ステンレス鋼に関する一般的な知識

ステンレス鋼に関する一般的な知識

鋼は、炭素含有量が0.02%から2.11%までの鉄と炭素の合金の総称です。2.11%を超える部分は鉄です。

鋼の化学組成は多岐にわたります。炭素のみを含む鋼は炭素鋼または普通鋼と呼ばれます。鋼の製錬工程では、鋼の特性を向上させるために、クロム、ニッケル、マンガン、シリコン、チタン、モリブデンなどの合金元素が添加されることもあります。

ステンレス鋼は、錆びにくく、耐腐食性に優れた鋼で、クロム含有量が10.5％以上、炭素含有量が1.2％以下の鋼です。

   1. ステンレスは錆びないですか？

ステンレス鋼の表面に茶色の錆びの斑点（点）が現れると、人々は驚きます。ステンレス鋼は錆びないと思っているのです。錆びはステンレス鋼ではありません。鋼材の品質の問題かもしれません。実は、これはステンレス鋼に対する理解不足からくる一方的な誤った見方です。ステンレス鋼は特定の条件下では錆びます。ステンレス鋼は大気酸化に耐える能力、つまり耐錆性を備えており、酸、アルカリ、塩分を含む媒体での腐食に耐える能力、つまり耐食性も備えています。しかし、その耐食性は、その化学組成、相互状態、使用条件、環境媒体の種類によって異なります。例えば、304材は乾燥した清浄な雰囲気の中では絶対に優れた耐食性を発揮しますが、沿岸地域に移動すると、塩分を多く含む海霧の中ですぐに錆びてしまいます。したがって、どんな種類のステンレス鋼でも、いつでも腐食や錆に耐えられるわけではありません。ステンレス鋼は、表面に極めて薄く、強固で緻密な安定したクロムを主体とした酸化物膜（保護膜）を形成し、酸素原子の浸透と酸化を防ぎ、耐腐食性を獲得しています。しかし、何らかの原因でこの膜が継続的に損傷を受けると、空気中や液体中の酸​​素原子が浸透し続けたり、金属中の鉄原子が分離し続けたりして、遊離した酸化鉄が形成され、金属表面も継続的に腐食されていきます。

2. 錆びにくいステンレスとはどのようなものですか？

ステンレス鋼の腐食に影響を与える主な要因は 3 つあります。

1) 合金元素の含有量

一般的に、クロム含有量が10.5%の鋼は錆びにくいとされています。クロムとニッケルの含有量が多いほど、耐食性は向上します。例えば、304材のニッケル含有量は8%～10%、クロム含有量は18%～20%です。このようなステンレス鋼は通常の状況下では錆びません。

2) 生産企業の製錬プロセス

生産企業の製錬工程もステンレス鋼の耐食性に影響を与えます。優れた製錬技術、先進的な設備、そして先進的な技術を備えた大型ステンレス鋼工場は、合金元素の制御、不純物の除去、ビレット冷却温度の制御といった面で高い信頼性を確保できます。そのため、製品の品質は安定しており、信頼性が高く、内部品質も良好で、錆びにくいという利点があります。一方、一部の小規模な製鋼工場は設備と技術が遅れているため、製錬工程で不純物を除去できず、必然的に錆びてしまいます。

3) 外部環境

乾燥した気候と良好な換気環境は錆びにくいですが、湿度が高い、雨が続く、空気中の酸性・アルカリ性が高いなどの環境は錆びやすいです。304ステンレス鋼は、周囲の環境が劣悪すぎると錆びてしまいます。

 3. ステンレス鋼の錆びた部分をどう処理しますか?

1) 化学的方法

酸洗浄ペーストまたはスプレーを使用して、錆びた部品を再び不動態化させ、酸化クロム皮膜を形成させ、耐食性を回復させます。酸洗浄後は、汚染物質や酸の残留物をすべて除去するために、きれいな水で十分にすすぐことが非常に重要です。すべての処理後、研磨機で再研磨し、研磨ワックスで密封します。軽度の錆びがある場合は、ガソリンとエンジンオイルを1:1で混合したものを清潔な布で拭き取ることもできます。

2) 機械的方法

ブラスト洗浄、ガラスまたはセラミック粒子を用いたショットブラスト、消滅処理、ブラッシング、研磨。機械的方法により、以前に除去した材料、研磨材、または消滅させた材料による汚染を拭き取ることができます。あらゆる種類の汚染、特に異物の鉄粒子は、特に湿気の多い環境では腐食源となる可能性があります。したがって、機械的に洗浄した表面は、乾いた状態で正式に洗浄する必要があります。機械的方法の使用は表面を洗浄することしかできず、材料自体の耐食性を変えることはできません。したがって、機械的洗浄後に研磨装置で再研磨し、研磨ワックスでシールすることをお勧めします。

4. ステンレス鋼は磁石で判別できますか？

多くの人がステンレスやステンレス製品を買いに行くときに、小さな磁石を持っていきます。商品を見て、「良いステンレスとは磁石に吸着しないもの。磁性がなければ錆びない」と考えがちですが、実はこれは誤った認識です。

非磁性ステンレス鋼帯は、その組織によって決まります。溶鋼の凝固過程において、凝固温度の違いにより、「フェライト」、「オーステナイト」、「マルテンサイト」といった異なる組織を持つステンレス鋼が形成されます。このうち、「フェライト」と「マルテンサイト」のステンレス鋼は磁性を有します。「オーステナイト系」ステンレス鋼は優れた総合的な機械的特性と溶接性を有しますが、「フェライト系」ステンレス鋼は磁性を有し、耐食性においてのみ「オーステナイト系」ステンレス鋼よりも優れています。

現在、市場に流通しているマンガン含有量が高くニッケル含有量が低い、いわゆる200系や300系のステンレス鋼も磁性を有していませんが、その性能はニッケル含有量の高い304鋼の性能には遠く及びません。それどころか、304鋼も伸張、焼鈍、研磨、鋳造などの加工を経ると微小磁性を帯びてきます。したがって、磁性のないステンレス鋼を基準にステンレス鋼の長所と短所を判断するのは誤解であり、非科学的です。

5. よく使われるステンレス鋼のブランドは何ですか?

201：ニッケルステンレス鋼の代わりにマンガンステンレス鋼が使用され、一定の耐酸性・耐アルカリ性、高密度、研磨性、無気泡性を備えています。時計ケース、装飾管、工業用管、その他の浅絞り製品に使用されます。

202：低ニッケル高マンガンステンレス鋼に属し、ニッケルとマンガン含有量は約8%です。腐食が弱い条件下では、304の代替として優れたコストパフォーマンスを発揮します。主に建築装飾、高速道路のガードレール、土木工事、ガラス手すり、高速道路設備などに使用されます。

304: 一般的なステンレス鋼で、耐食性、耐熱性、低温強度、機械的性質に優れ、靭性も高いため、食品業界、医療業界、工業、化学業界、家庭装飾業界で使用されています。

304L: 低炭素 304 ステンレス鋼。耐腐食性と成形性を備えた機器部品に使用されます。

316：Moの添加により、優れた高温耐食性を有し、海水設備、化学、食品産業、製紙などの分野で応用されています。

321：高温応力破壊性能、高温クリープ耐性に優れています。

430：耐熱疲労性、熱膨張係数がオーステナイトより小さく、家電製品や建築装飾などに応用されています。

410：高硬度、高靭性、優れた耐食性、大きな熱伝導率、小さな膨張係数、優れた耐酸化性を有し、大気、水蒸気、水、酸化性酸などに対する腐食性部品の製造に使用されます。

以下は、一般的なステンレス鋼のさまざまな鋼種の「合金元素」の含有量表です（参考）。