金属加工・金属切削加工

SUS・ステンレスの加工【ステンレスの切削加工】

2020.03.02

ステンレスは主に、耐食性の高さを理由に使用されていることが多く見られます。
建築、土木分野では、構造物や建造物の基礎や骨格を支える高耐久のステンレス鉄筋・形銅から、風雪や塩害に耐える外装・屋根材の薄板まで、雨風にさらされる環境におかれることが多いため、耐食性の高いステンレスがよく使用されています。
さらにステンレスは寿命が長いため、修復、交換の頻度が少なく、ライフサイクルコストにおいてもメリットがあります。
食品関係では、冷蔵庫や乾燥機の扉、洗濯機のドラムにステンレスが使用されています。
錆びに強いステンレスは、内部筐体から外観まで生活家電を支えています。
また、切れ味の持続性の高さから、包丁などの刃物にもステンレスが使用されることがあります。
鉄道車両には軽量化目的で使用されることもあり、これに使用されるのは強度の高いステンレスで、サビにくく塗装が不要でメンテナンスもほとんど不要というメリットがあります。

ステンレスは難削材です。 熱伝導率が低いため、切削加工時に発生する熱が逃げにくく、工具へ負担がかかり、摩耗が進行してしまいます。
併せて、加工硬化性が大きい材質でもあるので、工具寿命が短くなります。
加工硬化とは、金属に加工(応力)を加えると、硬さが増す現象のことです。
また、工具との親和性が高く、切り粉が刃物に溶着しやすいためチッピングが発生します。
そのため加工精度がどうしても下がってしまう材質ですが、メタルスピードはステンレスの加工品も多く受けており、技術を持った加工担当者がいるため、精度を保ち加工をすることが可能です。

メタルスピードではステンレスの切削加工をはじめ、アルミ等の様々な金属の加工を承っております。
対応可能な加工は主に下記のものになります。

  • フライス・マシニング加工
  • NC旋盤加工
  • 板金加工
  • ワイヤーカット放電加工
  • 歯切り・キー溝加工

上記以外に研磨やメッキ等の処理にも対応しておりますので、まずはご相談ください。

ステンレス切削加工品例

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メタルスピードではフライス・マシニング加工、旋盤加工など様々な加工に対応しております。
アルミ加工、ステンレス加工、金属加工はメタルスピードにお任せください。
短納期で高品質の金属加工部品を大阪・東京より全国へお届けします。
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ステンレス(SUS)の種類とそれぞれの用途

ステンレス(SUS)の種類一覧

ステンレスは、含有物の量と熱処理による温度によって結晶構造が変化します。
結晶構造の違いはそのまま性質の違いになり、幅広い用途でステンレスを使用することができます。
ここでは系統別にステンレスを紹介していきます。

ステンレス(SUS)の種類 詳細
マルテンサイト系
(クロムステンレス)
マルテンサイト系ステンレスには12%クロム鋼と17%クロム鋼がJISで制定されています。
12%クロム鋼にはSUS403、SUS410、SUS420J1、SUS420J2、17%クロム鋼にはSUS440A、SUS440B、SUS440Cがあります。
マルテンサイト系は、加工するときは柔らかい状態にでき、部品として使用する時は最大限強い状態にできます。
比較的安価なクロムを含有させるため、材料コストも安く、一般的なステンレスとして様々な用途に使用されています。
固く摩耗しにくく、靭性(材質の粘り強さ)も付与できるので、機械構造部分(タービンブレード、ノズル、ポンプなど)や軸受などにも使用されています。
フェライト系
(クロムステンレス)
フェライト系ステンレスには、17%クロムステンレスのみならず、より多くのクロムを含むことで耐食性をアップさせた26~30%クロムのステンレスもJIS化されました。
17%クロムにはSUS405,SUS430,SUS434などが、26~30%クロムにはSUS447,SUSXM27などがあります。
フェライト系ステンレスは室温でも高温でもフェライト(酸化鉄を主成分とするセラミックの総称)が安定で、急冷しても焼き入れで固くならないクロム系ステンレスです。
高価なニッケルを含まないので、比較的安価で、かつ耐食性にすぐれている特徴があります。
しかし、クロム含有量が多くなることで、強度が低下し、脆くなりやすい性質を持っているので、強度を必要とされる部品には使いにくいデメリットがあります。
それでも安価で優れた耐食性を持つフェライト系ステンレスは、その長所を生かして厨房用品、自動車部品、建築内装、灯油暖房機、反射板(BA板)、ガスや電気機具の部品などに、薄板や線状素材として使われています。
オーステナイト系
(クロム・ニッケルステンレス)
オーステナイト系ステンレスは、製造量が全ステンレス生産量の60%を越える、最もメジャーなステンレスです。
結晶構造の特性として、加工しやすく、室温でプレス成形や冷間鍛造など、生産性の高い部品加工方法が採用できること、溶接施工性が良いため、溶接組立て構造を採用しやすいなどがあります。
18%のCr、8%のNiを含んだSUS304が代表例で、その他、2%モリブデンを含むSUS316、チタンやニオブが添加されているSUS321,SUS347などたくさんの種類がJISに制定されています。用途範囲は非常に広く、厨房用家庭用品、食品・化学工業、自動車部品、原子力発電、LNGプラント、先端科学を含む理化学装置などに利用されています。
オーステナイト・フェライト系
<二相系>
このステンレスは、オーステナイト系とフェライト系の中間的な特性を持つものが多いのですが、強度が強く、耐食性に優れているのが特徴です。
これらの特性により、海水用復水器、熱交換器および排煙脱硫装置などの公害防止機器や各種化学プラント用装置に用いられています。
代表鋼種には、25%クロム、4.5%ニッケル、2%モリブデンを含むSUS329J1があります。
析出硬化系
(クロム・ニッケルステンレス)
耐食性の良いステンレスに、析出硬化によって高強度を持たせたステンレスです。
析出とは液状の物質から結晶または固体状成分 が分離して出てくることを言います。
JISではSUS630、SUS631、SUH660の三種が定められていますが、海外では非常にたくさんの鋼種が開発され、実用化されています。
用途は、高強度を有する点から、マルテンサイト系ステンレスと重複しますが、より耐食性と溶接性が高いのでエンジン部品、航空機・ロケットなどの構造材、スプリング、ワッシャーなどに利用されています。
ちなみに、析出硬化系ステンレスと前述した二相系ステンレスは、原材料が高いこと、製造が難しいこと、工程が複雑なことなどにより、他のステンレスに比べて高価なものとなっています。

ステンレス(SUS)の分類

ステンレス材は、製造方法と表面状態が密接に関係しています
製造工程の中で、ホット材とコールド材と呼ばれる材料に分かれます。

製造方法 詳細・表面状態
ホット材 熱間圧延材のことです。(圧延は回転する複数個のローラーの間に金属を通し、板状等の形に加工する方法です)
熱間圧延は、金属の再結晶温度よりも高い900~1200度で加工します。
加工後、酸化膜や汚れに覆われている表面を酸で洗い流しますが、粗い状態です。(艶のない、梨地のような表面になります)
1番目の加工工程で仕上がるので、No.1材とも呼ばれています。
ホット材は加工工程での内部応力をほとんど持たないので、加工を加えても材料が変形することなく、安定した材料といえます。
ただ、表面をキレイに仕上げるためには追加で加工が必要なため、手間がかかりその分金額も高くなります。
コールド材 ホット材を冷間圧延した材料のことです。
冷間圧延は、金属の再結晶温度よりも低い、720℃以下で加工します。
表面は光沢があり、つるっとした仕上げになります。
2番目の加工工程でできあがるので、No.2とも呼ばれ、光沢を意味するブライトのBと合わせて2B材とも呼ばれています。
コールド材は加工工程での内部応力を持っているため、加工した際に歪が発生しやすいです。
特に巾や長さ方向への加工は、あまり加えないことが望ましいです。

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ステンレスの表面処理

ステンレス(SUS)表面処理一覧

ステンレスには様々な表面仕上げがあります。
仕上げ方法により表面の見た目が、ぴかぴかとした光沢がある・ない、模様が入っている等といったように変わってきます。
以下の表で主な表面処理・及びどのような見た目になるかを紹介します。

ステンレス(SUS)表面処理一覧
名称 見た目 仕上げの方法 用途
No.1 銀白色で光沢がない 熱間圧延後、酸洗で仕上げたもの 表面の光沢が必要とならない部品等に使用されます
2B材 少しだけ光沢があります 冷間圧延(製造上の2番目の工程でできます) 一般的工材(市販品の多くは2B材です)
2D材 灰色で艶消しのような仕上げ 冷間圧延後、焼鈍→酸洗で仕上げたもの 建材などの一般的工材
No.3 光沢あり。粗い目の仕上げ 100~120番のベルトで研磨処理したもの キッチン等の厨房用の材料
No.4 光沢あり。こまかい目の仕上げ 150~180番のベルトで研磨処理したもの 医療機器・車両・厨房用の材料
#240 細かい目の研磨仕上げ 240番程度のベルトで研磨処理したもの 医療機器・車両・厨房用の材料
#320 #240よりさらに細い目の研磨仕上げ 320番程度のベルトで研磨処理したもの 医療機器・車両・厨房用の材料
#400 鏡面に近い光沢 400番のバフ研磨で仕上げたもの 表面の光沢が求められる部品。装飾用など

ステンレスの特徴 錆びにくい理由やメンテナンス

錆びにくい理由と性質

ステンレスとは”stain less steel”のことで、”stain less”=「錆びにくい・汚れにくい」”steel”=「鋼鉄」、つまり「錆びにくい鋼鉄」です。
主成分は鉄ですが、クロムを加えることで、表面に酸化膜ができ、内部が守られて錆びにくくなります。※錆びないというわけではありません。
金属は、その表面が水分などと反応して、酸化物や水酸化物という反応生成物で覆われます。
つまり「錆びる」、もっと的確な表現をするならば「腐食」してしまうのです。
実際に水中に放置するなどはもちろんのこと、空気中の湿度によっても金属表面に目には見えない薄い水の膜が形成され、腐食が進んでしまいます。
金属にとって水は最大の敵なのです。
しかし同じ金属でありながら、ステンレスは水気の多い場所にも使用され、優れた耐食性を持っています。

ステンレスとは鉄中にクロムを12%以上添加した高合金鋼(特殊鋼)のことをいい、名前はstein(汚れ)、less(無い)の造語で、錆びない(厳密には錆びにくい)という意味です。
錆びにくい理由としては、ステンレスに含まれたクロムが空気中の酸素と結合して、その表面に100万分の3mm程度の薄い酸化膜(不動態皮膜)を作るためです。
そのお陰でステンレスは空気中の酸素と結合することなく守られているのです。
仮にその酸化膜が傷つけられても、瞬時にまわりのクロムが酸素と結合し、酸化膜を補修してしまいます。
この再生力が、ステンレスをより錆にくい素材にしているのです。
また、ステンレスは錆びにくいだけでなく、熱に強く、加工しやすく、強度があるという優れた性質を持っています。
メンテナンスも容易で、更には100%リサイクルすることが可能な材料です。

ステンレスのメンテナンス

ステンレスは錆びにくい素材ですが、残念ながらメンテナンスが行き届かず、錆びることも稀にあります。
錆の原因は最初に述べたように水分ですので、徹底的に水分を除去することが有効な対策方法だと言えます。
また、気を付けたいのは「もらい錆」です。
ステンレスに錆が発見された場合、他で発生した錆がステンレス表面に付着しているだけのケース(もらい錆)が多く見られます。
もらい錆には鉄酸化物が付着する場合と、鉄粉が付着してその後錆びて発見されるケースがあります。
どちらにしてもメンテナンスされず、放置することによって、ステンレスの不動態皮膜の保持に必要な空気(酸素)の補給が悪くなるため、ステンレス自体が錆びてしまうのです。
そのため、もらい錆に気づいた際は直ちに除去するようにしましょう。
錆を取る際には、下地が侵食される、酸を含む錆取り剤は使用厳禁です。

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