【簡単解説】ステンレス(SUS~)とは?特徴や実用上の注意点を解説!

技術情報

ステンレスとは?

ステンレスとは、鉄(Fe)を主成分としてクロム(Cr)を一定量以上含ませた合金鋼です。

ISO規格では炭素を1.2%(質量パーセント濃度)以下、クロムを10.5%以上含む合金鋼と定義されています。また、JIS規格ではステンレスを材料記号「SUS」で表します。

ステンレスは耐食性の高い(錆びにくい)金属として知られており、身近なところではスプーンやフォークなどの食器や台所の部品、自動車の部品などに使用されています。
その他にも電化製品の部品や工場の配管など、様々な用途で使用されている金属です。

ステンレスの特徴 ~耐食性が高い~

ステンレスの最大の特徴は高い耐食性を持つことです。ただの鉄では簡単に錆びてしまう環境でも、ステンレスなら錆びずに使用することができます。
(もちろん環境によってはステンレスでも錆びてしまう場合もあります。こちらは後ほど記載します)

ステンレスの高い耐食性は、ステンレス表面に形成される不働態皮膜と呼ばれる酸化膜により実現されています。
ステンレス中に含まれるクロムが材料表面で酸素と結合して不働態皮膜を形成するのですが、この不働態皮膜が錆びにくい性質をもっているのです。不働態皮膜が錆びにくいのでステンレス本体も錆びにくいというのが「ステンレスは錆びにくい」という特徴の原理です。また、この不動態皮膜は外部からの衝撃で傷がつく等して破壊されたとしても、酸素がある限り自己修復するという特徴を持っています。この特徴もまたステンレスの高い耐食性の由来のひとつです。

ステンレスの特徴 ~磁石につかない?つく?~

ステンレスは磁石につかないというイメージがあるかもしれません。
例えば、スプーンに磁石を近づけたとき、磁石がつけば鉄製の安物スプーン、磁石がつかなければステンレス製の高級スプーンという話を聞いたことがあるかもしれません。

しかしこれはある意味では正解でありますが、ある意味では不正解です。
正しくは「スプーン等でよく使われているステンレス(SUS304)は磁石につかない。しかし、磁石につくステンレスもある」です。

ざっくりいってしまうと、ニッケルが含有されている種類のステンレスは磁石につかず、ニッケルが含有されていない種類のステンレスは磁石につく傾向があります。

また、本来磁石につかない種類のステンレスでも曲げなどの機械加工の過程で金属組織が変化し磁石につくようになってしまう場合もあります。

このように、ステンレス=磁石につかないというわけではありませんので注意してくださいね。

実用上の注意点

高い耐食性をもつステンレスですが、そんなステンレスでも錆びてしまう環境があります。

代表的な環境をとして「海水」「塩酸」「硫酸」などが挙げられます。

海水中のような塩素イオンを含む環境下では孔食という虫食いのような形の部分的な腐食が発生します。

また、塩酸中や硫酸中などの酸性の環境下では全面的に腐食が発生します。

ステンレスの腐食についてはこちらの記事で詳しくまとめていますので参照してください。

技術士風に600字以内でまとめ!

ステンレスについて技術士二次試験 筆記試験 問題Ⅱー1(選択科目)を想定して600字以内に収まるようにまとめてみました。

技術士試験を受ける予定のある方はぜひ参考にしてみてください。

なお、本記事では解説していない専門的な用語・事柄などが記載されている場合があります。
それらに関する詳細は市販されている参考書などをご参照ください。

<ここから600字でまとめ!>

「ステンレス」について、耐食性の観点からそれぞれを比較して述べる。

ステンレスは鉄にクロムやニッケルを含有させた合金であり、材料に含まれるクロムが材料表面で酸素と結合して不動態被膜を形成することで高い耐食性を示す。また、この不動態被膜は外部からのキズ等により破壊されたとしても酸素があれば自己修復するという特徴を持つ。
高い耐食性を示すステンレスだが、その中でも種類によって特に耐食性の高い物や比較的腐食しやすい物が存在する。一般的に耐食性の高さは以下の順であるとされる。

  高 オーステナイト系
    フェライト・オーステナイト系
    フェライト系
  低 マルテンサイト系

マルテンサイト系ステンレスは焼き入れにより炭素を過剰に含有しており、ステンレス鋼の中では比較的腐食しやすい。しかし、一般的な環境であれば充分な耐食性を示し、硬度が高いこともあり包丁等で使用される。オーステナイト系ステンレスは最も耐食性が高いとされるが塩素イオンが生じる環境においては応力腐食割れが発生する恐れがあるという弱点がある。フェライト系やフェライト・オーステナイト系ステンレスは応力腐食割れが発生しにくいとされるため、応力腐食割れが懸念される環境においてはオーステナイト系よりも耐食性において有利であるという面もある。

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