素材構成
炭素鋼は主に鉄と炭素から成り、炭素濃度は0.0218%から2.11%の範囲である。炭素鋼には マンガン、ケイ素、硫黄、リンなどの不純物元素は比較的少量である。その特性は、主に以下によって支配されている。 炭素濃度。炭素濃度が高くなると硬度と強度が向上するが、塑性と靭性は低下する。その結果、炭素鋼はこの重要なパラメーターに基づいて低炭素、中炭素、高炭素タイプに分類される。手頃な価格が炭素鋼の普及を支えている一方で、炭素鋼は比較的単純な組成であるため、複雑な環境下での性能には制約がある。
ステンレス鋼は、炭素鋼をベースとした合金アップグレードの製品である。 クロム、ニッケル、モリブデンなどの特殊金属を配合することで、ステンレス鋼はその独特の特性を獲得する。. 最低クロム含有量10.5%はステンレス鋼の重要な特徴である。. 鋼鉄の表面に緻密なクロム酸化物層を形成することで、クロムは下地の金属を酸素や腐食剤から隔離する効果的なバリアを作る。. これは基本的にステンレス鋼に炭素鋼には及ばない耐食性を与える。オーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼など、ステンレス鋼の種類によって、合金元素の種類や割合が異なるため、性能の強調点が異なり、用途が大きく広がる。
| カテゴリー | ステンレス鋼 | 炭素鋼 |
| 主要コンポーネント | 鉄＋（アイアンプラス クロム (≥10.5%) ＋Ni/Mo合金 | 鉄＋（アイアンプラス カーボン (0.02%-2.1%) + 微量Mn/Si |
| キー・エレメント | クロム (耐食不動態層を形成する） | カーボン (硬さ／強さを決定する）。 |
| 合金元素 | ニッケル（延性）、モリブデン（耐食性） | マンガン（脱酸素剤）、ケイ素（強度） |
パフォーマンス比較
強度と硬度に関しては、炭素含有量の調整と熱処理工程によって炭素鋼の強度を高めることができる。しかし、ステンレス鋼も顕著な性能を発揮する。オーステナイト系ステンレス鋼は、冷間加工後に強度が大幅に向上する。高い強度を維持しながら、靭性の面では炭素鋼をはるかに凌ぐ。複雑な応力にさらされても脆性破壊を起こしにくく、刻々と変化する使用環境に適応しやすい。
ステンレス鋼の最大の利点は、その卓越した耐錆性である。 炭素鋼は、湿度の高い空気、酸、アルカリなどの腐食環境では非常に錆びやすい。 サビは外観を損なうだけでなく、構造強度を弱め、寿命を著しく縮める。 一方、ステンレス鋼は、クロムが形成する不動態皮膜により、大気、海洋、化学工業などの過酷な環境下でも安定した性能を維持することができます。潮風に浸食され続ける海岸沿いの建物でも、腐食性の強い媒体にさらされる化学装置でも、ステンレス鋼は効果的に腐食に耐えることができ、メンテナンスコストや交換頻度を大幅に削減することができます。
加工性については、オーステナイト系ステンレス鋼のように加工硬化の問題がある鋼種もあるが、加工技術の進歩により徐々に克服されつつある。また、ステンレス鋼の優れた成形性と溶接性により、多様な設計・製造要件に対応することができる。炭素鋼に比べ、複雑な形状や精密部品の製造に有利である。
| プロパティ | ステンレス鋼 | 炭素鋼 |
| 耐食性 | ⭐⭐⭐⭐⭐(酸化クロム層は酸、アルカリ、塩に強い） | ⭐(錆びやすいので亜鉛の塗装が必要） |
| 強さ／硬さ | 中-高（冷間加工／熱処理により強化） | 高い（炭素含有量とともに増加） |
| 延性 | 優秀 (例：304オーステナイト系SS：>40%伸び) | 中程度（高炭素グレードは脆い） |
| 美学 | 恒久的な光沢、多彩な仕上げ（鏡面/つや消し） | コーティングが必要。 |
| コスト | 高い（Ni/Mo含有量による） | 下（シンプルな素材/プロセス） |
適用範囲ステンレス鋼の多様な用途
炭素鋼は、その優れた総合機械特性、加工のしやすさ、コストの安さから、橋梁や鉄骨造の工場建設など建設工学の分野で広く使用されている。しかし、環境適応性の要求が高い場面では、炭素鋼の限界が明らかになる。
ステンレス鋼は、その固有の利点を生かし、数多くのハイエンドで需要の高い分野を支配している。食品加工やケータリング業界では、無毒、無害、洗浄が容易、耐食性などの特性から、食品加工機器、厨房用品、食器などの素材として選ばれている。 これは食品の安全性を保証すると同時に. 日々のメンテナンスを容易にする。
医療分野では、生体適合性と耐食性に優れたステンレス鋼が、人体に埋め込まれる手術器具や医療機器の製造に使用され、人体の複雑な生理的環境下で安定した機能を発揮している。
化学生産施設や海洋工学アプリケーションのような過酷な環境で使用される場合ステンレス鋼は不可欠である。例えば、化学反応器や海水淡水化装置は、装置の長期安定運転を保証します。
また、建築装飾や家具装飾の分野でも、ステンレススチールはその明るく美しい表面、多様な形状、長持ちする耐久性で、空間にモダンでスタイリッシュな雰囲気を添えている。
| セクター | ステンレス鋼の用途 | 炭素鋼用途 |
| 建設/装飾 | カーテンウォール、手すり、彫刻 (201/304/316/310s/347H/904L...) | 鉄筋、構造フレーム（Q235B） |
| 食品/医療 | 台所用品、手術器具（304/316L） | 適さない（汚染リスク） |
| 化学/エネルギー | リアクター、パイプライン (316L/2205 Duplex) | 貯蔵タンク（ライニング）、ボイラー（20#鋼） |
| 交通 | 船舶部品（316L）、排気装置（409） | 車両シャーシ（SPCC）、ホイール（65Mn） |
| 産業機械 | ベアリング（440C）、バルブ（17-4PH） | ギア（45#鋼）、スプリング（60Si2Mn） |
共通グレード
| カテゴリー | 代表的な成績 | 主な特性と用途 |
| ステンレス鋼 | 304 | ユニバーサル（18% Cr-8% Ni）；食品機器、建築 |
| 316L | モリブデン強化耐食性 (16% Cr-10% Ni-2% Mo); 化学/海洋 | |
| 430 | フェライト系（16% Cr）；電化製品、カトラリー | |
| 炭素鋼 | Q235 | 構造用鋼 (235 MPa 降伏); 建築用フレーム |
| 45# | 中炭素（0.45% C）；シャフト、ギア | |
| T8/T10 | 高炭素工具鋼（0.8～1.0% C）；ブレード、ダイス |
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主要な等級: 304、304L、316、316L、347H、316Ti、904L、二重2205、二重32750
主要なプロダクト: ステンレス鋼の溶接された及び継ぎ目が無い管、管付属品、ステンレス鋼の薄板 &coil のステンレス鋼セクション