五つのステンレス鋼ファミリー

一つの定義、五つの組織

鋼がステンレスと数えられるのは、少なくとも約 10.5% のクロムを含み、表面を保護する薄い酸化クロム皮膜を形成するのに十分な場合です。その共通の根を超えて、結晶構造 — 主にニッケルとクロムのバランスによって決まります — がステンレス鋼を五つのファミリーに分けます。

ファミリー	組織	磁性？	代表鋼種	特徴
オーステナイト系	面心立方	なし（焼なまし状態）	304, 316, 321	最良の一般耐食性と成形性
フェライト系	体心立方	あり	430, 409	ニッケルなし、低コスト
マルテンサイト系	硬化可能、焼入れ時に正方晶	あり	410, 420, 440C	熱処理による硬さ
二相系	およそ半分がオーステナイト、半分がフェライト	あり	2205, 2507	高強度、耐塩化物性
析出硬化系	マルテンサイト系またはオーステナイト系を母材とする＋時効	通常あり	17-4PH (630)	低温時効による非常に高い強さ

オーステナイト系 — 標準的なファミリー

鋼種 304 と 316 は、生産されるすべてのステンレスの大半を占めます。これらは成形と溶接が容易で、極低温まで粘り強さを保ち、316 のモリブデンは海洋および化学用途向けに耐孔食性を加えます。熱処理によって硬化させることはできず、冷間加工によってのみ可能です。弱点は、中程度の強さ、高温での塩化物応力腐食割れに対する感受性、そしてニッケルとモリブデンの市場を追う価格です。焼なまし状態では非磁性ですが、強い冷間加工によりわずかに磁性を持つことがあります。

フェライト系 — 経済的なファミリー

クロムを含むものの本質的にニッケルを含まないフェライト系、例えば 430（装飾、家電）や 409（排気系）はコストが低く、応力腐食割れに良好に耐えます。その限界は靭性と溶接性です。溶接部の結晶粒成長と低い延性により、そのほとんどはより薄い断面と中程度の腐食用途に限られます。

マルテンサイト系 — 硬化可能なファミリー

410、420、440C のような鋼種は、耐食性を硬さと交換します。焼入れ焼戻しを施し、刃物、バルブ部品、シャフト、外科用器具に用いられます。その耐食性はファミリーの中で最も低く、炭素鋼に対して「ステンレス」であるのであって、304 に対してではありません。

二相系 — 強さと塩化物

2205 のような二相鋼種は、304 の約二倍の降伏強さと、塩化物孔食および応力腐食割れに対する強い抵抗力を併せて提供します — 石油・ガス、淡水化、化学タンカーで標準となった組合せです。製造にはより多くの注意が必要であり（入熱管理）、使用温度は脆化機構のため通常約 300 °C 未満に制限されます。

析出硬化系 — 強さの専門家

17-4PH とその仲間は、柔らかい状態で機械加工された後、数百度で時効処理されて強化相を析出し、シャフト、歯車、航空宇宙および海洋用ハードウェア向けに非常に高い強さに達します。

磁石試験についての注意

「ステンレスは非磁性である」は、毎週受入検査を誤らせる俗説です。磁性は品質ではなく結晶構造に従います。五つのファミリーのうち三つ半は磁性であり、オーステナイト系鋼種でさえ冷間加工後にわずかに磁性を持つことがあります。鋼種を検証するには、磁石ではなく PMI 検査を用いてください。