身の回りにあふれているステンレスと呼ばれる素材も数多くの種類があり、添加する元素によって様々な効果や影響が現れます。
SUS304に代表されるオーステナイト系ステンレス、SUS430に代表されるフェライト系ステンレス、SUS420J2に代表されるマルテンサイト系ステンレス、SUS630に代表される析出硬化系ステンレス、オーステナイト相とフェライト相からなる二相系ステンレス、成分の配分によって様々な特性が生まれ、用途によって使い分けられています。
今回はステンレス鋼に添加する元素によって、どのような影響がでるのか解説していきます。
| 元素名 | 元素記号 | ステンレス鋼に及ぼす添加元素の影響 |
| 炭素 | C | 強力なオーステナイト化元素。オーステナイト結晶粒界にCr炭化物を析出し粒界腐食を起こす。様々な元素と化合物を作り硬さ、強度を増す。 |
| ケイ素 | Si | フェライト化元素。耐酸化性を増す。多量に加えると靭性を低下させる。脱酸材として使用される。 |
| マンガン | Mn | S、Seなどと化合物を作り被削性を増し、赤熱ぜい性を防止する。オーステナイト化元素でNiの約半量の能力がある。Nと親和性があり、ステンレス鋼のN吸収力を増す。 |
| 燐 | P | 熱間加工性を害し、機械的性質を劣化させる。オーステナイト系ステンレス鋼に適量を加えると熱間強度を増す。 |
| 硫黄 | S | 熱間加工性を害す。Mn、Te、Moなどと化合物を作り被削性を増す。 |
| 銅 | Cu | オーステナイト化元素。硫化イオンに対して耐食性を改善する。析出硬化を起こし、強度を増す。熱間加工性を害する。 |
| ニッケル | Ni | オーステナイト化元素。耐食性を増す。オーステナイト系ステンレス鋼の基本元素。 |
| クロム | Cr | フェライト化元素。12％以上添加すると耐食性、耐酸化性を著しく増す。 熱間強度を増す。ステンレス鋼の基本元素である。 |
| モリブデン | Mo | 複炭化物を作り、焼き戻し抵抗性を増す。熱間強度、耐クリープ性を増す。硫化イオンに対し耐食性を改善する。 |
| バナジウム | V | 焼き戻し抵抗性を増し、二次硬化して靭性を増す。炭化物を作り、耐クリープ性を増す。強力なフェライト化元素。 |
| タングステン | W | 強力な炭化物を作り、焼き戻し抵抗を増し、熱間硬さ、強度を増す。 |
| コバルト | Co | 著しく耐クリープ性強度を増す。 |
| ヒ素 | As | 熱間加工性を害す。 |
| 錫 | Sn | 熱間加工性を害す。 |
| ホウ素 | B | 粒界に析出し熱間強度を増す。微量添加で過時効を抑制し、耐クリープ性を増す。OとNとの親和性が強く安定した添加が困難である。結晶の微細化、熱間加工性を上げる。 |
| チタン | Ti | 強力なフェライト化元素で安定した炭化物を作りオーステナイト系ステンレス鋼の粒界腐食を防止する。炭化物金属間で化合物を作り耐クリープ性強度を増す。析出硬化して強度を増す。結晶粒を微細化する。O、Nと化合しやすく清浄度を害しやすい。 |
| セレン | Se | 被削性を増す。 |
| ジルコニウム | Zr | フェライト化元素。Sと化合物を作り被削性を増す。種々の化合物を作り熱間強度を増す。結晶粒を微細化する。脱硫効果がある。赤熱脆性防止。 |
| ニオブ | Nb | 強力なフェライト化元素。炭化物を作りオーステナイト系ステンレス鋼の粒界腐食を防止する。耐クリープ性、熱間強度を増す。結晶粒を微細化する。靭性改善を改善する。 |
| テルル | Te | 被削性を増す。熱間加工性を害する。 |
| 鉛 | Pb | 被削性を増す。熱間加工性を害する。 |
| アルミニウム | Al | 強力なフェライト化元素。Niなどと金属間化合物を作り、析出硬化し強度を増す。13Crステンレス鋼に添加しフェライトを増加させ、溶接割れを防止する。耐酸化性を増す。脱酸剤として使用される。 |
| 酸素 | O | 酸化物を作り加工性を害する。強度、靭性を害する。 |
| 窒素 | N | 強力なオーステナイト化元素。オーステナイト鋼の耐力を向上させる。高温強度を増す。低温の靭性を害する。 |
| 水素 | H | 高Niステンレス鋼の溶鋼中に多量に溶け込み、凝固時に析出しピンホールを形成しやすい。熱間加工時に割れの要因となる。 |
以上のようにステンレス鋼には様々な元素が添加されています。ミルシートに記載されている元素記号の効果や役割を知ることで、その材料の特性を知ることができます。
各材料の説明はこちらをご参照下さい。
