ステンレスの4つの種類とは？

ステンレス鋼の主な4つのタイプは、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系、二相鋼である。. これらのカテゴリーは、機械的特性、耐食性、特定の産業用途への適合性を直接決定する結晶微細構造に基づいて分類される。. オーステナイト系 鋼（例：304、316）は、その面心立方（FCC）構造によって識別され、優れた成形性と耐食性を提供する。. フェライト系 鋼（430など）は体心立方（BCC）構造を持ち、磁気特性と耐応力腐食割れ性を提供する。. マルテンサイト 鋼（410など）もBCC構造を利用しているが、炭素含有量が高いため、熱処理と硬化が可能である。. デュプレックス 鋼 (2205など)は、約50%オーステナイト と約50%フェライトの混合組織を特徴と し、オーステナイト系鋼種のほぼ2倍の降伏強度を 示す。.

で MWalloys, しかし、正しい合金を選択するためには、これらの名称を知っているだけでは不十分であることを私たちは認識しています。合金元素がどのように相互作用して過酷な環境での性能を決定するのかを深く理解する必要があります。.

エグゼクティブ・サマリーと選考スナップショット

迅速な意思決定のために、スペックシートに印刷して貼り付けることができる簡潔な比較表をご覧ください：

このスナップショットは、エンジニアとバイヤーが、ベースライン・プロジェクトのニーズを満たすのはどの製品群かを特定するのに役立つ。次のセクションでは、詳細な技術的説明、調達ガイダンス、および一般的なグレードを比較した表を示します。.

ステンレス鋼ファミリーの定義：冶金学と微細構造

ステンレス鋼は、室温での鉄マトリックスの支配的な結晶構造に加え、目的とする特性開発ルートによってグループ分けされる。オーステナイト系、フェライト系、二相鋼系、マルテンサイト系。各ファミリーは、特定の合金元素のバランスに よって形成される：

• オーステナイト系 鋼は、ニッケル、マンガン、窒素の添加により、室温で面心立方マトリクスを維持する。この構造により、高い靭性と優れた延性が得られる。.

• フェライト系 鋼は、クロムと低ニッケル含有量によって安定化された体心立方構造を保持している。一般的に磁性を持つ。.

• デュプレックス 鋼は、意図的にオーステナイトとフェライトをほぼバランスよく混合している。その結果、降伏強度が高くなり、局部腐食に対する耐性が向上する。.

• マルテンサイト 鋼は、炭素含有量が十分な場合、急冷すると体心正方晶相に変態する。このマルテンサイトは熱処理によって硬化し、磁性を持つ。.

材料選定の観点からは、このような微細構造の違いが、機械的挙動、耐食性、熱処理への対応、磁気特性、加工規則などを左右する。この記事の残りの部分では、調達チームとエンジニアリングチームが正しい仕様を作成し、使用環境に適したグレードを購入できるように、各ファミリーを詳しく説明します。.

オーステナイト系ステンレス鋼

オーステナイト系ステンレス鋼の定義とは？

オーステナイト系ステンレ ス鋼は、室温でオーステナイト母相を有する。微細構造は面心立方である。300系鋼種ではニッケルが主なオーステナ イト安定剤であり、200系鋼種ではマンガン と窒素で代用されることが多い。一般的なクロム含有量は16～20%で、ニッケル含有量は様々です。.

主要特性

• 耐食性:一般的に優れている。モリブデン含有品種は、塩化物環境での孔食や隙間腐食に対する耐性を高める。.

• 延性と靭性:極低温まで非常に高い靭性。.

• 成形性:優れている。ほとんどの深絞り加工ではオーステナイト系鋼種が使用される。.

• 磁気:溶体化処理状態では基本的に非磁性。冷間加工により局所的に磁性を帯びることがある。.

• 熱処理:通常の熱処理では硬化しない。強化は冷間加工または特定の析出硬化変態による。.

一般的な市販グレードとその特性

SUS304は最も広く使用されている一般グレードである。タイプ316は、耐塩化物性 が重要な場合に選択される。オーステナイト系ステンレス鋼は、その多用途性 と良好な加工特性から、多くの調査で世界 のステンレス鋼生産の大部分を占めている。.

エンジニアとバイヤーのためのファブリケーション・ノート

• 溶接:オーステナイト鋼は標準的なプロセスで容易に溶接できる。耐食性に適合した溶加材を使用する。一部の鋼種では、安定化処理または溶体化処理を行なわない限り、粒界腐食の原因となる鋭敏化に注意する必要がある。.

• コールドワーク:冷間成形は、ひずみ硬化により強度を増す が、延性を低下させる。成形後に溶接を行う場合は、必要に応じて応力除去または溶体化焼鈍を計画する。.

• 表面仕上げ:鏡面仕上げやNo.4つや消し仕上げが一般的だが、薄膜や隙間での腐食性能に影響する。.

典型的なテストと受入基準

• Ni、Cr、Mo、C、Nの含有量を確認するための化学分析（分光分析または湿式化学分析

• 機械試験：引張、降伏、伸び

• 腐食試験：孔食電位、または塩化物使用が予想される場合はASTM G48

• 溶接後の硬度および微細構造のレビュー（該当する場合

フェライト系ステンレス鋼

フェライト系ステンレス鋼の定義とは？

フェライト系ステンレス鋼は、室温で体心立方 フェライトマトリックスを有する。クロムの含有量は通常10.5-30パ ーセントで、ニッケルは少ないか含有されてい ない。磁性を持ち、熱処理による硬化はできない。.

主要特性

• 耐食性:一般的な耐食性に優れ、塩化物条件によっては耐応力腐食割れ性はオーステナイト系より優れる傾向がある。.

• 強さとタフネス:強度は中程度で、靭性は特に低温や特定の高クロム鋼種では制限されることがある。.

• 成形性:妥当だが、深絞り用としてはオーステナイト系に比べて限定的。.

• 溶接性:可能だが、溶接中に結晶粒が粗大化し、靭性が 低下する可能性がある。.

一般的なグレードと用途

フェライト系ステンレス鋼は、ニッケル価 格がコストに敏感な場合に魅力的である。適度な温度で良好な耐酸化性を示し、軽度の腐食環境では相応の性能を発揮する。.

製作上の注意

• 利用可能な延性マージンが低い曲げでは、割れが生じないように成形作業を計画する。.

• 溶接には、フェライト系化学物質と適合性のある 溶加剤が必要である。過度の粒成長を防ぐために入熱を制御する。.

• 二相鋼やオーステナイト鋼に近い強度が必要 な場合は、フェライト鋼はあまり使用されない。.

二相ステンレス鋼

デュプレックスは何が違うのか？

二相鋼は、組織中にオーステナイト相と フェライト相を意図的にほぼ等しく生成し ている。この組み合わせにより、オーステナイト系鋼種よ りも高い強度が得られ、塩化物による局部 腐食に対する耐性も向上する。二相鋼のミクロ組織は、両方の鋼種の望ましい特 徴をブレンドしている。.

代表的な二相鋼種と成分傾向

• 2205 は最も一般的な二相鋼種である。300系オーステナイト系よりもクロムとモリブデンが多く、オーステナイトを安定させ強度を高めるために窒素も含んでいる。.

• 超二相鋼は、耐孔食性を極限まで高めるため、合金含有量が高い。.

主要特性

• 強さ:降伏強度は一般的に同等のオーステナイト系鋼種の約1.5倍。.

• 腐食性能:Cr、Mo、Nが高いため、孔食や隙間腐食に対する耐性に優れる。塩化物応力や局部的な腐食のリスクがある場合によく使用される。.

• 溶接性:溶接によって相バランスが変化することがある。入熱量と冷却速度を制御しないと、望ましくない相が形成され、靭性と耐食性が低下することがある。.

アプリケーション

二相鋼は、石油・ガス輸送、海水処理、化学プラントの熱交換器など、強度と耐食性の両方が要求される環境で一般的に使用されている。.

製造上の注意と調達のヒント

• 50/50の相バランスを維持するために、適切な溶加材と溶接前後の手順を指定する。.

• 製造された圧力機器については、必要に応じて、N含有量、フェライト測定、溶接後の溶体化処理に関する要件を含める。.

• ASTM G48や電気化学的孔食電位などの腐食試験プロトコルを検討する。.

マルテンサイト系ステンレス鋼

マルテンサイト系ステンレス鋼の定義とは？

マルテンサイト系ステンレス鋼は、オーステナイ ト化温度から冷却されると、硬いマルテンサイト組織 を形成するのに十分な炭素を含んでいる。その結果、マトリックスは体心正方晶となり、磁性を帯びる。高硬度まで熱処理が可能で、耐摩耗性や切れ刃によく使用される。.

主要特性

• 硬度:焼き入れと焼き戻しサイクルにより、高いロックウェル値まで硬化させることができる。.

• 強さ:焼入れ・焼戻しで高い。.

• 耐食性:オーステナイト系および二相鋼系よりも低い。温和な環境、または保護表面仕上げが使用される場合に適している。.

• 成形性:焼き入れ状態では限界があり、焼きなまし状態の方が良い。.

• 溶接性:難しい。多くの場合、予熱と制御されたパス間温度が必要で、溶接後の焼き戻しが通常必要。.

一般的な等級と用途

加工メモ

• 厳密な寸法管理と高硬度を必要とする部品については、焼き入れと焼き戻しのスケジュールを指定し、注文ごとに硬度試験を行う。.

• 溶接組立品の場合は、再焼戻しが必要な熱影響部を最小にするよう設計する。.

調達比較表

機械的性質の比較（代表的な範囲）

注：以下の値は、一般的に指定されているグレードの代表的な範囲であり、設計限界についてはメーカーのデータシートを参照のこと。.

塩化物環境における腐食ランキング（定性的）

温度と酸化限界（実践的ガイダンス）

• オーステナイト系:それ以上ではクリープやスケールが懸念される。.

• フェライト系:中温までは良好な耐酸化性を示すが、高い溶接温度では結晶粒成長のリスクがある。.

• デュプレックス:中程度の高温まで良好に使用できるが、金属間化合物による脆化の危険性があるため、約300～350℃を超える温度での使用には注意が必要。.

• マルテンサイト:高温強度に限界があり、特性をコントロールするには焼戻しが必要。.

エンジニアリング用途の戦略的選択基準

MWalloysがお客様のご相談をお受けする際、「故障モード・ファースト」のアプローチをお勧めします。伝統に基づいて等級を選ぶのではなく、その部品がどのように故障する可能性が最も高いかを分析します。.

1.環境と化学

• 塩化物の存在： 海水または沿岸の環境であれば、304では不十 分である。316、または耐荷重用であれば二相鋼 2205に移行する。.

• 酸： 還元性酸（硫酸）は、酸化性酸（硝酸）とは異なる合金を必要とする。.

• PRENの計算： 式を使用する。 PREN=%Cr+3.3(%Mo)+16(%N)耐孔食性を理論的にランク付けする。.

2.機械的負荷

• 重量を重視する設計（輸送タンカーなど）の場合、デュプレックスの高強度によって壁を薄くすることができ、材料のkg当たりのコストが高くなるのを補うことができる。.

• 摩耗部品（ブレード、バルブ）については、標準的な4種類の中でマルテンサイト系が唯一の論理的な選択肢である。.

3.製作と設置

• 溶接： ヘビーゲージの溶接が必要な場合、オーステナ イト系は寛容である。二相鋼は、相バランスを維持するために厳密 な入熱管理が必要である。厚肉のフェライト系鋼種は、結晶粒の成長 や脆性に悩まされることがある。.

• 成形する： 深絞り加工（シンク、ポット）では、オーステナイト系304が比類ない。.

業界の洞察隠れた」第5のタイプ

プロンプトは4つの主要なタイプに焦点を当てているが、権威あるガイドは次のことを認めなければならない。 析出硬化（PH） ステンレス鋼。17-4PHのような鋼種は、銅、ニオブ、ア ルミニウムの添加と時効熱処理工程により、オース テナイト系の耐食性とマルテンサイト系の高強度 を独自に組み合わせたものである。航空宇宙分野や先端製造業では、PH鋼種が頻繁に使用されています。.

MWalloysから調達する理由

一般的な材料認証が氾濫する市場で、, MWalloys は、技術的な完全性によって他とは一線を画しています。私たちは単に金属を供給するだけでなく、確かなものを提供します。.

• 検証する： 出荷前の合金元素の確認には、蛍光X線分析装置（XRF）を利用しています。.

• トレーサビリティ： 完全な試験報告書(MTR)は、すべてのバッチを炉の起源に結びつける。.

• 専門知識： 私たちのチームは、かろうじて規格を満たした304Lと、最大限の耐食性を得るために最適化された304Lのニュアンスの違いを理解しています。.

製造と加工に関する考慮事項

成形

• 深絞りや広範な成形が必要な場合は、オーステナイト系を好む。.

• フェライト系とマルテンサイト系は、より大きな曲げ半径と制御された加工硬化を必要とする。.

溶接

• オーステナイト系溶加材は、適合する溶加材を使 用すれば容易に溶接できる。300系では、必要に応じて308/316 溶接ワイヤーを指定する。.

• フェライト系：粒成長を抑えるために入熱を制御する。.

• 二相: 二相フィラーワイヤーを使用し、パス間温度と冷却速度を制御して位相バランスを維持する。.

• マルテンサイト系：通常、割れを防ぐために予熱と溶接後の焼戻しが必要である。.

熱処理

• オーステナイト系：1050～1100℃の溶体化処理後、急冷して耐食性を回復させる。.

• フェライト系：通常、強化のための熱処理は行わない。.

• 二相鋼: 溶接後に不要な相を溶解するため、溶体化処 理が必要な場合がある。.

• マルテンサイト系：最終的な特性を得るには、焼き入れと焼き戻しのサイクルが必要。.

表面仕上げと腐食性能

• 表面の粗さと隙間は腐食攻撃を集中させる。塩化物暴露の要求を満たす表面仕上げを指定する。不動態化処理（硝酸不動態化など）は、多くの食品および医療用途の標準である。.

設計エンジニアと購入者のための選定チェックリスト

仕様書やRFQを作成する際には、このチェックリストをご利用ください。.

1. 動作環境塩化物濃度、pH、温度範囲、酸化種／還元種の存在。.

2. 機械的要件降伏、引張強さ、伸び、硬度。.

3. 成形と加工熱間または冷間成形、現場での溶接、溶接後の熱処理は可能ですか？

4. 表面仕上げと化粧品の必要性鏡面、つや消し、酸洗、不動態化。.

5. 規格とトレーサビリティASTM/EN/UNS番号、ミル試験証明書、および必要なNDTを明記すること。.

6. 受け入れテスト硬度、引張試験、耐孔食性、塩水噴霧。.

7. サプライチェーン必要なリードタイム、認定工場、化学分析の許容範囲、優先在庫サプライヤー。.

8. ライフサイクルコスト金属コストだけでなく、交換時期、メンテナンス、修理のしやすさも考慮する。.

このチェックリストを調達文書に含めることで、仕様の曖昧さを減らし、サプライヤーの適格性確認を迅速に行うことができる。.

品質管理、仕様、代表的な試験方法

技術的な購入文書を作成する際には、以下の項目を含める：

• 化学組成の検証:ASTM A240、EN 10088、または該当する規格に準拠した許容範囲の分光分析。.

• 機械試験:引張試験はASTM A370または同等品に準拠し、硬度はロックウェルまたはビッカースに準拠する。.

• 微細構造チェック:二相鋼の位相バランス（定量的フェライト測定）、 溶接後のフェライトとオーステナイトの結晶粒径。.

• 腐食試験:ASTM B505またはISO 11130による不動態化処理。.

• 非破壊検査:保圧溶接構造物のX線検査または超音波検査。.

サプライヤーが工程管理を計画できるように、発注書に受入基準を含める。.

コストドライバー、アベイラビリティ、リードタイムの検討

主なコストドライバー：

• ニッケル含有量オーステナイト合金の価格に大きな影響を与える。.

• モリブデンと窒素二相鋼と316には合金元素が添加され、コスト を引き上げている。.

• 熱処理と特殊表面仕上げ処理コストの増加。.

• 認証および試験要件工場証明書、完全な材料トレーサビリティ、専門的な腐食試験など、時間と費用がかかる。.

調達のヒント：価格感応度が高く、塩化物への 暴露が低い場合、フェライト系鋼種は、必要な 性能をより低いコストで提供することができる。苛酷な海洋環境では、二相鋼または超 二相鋼を使用すると、初期費用は高くなる が、ライフサイクルコストを削減できる。.

実用的な仕様例（短いテンプレート）

316シートの供給品目の例

316ステンレス鋼板、ASTM A240/A240M、タイプ316、厚さ2.0mm±0.1mm、表面仕上げ2B、焼鈍酸洗、ミル試験証明書EN 10204 3.1、化学成分ASTM許容範囲内、引張強さ≥515MPa、伸び≥40%。.

二重管の品目例

二相鋼2205シームレス管、UNS S32205, ASTM A789, スケジュール40, 母材に合わせた溶接継手, 溶接後の母材中のフェライト含有量30-70%, 電解研磨された外径, 円周溶接部のNDT 100% X線検査。.

このような明確な仕様書は、サプライヤーからの質問を減らし、代替品を避けることができる。.

実践的調達の付録：仕様書チェックリストと条項例

RFQの技術条項の例

• 素材指定:「UNS S30400、ASTM A240、溶体化処理および酸洗処理、製品形状：シート、厚さ：2.0 mm ±0.1 mm。“

• 認証:「サプライチェーンは EN 10204 3.1 MTC を提供しなければならない。化学分析、引張試験報告書、ヒートナンバートレーサビリティを含む。“

• 受け入れ:「寸法検査、表面目視検査、引張試験（1ロットにつき1回）を含むMTCと受入検査を確認した後、納入を認める。“

• 腐食試験:「海水用の機器については、代表的なサンプルについて実験室での孔食電位データまたは同等の G48 試験を提出すること。“

• 溶接:「フィラーメタルの指定、予熱、インターパス、NDTの結果を含む、主要溶接部の手順認定記録(PQR)を提供する。“

購入のヒント

• ヒート数に紐づいた工場証明書をサプライヤーに求める。.

• リードタイムが重要な場合は、許容可能な代用等級を指定し、代用する場合は書面による承認を必要とする。.

• 重要部品については、サプライヤーの品質システムとトレーサビリティの工場監査を検討する。.

MWAlloysからの最後の提言

MWAlloys社は、ステンレス材を指定するた めに以下の実用的な方法を推奨している：

1. 希望する苗字からではなく、使用環境や機械的なニーズから始める。.

2. 塩化物孔食やすきま腐食のリスクがある場合は、 二相鋼またはモリブデン含有オーステナイト鋼を 検討すること。.

3. 重加工や溶接が必要な場合は、オーステナイト系 300シリーズから始め、鋭敏化のリスクがある場合は、 安定化または低炭素鋼種を指定する。.

4. 磨耗や切削用途の場合は、マルテンサイト硬化鋼種を調べ、硬度と調質に関する仕様も含めること。.

5. コスト重視の非臨界腐食環境用にはフェライト系鋼種を検討するが、低温靭性と成形上の制約を確認すること。.