ステンレス鋼

更新日 2024-02-28

投稿日 2021-12-27

ステンレス

ステンレス（stainless）鋼は鉄にクロム（Cr）を添加することで耐食性を高めた材料です。

鋼は鉄と炭素、そして他の元素からなる金属合金です。鉄は添加される他の元素の割合と存在する鉄の量とによっていくつかの種類に分類することができます。ステンレス鋼・軟鋼はこのような鋼の、一般によく使われる2つのタイプです。ステンレス鋼は鉄とクロムを主成分としていて、軟鋼は鉄と炭素を主成分として構成されています。

鋼中のクロムが10％程度以上になると、表面に酸化被膜が形成されて不動態皮膜となり、常に表面が保護されている状態になるので、日常的な環境では優れた耐食性を示します。ステンレス鋼以外で炭素鋼よりも耐食性があるものとしては耐候性鋼などがあります。

ステンレス鋼の種類はクロムの含有率やその他の成分の違いによって各種ありますが、全般に炭素鋼と比べるとコスト高です。また耐孔食に優れた種類のステンレス鋼ではより高価になります。そのため、錆びにくい性質を生かして特に耐食性や美観、衛生などの維持が強く求められる製品に多く用いられます。

耐食材料を使用する場合、使用する材料コストだけでなく、メンテナンスコストを考慮して評価をする必要があります。

ステンレス鋼はかつては不銹鋼とも呼ばれましたが、現在の呼び方としてはステンレススチール、ステンレス、あるいはサス（SUS：Steel Use Stainless ）などが一般的です。

よく「ステン」と短く略して呼ぶ人がいますが、本来ステンレスとは「stain＝汚れ・しみ・錆」と「less＝ない」という言葉を組み合わせて材料の特性を示した呼び名なので、注意が必要です。

今回は、ステンレス鋼の概要を解説します。

【目次】

1.ステンレス鋼とは

ステンレス鋼は鉄とクロムからなる金属合金で、国際規格では10.5%以上のクロムが鋼中に存在するものを指すと定義されています。ステンレス鋼の種類によって配合される他の金属元素としては、ニッケル、モリブデン、チタン、および銅があります。非金属添加物は主に炭素を含みます。

クロムを混合して酸化を防ぐことで、鋼が錆びるのを防止し、耐食性を付与します。クロムが空気酸化によって表面に不動態層と呼ばれる酸化層を形成するのがそのメカニズムです。一般的な環境で強い耐腐食性を持つほか、高濃度塩水下でも、耐腐食性は十分ではありませんが鉄の酸化を防ぎます。またステンレス鋼は高温に耐えることができます。

ステンレス鋼の身近な用途としては、流し台や調理器具などのキッチン用品があります。水や塩分にさらされても錆びにくい特性によって衛生と美観を保ちます。同様の理由で、医療機器や食品産業・飲食業の加工・運搬機材などにもステンレス鋼が多く用いられます。

また通勤電車などの鉄道車輌も、身近に存在するステンレス製品です。かつての鉄道車輌の車体材料は主に炭素鋼でしたが、これをステンレス鋼にすることにより、腐食による強度の低下を見込む必要がないため薄い材料を使用して軽量化が図れる、塗装や腐食部分の補修の必要がないためメンテナンスコストが低減できる、廃車時のリサイクル性に優れるなどのメリットが得られます。そのため特に1980年代以降急速に普及が進み、現在ではアルミと並んで鉄道車輌の車体材質の主流となっています。

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鋼鉄製品では腐食防止のため、多くの場合塗装による表面処理が施されますが、ステンレスでは腐食防止の必要がないため、磨き仕上やヘアライン仕上、梨地仕上など、金属表面の光沢や色合いを活かした表面処理が多用されています。

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2.ステンレス鋼の特性・性能

ステンレス鋼の優れた耐食性は、既に述べてきたように表面に形成される不動態皮膜によって与えられます。皮膜は、10～30Åの均一で薄い化学的に安定した酸化皮膜で、キズにより破壊されてもすぐに修復されます。不動態皮膜も長期間、特殊な環境下に置かれると腐食する事があります。例えば水槽環境下で起こりうる腐食には、孔食、隙間腐食、応力腐食割れがあるので、水槽に使用するには、それに適した対策鋼種を選択します。