「ステンレスについて詳しく知りたい。」
「ステンレスの種類による用途の違いがわからない。」
このようにお考えの方がいらっしゃるでしょう。
そこで今回は、ステンレスの特徴から曲げ加工についてまでを紹介します。
□ステンレスの特徴を紹介
ここではステンレスの特徴について紹介します。
ステンレスについて知るための基礎的な部分なので、知っているという方もぜひ確認して見てくださいね。
ステンレスは英語で「stainless steel」と言い、直訳すればステンレス鋼となり、これが日本での正式名称です。
stainlessとは「錆びない」という意味を持っています。
ただし、実際に全く錆びないということではなく、あくまで錆びにくいという点には気をつけましょう。
主成分は鉄が50パーセント以上で、クロムが10.5パーセント以上を含む合金です。
他の材料と比べてみると使用量はかなり多く、その生産量をみると現在国民一人当たり熱間圧延材ベースで30キログラム程度使用されるようになっています。
ステンレスの使用が増加している理由としては、ステンレスが持つ性質が非常に優れていることで用途が拡大していることと、製造、加工技術の向上によるものでしょう。
ステンレスには主に3つの特徴があります。
それぞれについて詳しく見ていきましょう。
1つ目は、耐食性です。
これは腐食しにくさ、錆びにくさのことを表しています。
英語名にもなっているほど、優れた耐食性を持っています。
ステンレスに含まれているクロムがこの耐食性に大きく貢献しています。
クロムは酸素と結合すす。
この膜がステンレスを錆から守ってくれているのです。
そのため、クロムが含まれていない金属（鉄）は相対的に錆に弱いと言えるでしょう。
2つ目は、耐熱性です。
これは加熱した時にどれだけ状態を維持できるのかを示すものです。
一般的なステンレスであれば500度までは引っ張り強さを示します。
ただし、500度を超えるような環境では機械的強度が低下します。
後ほどステンレスの種類について紹介するのですが、中でもマルテンサテライト系やフェライト系は500度を超えると急激に強度が低下します。
ただし別の元素を加えて耐熱性を向上することも可能です。
3つ目は、強度です。
外部からの力に対してどれだけ状態を維持できるのかを示すものです。
強度に関しては構成元素によって左右されてしまうのですが、元素を追加していることからただの鉄よりは強度が高いと言えるでしょう。
□ステンレスの曲げ加工について紹介
ここまではステンレスの基礎的な知識についておさらいしました。
ここからはステンレスの曲げ加工について紹介します。
そもそも曲げ加工とは、特定の角度や形状に変化させる加工です。
実はこの曲げ加工をステンレスに施すのは非常に難しいとされています。
理由としてはスプリングバックが大きいためでしょう。
スプリングバックが何かわからない方が多いと思いますので、紹介しますね。
素材の中には弾性を持っているものがありますね。
こうした素材をプレスして形状を変化させたとしても、プレスした後に元の形状に戻ろうとしてしまいます。
ステンレスは、この引張強さが高く伸びが大きいので、炭素鋼などの金属よりも強い力で加工する必要があります。
もし仮にこのスプリングバックが起きてしまうと、製品の寸法にずれが生じてしまいます。
ずれが生じるということは、製品そのものの質が低下するということですよね。
簡単に曲げ加工の種類についても紹介しておきます。
・エアーベンディング
加工素材を軽く金型に押し込む方法です。
・コイニング
加工素材を型に食い込ませプレスする方法です。
・ボトミング
型に合わせて底押しする方法です。
□ステンレスの種類による用途の違いを紹介
最後にステンレスの種類と用途の違いを紹介します。
先ほども軽く触れましたが、ステンレスは含まれる元素によって5つの種類に分けられます。
ここでは代表的なステンレスの種類として3つ紹介しますので、それぞれについて詳しく見ていきましょう。
・フェライト系ステンレス
こちらは16〜18パーセントのクロムを含んでいます。
特徴としては、応力腐食割れを起こしにくいことです。
キッチンや建築内装材、暖房器具、温水器具、自動車部品が主な用途です。
・マルテンサテライト系ステンレス
こちらは12〜13パーセントのクロムを含んでいます。
特徴としては、空気中では錆びにくいのですが、水溶液中では錆びやすいことでしょう。
用途としては、刃物や外科用器具、ゲージ類、バルブシート、ポンプシャフト、ばね、ボルトなどが挙げられます。
・オーステナイト系ステンレス
こちらはクロムとニッケルを添加して、不動態化促進効果と腐食速度低減効果をうまく組み合わせたものです。
用途としては、化学装置や建築、食品製造設、熱交換器、暖房用品、自動車部品、原子炉関係、発電関係、鉄道車両の車体が挙げられます。
幅広い分野で使用されていることがわかりますね。
□まとめ
今回は、ステンレスの特徴から曲げ加工についてまでを紹介しました。
ステンレスは曲げ加工が難しいことや種類による特徴や用途の違いをご理解いただけたでしょうか。
本稿を参考にして少しでも理解を深めていただければ幸いです。