【初心者的】ステンレス(Sus)選定のちょっとした知識

2022-07-07

ステンレスの種類どのくらいあるかご存じですか?実際100種類以上あるんです。なぜそんなに種類があるのでしょう。もちろん利用方法があってなのですが、選ぶ側は混乱してしまいますよね。そんな時のために考え方の基礎知識をご案内します。

今回の目線はこちら

  • そもそもステンレスとはどんなもの 簡単に
  • ステンレスの特徴
  • 分岐の理由
  • その種別と特徴

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そもそもステンレスとはどんなもの。

簡単に言うと、鉄にクロムを混ぜた合金がステンレスです。
混ぜる配合には、ルールがあって
炭素が1.2%以下・クロムが10.5%以上含む必要があります。

ステンレスの意味、ご存じですか?
stainless ⇒ stain(シミ)less(少ない)
ここで言うシミは、錆びを表しているようで、錆びにくい金属(耐食性の高い)となります。

因みに JIS記号での SUS とは
Steel Use Stainless の略です。
実際の商機は SUS+数字(アルファベット)で、種類を表記します。
【一部例】
SUS304/SUS430/SUS410 SUS304L/SUS430F などのようにです。

簡単に言うと、鉄にクロムを混ぜたものがステンレスです。
混ぜる配合には、ルールがあって
炭素が1.2%以下・クロムが10.5%以上含む必要があります。

ステンレスの意味、ご存じですか?
stainless ⇒ stain(シミ)less(少ない)
ここで言うシミは、錆びを表しているようで、錆びにくい金属となります。

因みに JIS記号での SUS とは
Steel Use Stainless の略です。
実際の商機は SUS+数字(アルファベット)で、種類を表記します。
【一部例】
SUS304/SUS430/SUS410 SUS304L/SUS430F などのようにです。

ステンレスの特徴。

どんな素材(合金)にもメリットデメリットがあります。それは使う側の要求が様々だからです。
例えば、ある人がモノづくりをする時に「この製品は錆びても大丈夫」と考えた場合、ステンレスを選ぶ必要はないでしょう。強度よりも軽さを求めるならアルミニウムの選択も出てくるかもしれません。そんな時のために、鉄と比較してみましょう。

鉄とステンレスを比べた特徴

  • 耐食性が高い(錆びにくい)
  • 耐熱性が高い
  • 硬度・強度が高い
  • 価格が高い 約3~4倍
  • 難削材と言われるほど材質なので削るのが面倒(技術が必要)

ザックリとしたお話になってしまうのですが、基本性能は高いが、加工にコストがかかる。材質選定の前に、利用個所の選別も必要な材質です。オールステンレスの製品を作るのか、部分的にステンレスを使うのか…

分岐の理由。

冒頭でお話しした通り、ステンレスは100種類以上のものが存在しています。ですが、100種類覚えないといけないのか?そんなことはありません。100種類以上の目的(要求)があったから開発された素材だったからです。

その目的とは主に
加工硬化性・高強度・被削性・耐粒界腐食性・強度・深絞性・低加工効果性・耐熱性・耐酸化性・耐応力腐食割れ性・耐食性・加工性・溶接性・焼入硬化・靭性
1つ、または2つの性能を持ったステンレスが開発されてきたので100種類以上のステンレスが生まれた訳です。

その種別と特徴。

ステンレスの種別は、大きく分けると5種類。その特徴を見ていきましょう。

SUS4XX マルテンサイト系

代表的なものは、SUS403や410と呼ばれる製品があります。
特徴としてニッケルを含みません。硬度は高いのですが、ステンレスの中では耐食性に問題があります。焼入れにより硬度が増すのも特徴と言えるでしょう。代表的な利用方法は、シャフト・ボルト・金型などがあげられます。

SUS4XX フェライト系

代表的なものはSUS430です。
ニッケルを含まず、マルテンサイト系に似ているように思えますが、クロムの含有量が18%と高く、他にも銅やリブデンが混ざった合金です。マルテンサイト系よりも耐食性が高く、価格が抑えられているため大きな部品とつかわれることも多いです。強度はステンレスの中では低い方です。そのため、建物の内装部品とつかわれることも多く、代表的なものはキッチンのシンクでしょうか。

SUS3XX  オーステナイト系

代表的なものは、SUS304・SUS316です。
ステンレスのニッケルを含む合金です。ステンレスの中で耐食性が優れていますが熱処理加工はできません。靭性(ねばり)に長けているため、溶接性に優れています。
世の中のステンレス合金の半分以上が、このオーステナイト系のステンレスで最も身近なステンレスと言えるでしょう。
食事に利用される、スプーン/フォークなどから、家電・自動車・建築部材と利用用途が幅広いのも、身近なステンレスの理由でしょう。

SUS329J1 二相系

特殊なステンレスです。マルテンサイト系とフェライト系のステンレスをかけ合わせたステンレスでステンレス界の雑種です。耐食性と強度がステンレスの中でも強化されていて海水にも強く利用場所も限られてきます。利用方法としては、海水に触れる製品や、化学製品のプラント(工場)設備などに利用され、普段目にすることは少ないでしょう。

SUS6XX 析出硬化系(せきしゅつこうか)

SUS630・SUS631が代表的な製品でしょう。
析出効果(時効硬化⇒熱処理)を行うことにより、耐食性・耐熱性をあげたステンレス。
主に航空分野・宇宙開発分野で利用されているようです。

まとめ

ステンレスは全般的に耐食性が良く、強度もあります。ですが価格も高い合金です。長きにわたって利用されることにより目的別の進化を遂げ、100種以上のステンレスが生まれ選定がとても難しい合金なのも確かです。

そこで、あなたが取り組んでいる製品は、
ステンレスである必要がありますか?
必要があるなら全部ですか?部分的にですか?
何が一番大事ですか?耐食性ですか?強度ですか?順番に詰めていくと答えは出やすいのかもしれません。

設計のツボ材質

Posted by クロ