \times 0.003 \times 2.972

= 70.7 \, \text{kg}

 

このように、板厚 3 mm のシハチ板でも約 70 kg になるため、搬送・取り扱い時の安全対策が必要です。

主要な板厚ごとの単位面積あたり質量は次のとおりです。

 

板厚 [mm] 理論質量 [kg/m²]
0.5 3.97
1.0 7.93
1.5 11.9
2.0 15.9
3.0 23.8
5.0 39.7
10 79.3

 

7. SUS304の磁性

SUS304 は「非磁性」として知られていますが、厳密には「常磁性」であり、強磁性ではないものの、わずかに磁場の影響を受けます。

固溶化熱処理状態では透磁率が 1.02 以下であり、実用上は非磁性材料として扱えます。

 

しかし、冷間加工を行うと状況が変わります。

SUS304 のオーステナイト組織は準安定であり、冷間加工によって加工誘起マルテンサイト変態が起こります。

マルテンサイトは体心立方格子（BCC）構造を持つ強磁性相であるため、冷間加工を受けた SUS304 は磁石に引き付けられるようになります。

 

加工誘起マルテンサイトの生成量は、ニッケル当量と加工度に大きく依存します。

マルテンサイト変態開始温度 M_d は次の式で概算できます。

 

M_{d(30/50)} = 551 - 462(C + N) - 9.2 \, Si - 8.1 \, Mn - 13.7 \, Cr - 29(Ni + Cu) - 18.5 \, Mo \quad \lbrack ^\circ\text{C} \rbrack

 

この M_{d(30/50)} は、30% の引張変形で組織の 50% がマルテンサイトに変態する温度を意味します。

SUS304 の代表成分で計算すると M_{d(30/50)} は室温付近となるため、常温での冷間加工でマルテンサイトが生成しやすいことがわかります。

 

磁性が問題となる用途（MRI 室の機器、電磁弁のハウジングなど）では、以下の対策が考えられます。

 

・ニッケル含有量の多い SUS316 や SUS310S を選定する

・冷間加工後に再固溶化熱処理を行い、マルテンサイトをオーステナイトに戻す

・加工度を抑えた設計にする

 

8. SUS304の用途と選定

SUS304 は耐食性・加工性・コストのバランスに優れているため、ステンレス鋼の消費量の約 60% を占める最も汎用的な鋼種です。

主な用途を分野別に整理すると次のようになります。

 

分野 主な用途 選定理由
食品・厨房 シンク、調理台、タンク 耐食性、衛生性
化学プラント 配管、熱交換器、反応容器 耐薬品性、溶接性
建築・装飾 手すり、カーテンウォール 外観、耐候性
自動車 排気系部品、装飾モール 耐熱性、外観
医療・製薬 器具、クリーンルーム機器 衛生性、耐薬品性

 

SUS304 の選定上の注意点

SUS304 は万能ではなく、以下の環境では他の鋼種を検討する必要があります。

 

塩化物環境（海水、融雪剤）では、応力腐食割れ（SCC）のリスクがあります。

SCC が懸念される場合は、SUS316L やフェライト系の SUS444、二相ステンレス鋼の採用を検討してください。

 

高温環境（500℃ 以上の連続使用）では、鋭敏化（粒界に Cr 炭化物が析出し耐食性が低下する現象）が問題となります。

鋭敏化温度域は概ね次の範囲です。

 

T_{\text{sens}} = 450 \sim 850 \, ^\circ\text{C}

 

この温度域で長時間保持される環境では、低炭素タイプの SUS304L、または安定化ステンレス鋼の SUS321（Ti 添加）を選定するのが設計の基本です。

 

SUS304 と他のステンレス鋼との使い分けを整理すると次のようになります。

環境・要求 推奨鋼種 理由
一般環境 SUS304 コストと性能のバランス
溶接構造（厚板） SUS304L 粒界腐食防止
塩化物環境 SUS316 / 316L 耐孔食性・耐SCC性
高温連続使用 SUS310S 耐酸化性
コスト重視（弱腐食） SUS430 Ni フリーで低価格

材料選定では、使用環境の腐食因子（温度・pH・塩化物濃度）と要求される応力-ひずみ特性を総合的に評価し、適切な鋼種を選ぶことが重要です。

 

まとめ

本記事では、SUS304 の化学成分、機械的性質、板厚規格、2B 仕上げの意味、比重と重量計算、磁性の特徴、そして用途と選定上の注意点を解説しました。

 

SUS304 は 18%Cr-8%Ni のオーステナイト系ステンレス鋼であり、耐食性・加工性・溶接性のバランスに優れた最も汎用的な鋼種です。

密度は 7.93 g/cm³ で、板材の重量計算では単位面積あたりの理論質量を用いると実務的に便利です。

 

板厚規格は冷間圧延材（JIS G 4305）で 0.3〜6.0 mm、熱間圧延材（JIS G 4304）で 3〜50 mm が標準であり、2B 仕上げが最も一般的な表面仕上げです。

磁性については、固溶化処理状態では実用上非磁性ですが、冷間加工により加工誘起マルテンサイトが生成すると磁性を帯びる点に注意が必要です。

 

塩化物環境や高温連続使用では SUS304 の限界を理解し、SUS316L や SUS310S など適切な代替鋼種を検討することが、信頼性の高い設計の第一歩です。

本記事の内容を、材料選定と設計判断の参考としてご活用ください。