フェライト系ステンレス鋼の特徴を教えて下さい

フェライト系ステンレス鋼は、その特有の組成と結晶構造に由来する多様な特性を持っています。

 

 

🔵機械的性質🔵

フェライト系ステンレス鋼は、一般的に軟らかく変形しやすいという特徴を持ちます 。代表的な鋼種であるSUS430の場合、引張強さは450 MPa以上、耐力は205 MPa以上とされています 。これは、炭素含有量が少なく、フェライト相が主であることに起因します 。加工硬化が少ないため、塑性加工が比較的容易に行えます 。しかし、延性や靭性はオーステナイト系に比べて比較的低い傾向があり、特に低温環境下では靭性が低下する「低温脆性」に注意が必要です 。熱処理による硬化は期待できないため、機械的特性の向上には添加元素の調整が重要となります 。

 

 

 

🔵耐食性🔵

フェライト系ステンレス鋼は、クロム（Cr）の含有量が高いため、一般的な酸化性環境に対して良好な耐食性を示します 。クロムが約17-18%含まれることで、大気中の酸素と反応して安定した酸化被膜（不動態被膜）を形成し、これが湿気や一部の化学物質からの保護層として機能します 。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼（SUS304など）と比較すると、耐食性は劣る傾向にあります 。特に塩酸や硫酸などの特定の腐食性環境や、塩水・海水といった厳しい環境下では、SUS304やSUS316の使用が推奨されます 。一方で、オーステナイト系の欠点である「応力腐食割れ」に対しては、ニッケルをほとんど含有しないため、非常に強い耐性を持つという利点があります 。高純度フェライト系ステンレス鋼（例：SUS444）は、極低炭素・窒素化により耐食性がさらに強化され、塩化物環境下での応力腐食割れに特に強い特性を示します 。

 

 

 

🔵耐熱性🔵

フェライト系ステンレス鋼は耐熱性にも優れており、高温環境下でも安定した性能を発揮します 。最大使用温度は約800°C程度まで耐えることができるとされています 。この特性から、耐熱性が求められる部品や製品に適しています 。しかし、長時間高温にさらされると、「475℃脆化」や「σ相脆化」といった脆化現象が発生し、靭性が低下するリスクがあります 。これらの現象は、クロムやモリブデンが多く含まれる場合に生じやすく、熱処理条件の適切な検討が求められます 。

 

 

 

🔵磁性🔵

フェライト系ステンレス鋼は、その体心立方構造に起因して磁性を持ちます 。磁石に反応し、強い磁場にさらされると磁性が強くなる特性があります 。この磁性は、電磁機器や機械部品など、磁性が必要な用途において重要な特性となります 。例えば、IH調理器用の鍋や冷蔵庫の外板など、磁気的な特性が求められる製品によく利用されます 。

 

 

 

🔵比重🔵

SUS430の比重は、機械的強度や耐摩耗性、衝撃耐性が求められる環境で有用な耐久性と強度に寄与します 。比重が高いことで、SUS430を使用した部品や構造物は重量が増す傾向にありますが、密度が高いことで耐食性の向上にも寄与する可能性があります 。

 

 

 

これらの特性のバランスは、フェライト系ステンレス鋼が特定の用途で選ばれる理由となります。例えば、コストを抑えつつ一定の耐食性と磁性が必要な場合、あるいは熱膨張が問題となる建築材料などにおいて、その優位性が発揮されます 。しかし、耐食性が特に重要視される環境や、極めて高い靭性が求められる用途では、他のステンレス鋼種との比較検討が不可欠です。