ステンレス鋼（読み）すてんれすこう（英語表記）stainless steel

日本大百科全書(ニッポニカ)

ステンレス鋼
すてんれすこう
stainless steel

クロムを12％以上含む鉄‐クロムおよび鉄‐クロム‐ニッケル合金。鉄にクロムを12％以上合金すると、常温の大気中で使用した場合、肉眼で見えるような錆(さび)をほとんど生じなくなる。ステンレス鋼は、その金属組織に基づいて、(1)マルテンサイト系、(2)フェライト系、(3)オーステナイト系、(4)オーステナイト‐フェライト系、(5)析出硬化系に分類されている。これらの各系統は用途に応じた組成の違いによりさらに細分化され、現在、JIS(ジス)（日本工業規格）に制定されているものだけでも68種に及ぶ。以下、各系統の特徴について述べる。

［杉本克久］

マルテンサイト系ステンレス鋼

クロム含有量が12～15％で、かつ炭素含有量が0.15～1.20％と高く、高温からの焼入れによりマルテンサイト組織となる鉄‐クロム合金をさす。13％クロム鋼（炭素含有量約0.3％）が刃物用鋼として1913年にイギリスにおいて最初に実用化された。この系のステンレス鋼の特徴は、焼入れ、焼戻しによりきわめて高い硬さと強さとが得られることであるが、炭素含有量が高いことから、クロムがクロム炭化物として析出するため、耐食性は他の系のステンレス鋼に比べると劣る。そこで耐食性を改善するためにクロム含有量を17％程度にまで高めたものもつくられている。この系のステンレス鋼のおもな用途は刃物、食器、タービン翼、航空機部品、外科用器具、軸受、ゲージ類、工具類などであり、耐食性とともに高い機械的強度が要求されるところに使われている。

［杉本克久］

フェライト系ステンレス鋼

クロム含有量12～30％で、かつ炭素含有量が0.12％以下と低く、高温から焼入れしても硬化せず、フェライト組織を示す鉄‐クロム合金をさす。この系のステンレス鋼の耐食性はクロム含有量を増すほど高くなるが、30％クロムを超えるとσ(シグマ)相（クロム含有量約45％の鉄とクロムの金属間化合物）が析出するようになり、機械的性質が劣化するので30％クロム以上にはしない。σ相の生成は冷間加工やクロム以外のフェライト形成元素の添加によっても促進され、脆性(ぜいせい)をもたらすのでσ脆性とよばれている。そのほか、この系のステンレス鋼においては、400～540℃での長時間加熱によって常温の靭性(じんせい)が低下する475℃脆性と、1000℃以上での加熱により結晶粒が粗大化したときに生ずる高温脆性があるので注意を要する。この系のステンレス鋼は耐食性、加工性、靭性、溶接性などがオーステナイト系ステンレス鋼に比べて劣るので化学工業用装置材料などには適さないことが多いが、一般耐久消費財用としては十分な耐食性をもつので、18％クロム・ステンレス鋼が経済的な耐食材料として広く使用されている。

　フェライト系ステンレス鋼の諸性質は、鋼中の不純物元素の種類と量により大きな影響を受ける。そのため、とくに有害な不純物元素である炭素と窒素の含有量を特殊な精錬法により低下させ、耐食性、靭性、溶接部の脆性などを改善した鋼が開発されている。炭素と窒素をあわせた量を0.01～0.03％以下にした鋼は高純度フェライト・ステンレス鋼とよばれている。高純度18％クロム‐2％モリブデン・ステンレス鋼は応力腐食割れ感受性がきわめて低く、かつ18‐8ステンレス鋼に匹敵する耐食性をもち、高価なニッケルを節約できることから、18‐8ステンレス鋼の代替材料としての需要が期待されている。また、高純度30％クロム‐2％モリブデン・ステンレス鋼はあらゆるステンレス鋼のなかで耐孔食性および耐応力腐食割れ性がもっとも高く、耐海水用材料として注目されている。

［杉本克久］

オーステナイト系ステンレス鋼

クロム含有量が16～26％、ニッケル含有量が8～22％、炭素含有量が普通0.08％以下で、常温でオーステナイト組織が安定な鉄‐クロム‐ニッケル合金をさす。高温から焼き入れても硬化せず、非磁性である。この系の代表的鋼種は18％クロム、8％ニッケルのいわゆる18‐8ステンレス鋼である。この鋼は耐食性、靭性、加工性、溶接性などがいずれも優れており、あらゆるステンレス鋼のなかの中心的存在になっている。この系の鋼はニッケルを含むことにより還元性環境中での耐食性も高くなっており、化学工業用の装置材料としても大量に使用されている。耐粒界腐食性を高めるため炭素含有量を0.03％以下にしたり、あるいはニオブまたはチタンを少量合金したもの、耐孔食性を高めるためモリブデンを2～3％合金したもの、切削性を高めるために硫黄(いおう)またはセレンを合金したもの、高価なニッケルを節約するためにニッケルの一部をマンガンで置き換えたものなど、いくつかの改良鋼種がつくられている。

［杉本克久］

オーステナイト‐フェライト系ステンレス鋼

クロム含有量を25％くらいに高め、ニッケル含有量を5％くらいに低めた鉄‐クロム‐ニッケル合金で、通常さらに2％程度のモリブデンが添加されている。常温でオーステナイト相とフェライト相が混在した組織を示すので、二相ステンレス鋼ともよばれている。オーステナイト相の割合は40～60％である。この系の鋼は機械的強度が大きく、また孔食、応力腐食割れ、粒界腐食のいずれに対する抵抗性も高いので、舶用コンデンサー管など海水環境で使用する装置の材料として使用されている。

［杉本克久］

析出硬化系ステンレス鋼

この系の鋼は熱処理（焼きなましおよび焼戻し）により鋼の基地中に二次析出相を分散させ、高い機械的強度を得ていることが特徴である。析出硬化precipitation hardeningを利用しているという意味で、PHステンレス鋼ともよばれる。代表的なものは17‐7PHと17‐4PH（数字はそれぞれクロムおよびニッケルの％を表す）であり、前者ではアルミニウム‐ニッケル相が、また後者では銅に富んだ相が析出する。これらの鋼は、強度と耐食性の両方が同時に要求されるところに使用されている。

［杉本克久］

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

ステンレス鋼
ステンレスこう
stainless steel

ステンレススチール，または単にステンレスともいう。不銹鋼 (ふしゅうこう) ともいうが，これはかつての日本海軍の呼称で，陸軍では常輝鋼といった。名のとおり錆びない合金鋼で，不銹性は高率添加のクロムが選択酸化 (→金属の腐食 ) して不働態皮膜をつくることによる。実用鋼種はクロム 12～26%，ニッケル0～22%と幅が広く，さらにモリブデン，チタン，ニオブ，タンタル，また高温耐食のためアルミニウム，銅を加えたものなど多種の規格がある。組織上から大別して，クロム単味のフェライト系，マルテンサイト系 (いわゆる 13クロムなど) と，ニッケルを付加したオーステナイト系，析出硬化系 (PHステンレス) に分れる。材質中の炭素はクロムと結合消費して不銹性を弱める悪作用があるので，多くは炭素を 0.15%以下とする。チタン，ニオブは炭素と結合して炭素の悪作用を減じる。マルテンサイト系は焼入れ硬化型の刃物・耐摩耗化学機械用で，炭素 0.6～1.2%の高炭素のものが数種あるが，これはクロムも 16～18%に増量する。ニッケルの付加は靭性を増すから加工性がよくなり，高温高圧化学工業用にはクロム 25%，ニッケル 20%の高率合金が用いられる。ステンレス鋼は熱処理の適否が耐食性に大きく影響する。熱伝導が悪いので焼入れ以外の加熱冷却は速くできないが，徐冷し過ぎると粒界腐食を起すことがある。焼鈍材は加工性がよいので加工製品として広く使われる。化学工業用の鋳鋼品種もあり，溶接もできる。全般に高温耐食性もよいが，600℃以上ではケイ素を数%添加した特殊ステンレス鋼が用いられる。なお，ステンレス鋼は熱中性子吸収が小なので，原子炉の核燃料被覆用ウラン複合材，および炉心部構造材として用途が広がっている。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典