材料 ステンレス鋼

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ステンレス鋼についてまとめる。

ステンレス鋼の定義

Wikipedia
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ステンレス鋼(ステンレスこう、英: stainless steel)とは、鉄に一定量以上のクロムを含ませた、腐食に対する耐性を持つ合金鋼である。
規格などでは、クロム含有量が 10.5 %(質量パーセント濃度)以上、炭素含有量が 1.2 % 以下の鋼と定義される。
単にステンレスとも呼ばれ、かつては不銹鋼(ふしゅうこう)と呼ばれていた。1910年代前半ごろに発明・実用化された。

定義はWikipedia様がおっしゃるには上記の通りらしい。
簡易的な認識としては「鋼にクロムやニッケル等を混ぜた合金」である。

そもそも論で言うと、完全に純粋な「鉄:Fe」を作るのは不可能であり、一般的に鋼と呼ばれるものは「鉄:Fe」と「炭素:C」の合金である。

「ステンレスは錆びにくい鉄」というイメージだと思うが、不純物を取り除いた純粋な鉄は錆びず、塩酸にも溶けないらしい。詳しい原理はよくわからん。

ステンレス鋼の特徴とその理由

ステンレス鋼の種類によって異なるが、概ね下記のような特徴を持っている。

錆びにくい

ステンレス鋼に含まれるクロムが、酸素と結合し酸化クロム(Cr2O3)の不動態被膜を形成する為。

クロムの標準酸化還元電位(≒イオン化傾向)は-0.74Vに対し、鉄の標準酸化還元電位は-0.44Vであり、クロムが先に酸化される。

ステンレス鋼にキズが付くなどにより、この不動態被膜が剝がれてしまったとしても、鉄よりも先にクロムが再度空気中の酸素と結合するので、実質相当やらかさなければ錆びない。

当然、クロムの量が多いほどこの傾向は大きくなるので、クロムの含有量の低いステンレス鋼は、やらかせば錆びる。

ワテはステンレスを錆びさせてしまった経験は無いので、錆びた場合の対応経験は無いが、上記原理から察するには錆びごと削り取って、乾かして放置(酸素と触れさせる)だよね。

熱伝導率が低い

そもそも、合金は熱伝導率が低い。
ステンレスは合金なので、熱伝導率が低い。

金属の熱伝導率が高い理由は、金属結合により自由電子が発生し、この自由電子が熱を運ぶからである。
合金(≒不純物が混ざる)となることで、結晶格子の乱れ(転移)が発生し、自由電子の動きが妨げられるため、熱伝導性が低くなる。

ステンレス鋼の種類

「〇〇‐××」という表記で表される。
〇〇はクロム(Cr)の含有量(%)、××はニッケル(Ni)の含有量(%)。

基本的に、クロムやニッケルは鉄よりも値段が高いので、「多く含まれている=高級」と考えて良い。

13-0(SUS410)

安物のステンレスに使われている模様。
鋼よりは錆びにくいものの、それなりに錆びるらしい。

18-0(SUS430)

これもまあまあの安物のステンレス。
ステンレス製で特に表記が無ければ恐らく「13-0」か「18-0」。

18-8(SUS304)

この辺りから、製品の材質アピールが始まる。
ニッケル含有量が8%を超えると磁石にくっ付かなくなるとのことだが、実際は境界線は曖昧。

海水中でも錆びない。(化学の新研究より)

18-10(SUS304L)

上記製品には「最高級の18‐10ステンレススチール」と紹介されていた。
「18-10」は磁石にくっ付かないらしいが、くっ付いた。
しかし、IKEAの食器(恐らく「13-0」か「18-0」)よりは磁石へのくっ付きは明らかに弱かった。

18-12(SUS305)

ワテが踏み入れていない領域。

20-20(SUS310)

ワテが踏み入れていない領域。

磁性神話

「ステンレス鋼の種類」からすると、基本的には「磁石にくっ付くステンレスは安物」「磁石にくっ付かないステンレスは高級」と言うことになる。
(基本的には「錆びにくいステンレス=高級なステンレス」)

それを「磁性神話」と呼ぶらしい。
実際には磁石にくっ付くけど錆びにくく高級なステンレスがあるが「磁性神話」により普及が抑えられてしまっているとかなんとか。

第4回 「新しいレシピのステンレス」 Page2. 磁石はつくが、質は高いステンレス - 建築コンペ・イベント情報 --【KENCHIKU】
第4回 「新しいレシピのステンレス」 -JFEスチール(株)・エコステンレス- Page2. 磁石はつくが、質 …

この辺りは、ワテもネットをちょこちょこ調べただけの浅い知識なので断言は出来ないが、「磁石にくっ付く高級なステンレスもある」ということで、少なくとも「磁石にくっ付かないステンレスは高級」であることには変わらないのかな?

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