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ステンレス鋼(SUS)の種類と特徴

金属加工に使用されるステンレス鋼(SUS)は、主にマルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系の3種類です。ステンレス鋼は含有物の量と熱処理によって、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、用途に合わせて最適なステンレス鋼を選択することができます。金属の素材選定にはステンレス鋼の種類と特徴を把握しておくと便利です。ステンレス鋼は金属加工をする上でメジャーな素材であり、使用頻度の高い金属であるためです。

代表的なステンレス鋼の種類

マルテンサイト系ステンレス鋼

SUS403、SUS410、SUS440が代表の鋼種です。マルテンサイト系ステンレスは炭素の含有量が多く、主に焼入れと焼戻しをしたものを使用します。高い強度と耐摩耗性、靭性が特徴のステンレス鋼です。不動態皮膜の形成に必要なクロムの含有量は、質量パーセント濃度で11%~18%と他のステンレス鋼よりも少ないため、耐食性は劣ります。

マルテンサイト系ステンレス鋼は全ての素材が磁性を持ちます。高い強度と耐摩耗性から、軸受けやベアリングなどの部品の素材として使われることも多いです。強度はステンレス鋼の中でも特に高く、後述のフェライト系、オーステナイト系ステンレス鋼よりも優れています。

焼入れ焼戻しをしていないマルテンサイト系ステンレス鋼は、脆い状態です。そのため部品や製品の素材として使われているものは、そのほとんどが熱処理をしています。

SUS440 金属加工品
ローラー

フェライト系ステンレス鋼

SUS430、SUS444が代表の鋼種です。フェライト系ステンレス鋼は、クロムに加え、モリブデンや銅などを添加したステンレス鋼です。常に磁性を持つ素材です。マルテンサイト系よりも成形加工性と耐食性と溶接性に優れていますが、強度がステンレス鋼の中では低い特徴があります。そのため、強度目的での選択はそれにくい素材です。結晶構造が安定しているため、焼入れなどの熱処理で硬化しません。

475℃程度の温度で一定時間保つと、クロム濃度の低い固溶体とクロム濃度の高い固溶体の二相に分かれ、急激に脆化します。脆化を起こした場合は熱処理が必要であるため、この温度域の使用には注意が必要です。

耐食性はマルテンサイト系ステンレス鋼より優れ、オーステナイト系には劣ります。しかし、ニッケルを含有しないため、オーステナイト系の欠点である応力腐食割れがほとんど発生しません。極低炭素・窒素のSUS444の高純度フェライト系ステンレス鋼は、さらに耐食性が強化された種類で、塩化物環境下での応力腐食割れに強い素材です。

オーステナイト系ステンレス鋼

SUS303、SUS304、SUS316が代表の鋼種です。オーステナイト系ステンレス鋼は、延性と靭性に優れたプレス成形や冷間加工に適したグループです。溶接性も良いため、溶接組立て構造にも使用されます。熱処理によって非常に高い硬度になります。ステンレス鋼の中でも耐食性が最も優れています。自動車部品、原子力発電、理化学装置などに使用されています。

基本的に磁性を持ちませんが、加工により磁性を持つようになることがあります。被削性を高めたSUS303はステンレス鋼の切削加工の代表的な素材で、SUS303とSUS304での部品製作の機会は全素材中の中でも高い割合を占めています。SUS316はSUS304にモリブデンを添加することで、耐食性を強化した素材です。

オーステナイト系ステンレス鋼は、加工した箇所がオーステナイトからマルテンサイトに変化することで加工硬化が起こります。これにより加工箇所が極端に硬くなり加工が困難になることがあります。変化したマルテンサイトを加工誘起マルテンサイトと呼び、これが耐食性を低下させ、磁性を持つ要因になります。ニッケルを含むため、他のステンレス鋼よりも比較的高価な素材です。

600〜900℃の環境下で長時間経過すると、耐食性低下や脆化、塩化物環境での応力腐食割れが発生します。

金属加工SUS304
リフター
ステンレス加工
切断カバー
ステンレス加工
スリーブ

析出硬化系ステンレス鋼

SUS630、SUS660が代表の鋼種です。析出硬化により、強度を高めたステンレス鋼です。焼入れ・焼戻しをしたマルテンサイト系ステンレス鋼と同レベルの強度があり、高い強度と耐食性が求められるエンジン部品、航空機・ロケットの構造材などに使用されています。原材料が高く、製造が難しいことから、ステンレス鋼の中でも高価です。磁性を持ちます。

耐食性はフェライト系・マルテンサイト系ステンレス鋼よりも優れ、オーステナイト系ステンレス鋼よりも劣ります。強度と耐食性のバランスが優れています。

ステンレス加工
SUS630

Point

ステンレス鋼の中でも強度が高いのはマルテンサイト系ステンレス鋼と析出硬化系ステンレス鋼です。マルテンサイト系ステンレス鋼は強度が高い反面、耐食性は他のステンレス鋼に劣ります。析出硬化系ステンレス鋼は耐食性も高く、強度と耐食性のバランスに優れています。オーステナイト系ステンレス鋼が最も耐食性に優れ、ニッケルを含有する分他のステンレス鋼よりも素材費は高めです。

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