ステンレス鋼の基礎知識

ステンレス鋼（ステンレススチール）は、鉄にクロムを加えて製造される耐腐食性の高い合金です。その独特の特性から、建築、医療、家庭用品、自動車産業など、さまざまな分野で広く使用されています。この記事では、ステンレス鋼の基礎知識、種類、特性、用途、およびその製造方法について詳しく解説します。

1.ステンレス鋼の基礎構成

ステンレス鋼は主に鉄とクロムで構成されており、クロムの含有量が10.5%以上であることが特徴です。クロムは酸化反応により表面に薄い保護膜（酸化クロム）を形成し、これがステンレス鋼の耐腐食性を提供します。さらに、ニッケルやモリブデンなどの他の元素を添加することで、特定の特性を強化することもできます。

主な元素の役割

• クロム（Cr）:耐食性を向上させ、ステンレスの硬度を高めます。
• ニッケル（Ni）:耐食性と加工性を向上させます。また、ステンレス鋼の靱性と延性を向上させる効果もあります。
• モリブデン(Mo):塩水や酸などの激しい環境下での耐食性を向上させます。
• 炭素(C):硬度と強度を高めますが、過剰な炭素は耐食性を低下させることがあります。

2.ステンレス鋼の種類

ステンレス鋼は、その組成と結晶構造に基づいていくつかの主要なグループに分類されます。主な分類は以下のとおりです。

オーステナイト系ステンレス鋼

オーステナイト系ステンレス鋼は、クロムとニッケルを豊富に含むため、特に耐食性と耐熱性に優れています。この特性により、医療機器や自動車部品、化学装置の部品など、幅広い産業で利用されています。特にSUS304やSUS316などの鋼種は、耐食性が高く、さまざまな環境下でも安定した性能を発揮します。これにより、オーステナイト系は多くの製品において標準的な選択肢となっています。

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、主にクロムを成分とし、磁性を持つ特性があります。このため、加工性が高く、特に自動車部品や厨房器具などの用途に適しています。代表的な鋼種であるSUS430は、コストパフォーマンスに優れ、耐食性も一定程度確保されていますが、オーステナイト系に比べるとサビやすい点には注意が必要です。したがって、使用環境に応じた選定が重要です。

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、クロムの含有量が比較的少なく、炭素が多く添加されているため、焼入れによって高い強度を得ることができます。この特性により、特に耐摩耗性が求められる部品、例えば軸受けやベアリングなどに多く使用されます。代表的な鋼種であるSUS440Cは、硬度が高く、耐食性も一定程度持ち合わせているため、工業用途において非常に重宝されています。

デュプレックス系ステンレス鋼

デュプレックス系ステンレス鋼は、オーステナイトとフェライトの特性を併せ持つため、耐孔食性に優れています。この特性は、特に海洋環境や化学プラントなど、過酷な条件下での使用に適しており、SUS329J1などの鋼種が代表的です。デュプレックス系は、耐食性と強度のバランスが良く、さまざまな産業での利用が期待されています。特に、腐食が懸念される環境での部品選定において、重要な選択肢となります。

硬化系ステンレス鋼

硬化系ステンレス鋼は、強度と耐食性のバランスが非常に良好で、特に航空機部品や高強度を要求される構造物に多く使用されています。SUS630などの鋼種は、特定の熱処理によって非常に高い強度を持つことができ、宇宙分野でもその利用が増加しています。このように、析出硬化系は高性能な材料として、特に厳しい条件下での信頼性が求められる用途において重要な役割を果たしています。

4.ステンレスの錆びを防ぐための対策方法

ステンレスの錆びを防ぐためには、以下の対策方法があります。

• 適切な種類のステンレスを選ぶ:使用する環境に合った、錆びにくい種類のステンレスを選ぶことが重要です。
• 定期的な洗浄と乾燥:ステンレス表面に汚れや水分が残っていると、錆びの原因となります。定期的に洗浄し、しっかりと乾燥させることが大切です。
• 傷をつけない:ステンレス表面に傷をつけると、不動態皮膜が損傷し、錆びやすくなってしまいます。研磨剤入りの洗剤や、硬いたわしなどは使用しないようにしましょう。
• 塩素や酸性・アルカリ性の溶液に触れない:塩素や酸性・アルカリ性の溶液は、ステンレスを錆びさせる可能性があります。これらの溶液に触れないように、あるいは触れた場合はすぐに水で洗い流すようにしましょう。
• 定期的に表面処理を行う:定期的に研磨やパシペート処理を行うことで、不動態皮膜を修復し、錆びを防ぐことができる。

5.種類や環境に合わせた具体的な対策方法

上記の基本的な対策方法に加え、種類や環境に合わせた具体的な対策方法もいくつかあります。

• 塩素や塩分が多い環境:塩素や塩分が多い環境では、塩素除去剤を使用したり、ステンレス表面に防錆被膜を形成するコーティングを施したりすることで、錆びを防ぐことができます。
• 酸性やアルカリ性の強い溶液が多い環境:酸性やアルカリ性の強い溶液が多い環境では、耐酸性・耐アルカリ性の高いステンレスを選ぶ

この記事の著者は

株式会社 小池テクノ　代表取締役社長
大橋　一友
毒物劇物取扱責任者
水質関係第二種公害防止管理者
特定化学物質及び四アルキル鉛等作業主任者
化学物質管理者
特別管理産業廃棄物管理責任者
危険物取扱者乙種4類