ステンレス鋼を理解する：種類と優れた耐食性

建設業、家庭、電力、建築など、幅広い用途を持つ材料について語るとき、真っ先に思い浮かぶのがステンレス鋼です。間違いなく、ステンレス鋼は現代社会で多くの用途を持っています。しかし、人々が知らないこともたくさんあります。ステンレス鋼製のカトラリーがたくさんあることは誰でも言えます。しかし、多くの製品に使われているさまざまなステンレス鋼の種類について知っている人は多くありません。

本記事では、ステンレス鋼について理解を深めていただきます。これには、さまざまなステンレス鋼の種類、ステンレス鋼の構成成分、なぜステンレス鋼が「ステンレス（錆びない）」なのか、その他の事項が含まれます。

ステンレス鋼とは？

多くの分野でさまざまな用途を持つ一般的な金属の一つがステンレス鋼です。この目的のために理想的な多くの特性を持っています。例えば、防錆・防汚性です。ステンレス鋼は、鉄にクロムを添加したことで偶然発見されました。鉄や鋼などの他の金属・合金と比較すると、他の利点もあります。ここでは、これら3つの特性、関係性、違いについて知ることができます。

鉄

鉄はクロム色の硬く延性のある金属です。原子番号は26で、強磁性金属に分類されます。強磁性は、一部の金属が磁石として振る舞い、他の金属を引き付ける性質を示す条件です。

鉄は主に赤鉄鉱（ヘマタイト）鉱石から得られます。抽出と精製プロセスによって、さまざまな種類の鉄があります。銑鉄（ピッグアイアン）は最も不純物の多い鉄の形態です。銑鉄から鋳鉄、鍛鉄など他の種類が派生します。これら3つの違いは、含有する炭素の割合に基づきます。鍛鉄が3つの中で最も純粋な形態です。

鋼

鋼も鋳鉄から作られます。しかし、前述の鉄の3種類とは異なり、鋼は合金（異なる元素の混合物）です。鉄は天然元素で、これに炭素を合わせると鋼になります。鋼には約2.14%の炭素が含まれ、これが鉄よりも優れた強度と耐久性をもたらします。

ステンレス鋼

多くの人が知っていることとは異なり、ステンレス鋼は単一の実体ではありません。代わりに、多くのものを含む単一の広い実体です。ステンレス鋼は、少なくとも11%のクロムを含む合金です。この組成により、ステンレス鋼は錆びず、耐熱性があります。ステンレス鋼の種類によって、炭素（0.03〜1.00%）、窒素、ケイ素、硫黄、ニオブ、モリブデンなどの他の元素を含むことがあります。

ステンレス鋼の特性

• 耐食性

これが多くの人が製品にステンレス鋼を使用する理由です。防食特性により、ステンレス鋼製品は長持ちします。

• 強度

ステンレス鋼製品は巨大な引張強度を持ちます。したがって、巨大な重量を支えられます。ステンレス鋼の種類によっては、より高い引張強度を持つものがあり、より多くの重量を支えられます。

• 耐温性

ステンレス鋼は種類によって高い耐温性を持ちます。最終的に溶けますが、溶けるまでかなりの熱に耐えられます。

鉄、鋼、ステンレス鋼の違い

3つの金属タイプの主な違いは、組成、物理的属性、機能です。鉄は元素であり、他の2つは合金です。合金であるため、鋼とステンレス鋼には鉄には見られない物理的特性があります。例えば、鋼は炭素と混合されているため鉄より強いです。ステンレス鋼は、他の2つにはないクロムの存在により、耐熱性と防錆特性を持ちます。

金属の錆びの基礎

錆について私たちがよく知っていることの一つは、一部の金属部分が赤茶色に変色することです。このカテゴリーにいるなら、状況の完全な知識を持っていません。錆が緑色になることも知っていますか？ それはすべて、錆を引き起こす材料によります。

錆とは何か、なぜ金属は錆びるのか？

私たち全員が金属とよく関わっているため、ほぼすべての人が以前に錆を経験しています。錆は酸化鉄としても知られる化合物で、金属の酸化により形成されます。多くの人が錆を金属の赤茶色変色として知っていますが、塩素を含む領域で金属の酸化が起こると緑色になることもあります。これは水中柱に使用される金属部品で見られます。

錆びは火と同様の酸化プロセスですが、酸素存在下で炎なしでより遅い速度で起こります。鉄であろうとその合金であろうと、鉄の部分が酸素にさらされれば錆びます。他の物質が反応速度を増加させます。例えば、水と塩はプロセスの触媒として作用します。

金属錆びの結果

錆びは多くの結果をもたらす劣化プロセスです。以下は、それを引き起こす条件を排除すべき理由です。

– 摩擦を増加させる

わずかな摩擦しか必要としない建設部品において、金属部品の錆は摩擦レベルを高めます。したがって、金属部品同士が互いに滑れなくなります。

– 製品品質を低下させる

錆は金属を劣化させます。したがって、時間とともにそのような部品の品質が低下します。例として、錆により穴が開いた車の外装ボディが挙げられます。

– 磁気特性を低下させる

鉄は強磁性元素です。しかし、酸化鉄への酸化により、磁気特性は失われます。

– 電気伝導度を低下させる

鉄は優れた電気伝導能力を持ちます。しかし、錆びるとその能力は失われます。これは錆が絶縁体だからです。

何がステンレス鋼を「ステンレス」にするのか？

ステンレス鋼が鋼から来て、間違いなく鉄から来ているなら、なぜ錆びた後にも汚れを出さないのか？ 鉄の部分を持つものは、手入れしなければ錆びると期待されます。しかし、ステンレス鋼はその名に恥じません。何がステンレス鋼をステンレスにするのか。それは組成にあります。

ステンレス鋼はクロム（>11%）を含み、これが鋼の表面に酸化皮膜（Cr₂O₃）を形成します。この酸化物は不動態皮膜として働き、ステンレス鋼に防錆特性と、汚れたり変色したりしない表面を与えます。

ステンレス鋼の用途

ステンレス鋼は、主に防錆・防汚特性に基づいて幅広い用途を持っています。以下に主要な用途をいくつか示します。

・ キッチン用品

これはステンレス鋼の最も人気のある用途の一つです。ほぼすべての家庭に、ステンレス鋼製のカトラリーやキッチン用品が少なくとも1セットあります。ステンレス鋼が多くのキッチン用品の材料として使われるのは、汚れにくいからです。したがって、美観と性能の両面で優れています。

・ 医療機器

防錆・防汚特性により、ステンレス鋼は医療器具の製造に使用されます。抗菌性があり、多くの洗浄液と反応しないため、洗浄と滅菌が容易です。止血鉗子、手術用インプラント、仮歯などの製品に使用されます。

・ 食品とケータリング

ステンレス鋼は、食品の特性に影響を与えないため、食品とケータリングで使用される製品の製造に用いられます。耐食性と易洗浄性により、微生物を寄せ付けないため、理想的です。

・ 車両

ステンレス鋼は、防錆とその他の特性により、多くの車両の一部となっています。例えば、自動車と列車に防錆のために使用されます。軽量特性と組み合わせると、航空機製造の重要な部分となります。

ステンレス鋼の種類

多くの人が知らないことですが、ステンレス鋼にはさまざまな種類があります。ほとんどの人は、ステンレス鋼を多くの方法で使われる単一の実体としてのみ知っています。しかし、そうではありません。以下に示すさまざまなステンレス鋼の種類は、成分の組成に基づいています。以下に主要なステンレス鋼の種類を示します：

・ オーステナイト系ステンレス鋼

これは最も一般的なステンレス鋼のタイプです。非常に高いニッケル含有量を持ち、クロム、窒素、モリブデンなどの他の元素と組み合わされています。オーステナイト系鋼は溶接性、耐久性、延性、耐食性に優れます。キッチン用品や貯蔵要素の製造に使用されます。しかし、非常に高価です。一般的なオーステナイト系ステンレス鋼は、SUS304と904L（N08904）合金です。

・ フェライト系ステンレス鋼

フェライト系ステンレス鋼は、他のステンレス鋼タイプよりも炭素量が少ない（最大0.10%）です。しかし、大量のクロムとモリブデンを含みます。このステンレス鋼は強磁性で高い防食特性を持ちます。したがって、それらの特性を必要とする製品の製造に使用されます。これにはキッチン調理器具と産業用エンティティが含まれます。一般的なフェライト系ステンレス鋼合金はSUS430とSUS434です。

・ 二相（デュプレックス）ステンレス鋼

二相ステンレス鋼は、フェライト系とオーステナイト系ステンレス鋼を組み合わせたものです。したがって、両方のステンレス鋼タイプから特性を発現します。安価で高い防食特性を持ちます。その結果、主に海底石油産業で使用されます。

少し延性と溶接性があり、使用できるコンポーネントの数が減ります。一般的な二相ステンレス鋼は、S31803とS32205ステンレス鋼です。

・ マルテンサイト系ステンレス鋼

マルテンサイト系ステンレス鋼はフェライト系ステンレス鋼に似ています。しかし、フェライト系とは異なり、マルテンサイト系ステンレス鋼はより高い炭素割合（>1%）を持ちます。この特性により、硬く、防錆、耐久性があり、そのような特性が求められる状況に最適です。バルブやポンプの製造に使用されているのが見られます。一般的なマルテンサイト系ステンレス鋼材料は、SUS431と420S45合金です。

・ 析出硬化系

このステンレス鋼タイプは、銅、ニオブ、アルミニウムなどの元素添加により非常に強靭です。また、標準的なオーステナイト系ステンレス鋼タイプと比較可能な他のステンレス鋼特性も持ちます。

結論

その特性により、ステンレス鋼は現代世界の多くの側面で大きな部分を占めています。主要な特性の中でも、防錆特性が鉄や鋼などの他の金属よりも優位に立たせています。本記事では、鉄、鋼、ステンレス鋼の違いを示しました。また、さまざまなステンレス鋼の種類と、何がステンレス鋼をステンレスにするのかを示しました。

ステンレス鋼の使用には、そのさまざまな種類と入手可能性の理解が伴います。これら2つの特性に基づき、3Dプリント、CNC加工、板金加工などで製品を製造するなら、RapidDirectが最良の選択です。当社では、スムーズな製造オペレーション、カスタマーサービス、高品質・低価格を体験できます。

よくある質問

ステンレス鋼は鉄と炭素の合金で、クロム（少なくとも11%）、窒素、ケイ素、硫黄、ニオブ、モリブデンなどの他の元素を含みます。これらの元素が防錆・防汚などの特性をもたらします。

多くの人にとってステンレス鋼は単一の実体です。しかし、そうではありません。主要なステンレス鋼の4種類は、マルテンサイト系、オーステナイト系、二相系、フェライト系です。それぞれ固有の特性と用途を持ち、上記で説明しました。