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2021年03月08日17:57

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ハリー・ブレアリー
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

Brown Firth Research Laboratoriesのあった場所にたつブレアリーの記念碑


ハリー・ブレアリー(Harry Brearley、1871年2月18日 – 1948年8月12日)とは、ステンレス鋼の発明者である。

イギリス帝国シェフィールドに生まれた。12歳から製鋼所で働き始め、化学実験室の助手になった。数年化学実験室で働きながら、夜学で製鋼技術や化学分析の方法を学んだ。30歳になるころには、優秀な技術者としての評価を得て、2つの製鋼会社が共同出資したブラウン・ファース研究所での研究の指揮をまかされた。

第一次世界大戦前夜、兵器の磨耗対策が求められる中、ブレアリーは鋼の炭素とクロムの添加量を変えて、鉄の耐磨耗性を向上させる合金鋼の研究を行った。

炭素量0.2%程度でクロム6-15%の間の合金鋼の研究中に、組織観察のためのエッチングをしようとして、クロム鋼が対薬品性を持っていることを発見した。1913年8月にブレアリーは、0.24wt% C-12.8wt% Crのステンレス鋼を開発した。

1920年、ブレアリーは鉄鋼協会からベッサマー・ゴールド・メダルを受賞した。1915年に特許の権利に関して合意できなかったため、ブレアリーはブラウン・ファース研究所をやめるが、W. H. ハットフィールドらによって研究は続けられ、Niを加えた18wt% Cr-8wt% Niのステンレス鋼が1920年代に開発された。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー以上転載ーー
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8F%E3%83%AA%E3%83%BC%E3%83%BB%E3%83%96%E3%83%AC%E3%82%A2%E3%83%AA%E3%83%BC



ステンレス鋼の歴史
出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』

【1930年に竣工したクライスラー・ビルディングの最上部尖塔は、ステンレス鋼板で覆われている。世界で初めてビル外装に大量のステンレス鋼を使用した歴史的建造物。】

ステンレス鋼とはクロムを含み耐食性の高い鋼の一種である。ステンレス鋼の歴史(ステンレスこうのれきし)は、ステンレス鋼の必須元素であるクロムの発見にさかのぼる。

1761年、シベリアの鉱山で赤みがかかったオレンジ色の新種の鉱石が発見された。フランスのルイ=ニコラ・ヴォークランがその鉱石を分析し、未知の金属を発見し、クロムと名付けた。その後、1820年代、イギリスの合金鋼研究を経て、フランスのピエール・ベルチェがクロム・鉄合金の研究を行った。ベルチェは初のフェロクロムを作製し、作製したクロム鋼は切れ味に優れることなどを報告した。その後もクロム・鉄合金の研究報告は散発するが、19世紀中に現在認められているようなステンレス鋼の発見・実用化には至ることはなかった。一方で、19世紀後半の金属組織学の成立やテルミット法の発明により、ステンレス鋼誕生の素地は出来上がりつつあった。

20世紀に入ると、クロム・鉄合金の基礎研究が深まり、ステンレス鋼の学術的基盤が確立した。現在では、ステンレス鋼は金属組織別にオーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト・フェライト系、析出硬化系に大別される。1900年代、レオン・ギレ(フランス語版)が、耐食性については指摘できなかったが、マルテンサイト系、フェライト系、およびオーステナイト系の組織と組成を初めて体系的に明らかにした。また、フィリップ・モンナルツが、クロム・鉄合金の耐食性とその原理について現在でも通じるような優れた知見を報告した。1910年代になると、マルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系ステンレス鋼が実用化され、ステンレス鋼が工業的・商業的に発明された。

マルテンサイト系の発明者はハリー・ブレアリーとすることが一般的で、オーステナイト系の発明者はベンノ・シュトラウス(ドイツ語版)とエドゥアルト・マウラー(ドイツ語版)とすることが一般的である。フェライト系の発明者は特定の人物や組織に定め難い。残る2つのオーステナイト・フェライト系と析出硬化系は、1930年代・1940年代に実用化された。

基本鋼種が発明されたステンレス鋼は、利用拡大と技術的発展を遂げる。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー以上転載ーー
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%B3%E3%83%AC%E3%82%B9%E9%8B%BC%E3%81%AE%E6%AD%B4%E5%8F%B2


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。


ステンレス鋼の腐食に対する耐性(耐食性)の源は含有されているクロムで、このクロムによって不働態皮膜と呼ばれる数ナノメートルの極めて薄い皮膜が表面に形成されて、金属素地が腐食から保護されている。不働態皮膜は傷ついても一般的な環境であればすぐに回復し、一般的な普通鋼であれば錆びるような環境でもステンレス鋼が錆びることはない。ただし、万能な耐食性を持つわけではなく、特に孔食、すきま腐食、応力腐食割れといった局部的な腐食は問題となり得る。特に塩化物イオン環境には注意を要する。また、ステンレス鋼は高温腐食に対しても耐性が高く、耐熱鋼としても位置づけられる。

一口にステンレス鋼と言っても、実際には多様なステンレス鋼の種類が存在しており、耐食性がより高い鋼種、高強度な鋼種、磁性を持つ鋼種、非磁性(常磁性)の鋼種、極低温でも脆化しない鋼種などがある。特に主要金属組織をもとにして「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」「オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼」「析出硬化系ステンレス鋼」の5つで大別されている。クロム以外にも、ニッケルを筆頭に、特性向上のために様々な元素が添加される。

ステンレス鋼の製造上は、炭素の効率的な除去が特に重要なポイントとなる。成形、溶接、切削といった加工上も、普通鋼とはいくらか異なる面がある。日用品から産業用に至る幅広い分野でステンレス鋼が使われており、耐食性により金属素地を露出して利用可能なため、意匠的な利用も多い。


目次 [非表示]
1 定義と名称
2 歴史
3 基本金属組織と合金元素の関係
4 分類 4.1 主要成分による大別
4.2 金属組織による大別 4.2.1 マルテンサイト系ステンレス鋼
4.2.2 フェライト系ステンレス鋼
4.2.3 オーステナイト系ステンレス鋼
4.2.4 オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼
4.2.5 析出硬化系ステンレス鋼

4.3 規格による分類

5 耐食性 5.1 湿食 5.1.1 不働態化
5.1.2 全面腐食
5.1.3 孔食・すきま腐食
5.1.4 粒界腐食
5.1.5 応力腐食割れ
5.1.6 異種金属接触腐食

5.2 乾食 5.2.1 高温酸化
5.2.2 高温ガス腐食


6 強度・機械的性質 6.1 常温における機械的性質
6.2 高温における機械的性質
6.3 低温における機械的性質

7 物理的性質
8 製造 8.1 原料
8.2 溶解・予備精錬
8.3 精錬
8.4 鋳造
8.5 圧延鋼板
8.6 管・棒線材・形鋼・鋳造・クラッド

9 加工 9.1 切断
9.2 プレス成形
9.3 鍛造
9.4 切削
9.5 溶接
9.6 熱処理

10 表面仕上げ 10.1 圧延仕上げ
10.2 研磨仕上げ
10.3 化学発色皮膜
10.4 塗装
10.5 めっき
10.6 その他の表面処理

11 用途 11.1 食卓・厨房・食品産業
11.2 電気機器・電子機器
11.3 輸送機器
11.4 建築・土木
11.5 化学工業
11.6 海洋・海水環境
11.7 発電所
11.8 医療
11.9 美術品

12 リサイクル
13 生産量統計
14 出典
15 参照文献
16 外部リンク

定義と名称​[編集]

ステンレス鋼とは、鉄にクロム元素を一定量以上含ませた、錆びにくい合金の一種といえる[1]。鉄鋼材料の中では、高合金鋼または特殊鋼に位置づけられる[2]。後述のように、含まれるクロムがステンレス鋼の耐食性の主たる源で、現在の国際的な定義では、ステンレス鋼は「クロム含有量が 10.5 % 以上、炭素含有量が 1.2 % 以下の合金鋼」と定められている[3]。

このステンレス鋼の定義は、国際統一のために1988年に世界税関機構によって導入され、現在に至っている[4][5]。国際標準規格 (ISO) や 日本産業規格 (JIS) でも、同様の定義が現在では採用されている[6][7]。以前は、クロム含有量が約 12 %以上で十分な耐食性が発揮されると認識されており、ステンレス鋼に必要なクロムの最低含有量は約 13 % や約 12 % などとされていた[8]。技術の向上によって炭素、窒素、硫黄などの耐食性を低下させる元素の含有を減らせるようになったため、定義上のクロムの最低含有量が 10.5 % で十分となった[9]。

「ステンレス鋼」という名は、英語の名称 “stainless steel” の直訳に由来する[10]。stainless steel という名は、ステンレス鋼を最初に実用化した一人であるイギリスのハリー・ブレアリーによって[11]、より正確には、ブレアリーの鋼の耐食性を確認した刃物技師のアーネスト・スチュアートによって名付けられた[12][13]。

日本語では、かつては「不銹鋼(ふしゅうこう)」という名でも呼ばれていたが[14]、現在では単に「ステンレス」と呼ぶ[15]。業界用語として、さらに省略して「ステン」と呼んだり、ステンレス鋼のJISの材料記号がSUSであることから「サス」と呼んだりもする[16]。

歴史​[編集]

詳細は「ステンレス鋼の歴史」を参照





イギリスで発明されたステンレス鋼について伝える、1915年1月31日付のニューヨークタイムズ記事
ステンレス鋼が発明、実用化されたのは、20世紀初頭の1910年代のことである。18世紀にクロム元素が発見され、19世紀中にステンレス鋼発明につながる多くの重要な基礎研究成果があり、それらをもとにステンレス鋼の発明が達成できたといえる[17]。1900年代には、フランスのレオン・ギレ(フランス語版)やドイツのフィリップ・モンナルツが鉄・クロム合金についての特筆すべき学術的成果をまとめ、ステンレス鋼発明の土台が整いつつあった[18]。

後述のように、ステンレス鋼は金属組織別に大きく5つに分類される。1912年、オーステナイト系ステンレス鋼がドイツのベンノ・シュトラウス(ドイツ語版)とエドゥアルト・マウラー(ドイツ語版)によって発明された[19]。そして1913年、マルテンサイト系ステンレス鋼が、上述のイギリスのハリー・ブレアリーによって発明された[20][21]。フェライト系ステンレス鋼もこの頃に発明されたが、フェライト系ステンレス鋼の場合は誰を発明者とするかは決め難い[22]。フランスのアルバート・ポートヴァン(ドイツ語版)、米国のクリスチャン・ダンチゼン、米国のエルウッド・ヘインズ(英語版)などがフェライト系ステンレス鋼の発明者として挙げられる[23][21]。以上のようにステンレス鋼には多くの発見者・発明者が居たが、ステンレス鋼の発明者として一人を挙げるときにはハリー・ブレアリーの名を挙げることが多い[24][13]。

実用化後から、ステンレス鋼は耐食性およびその他特性を活かして、産業用から家庭用まで様々な用途で需要を伸ばしてきた[25]。新たな機能・特性を持った鋼種の開発が行われ、ステンレス鋼の種類も豊富に増えていった[26]。オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼は1930年代に、析出硬化系ステンレス鋼は1940年代に実用化された[27]。同時に、ステンレス鋼の量産化と生産技術の向上も進められてきた[26]。特に、1940年代の酸素脱炭法のステンレス鋼製造への適用、さらに1960年代後半のVOD法とAOD法の発明は、ステンレス鋼の生産性・品質を大きく向上し、製造コストを低下させた[28]。1950年から2019年までの統計によれば、ステンレス鋼の全世界生産量は平均 5.8 % で増加を続けてきた[29]。近年でも、製造法の改良や開発、耐食性・強度・加工性を改良あるいは兼備した鋼種の開発、省エネや省資源化を目指した鋼種の開発などが続けられている[30]。

基本金属組織と合金元素の関係​[編集]

ステンレス鋼に添加される合金元素は、定義のようにクロムを必須とする。さらに、各種特性向上のためにニッケル、モリブデン、銅、ケイ素、窒素、アルミニウムなどの他の元素も添加される[31]。また、リンや硫黄のように、場合によっては有効だが基本的に有害な不純物元素も含まれており、普通は製造上できるだけ取り除かれる[32]。炭素は、耐食性を落とすステンレス鋼にとっての最大の不純物元素であり、一方で、強度向上に寄与する有用な元素でもある[33][34]。一部の種類のステンレス鋼を除いて、ステンレス鋼は0.01桁や0.001桁の低い炭素濃度パーセンテージで製造されている[35]。





フェライト(α)とオーステナイト(γ)の結晶格子の様子。マルテンサイト(α′)の結晶格子は α とほぼ同じで、わずかに立方体から直方体となる[36]。
ステンレス鋼の金属組織をミクロに観察すると、金属組織を主に占めている相の種類には、体心立方構造のフェライト、体心正方構造のマルテンサイト、面心立方構造のオーステナイトの3つが存在する[37]。こういった合金の金属組織は、含有する化学成分の種類と濃度(組成)、加熱・冷却・一定温度保持などの材料が受けた熱履歴、および加工履歴などによって決まる[38]。フェライト、マルテンサイト、オーステナイトは結晶構造がそれぞれ異なっており、結晶構造の違いがステンレス鋼の材料特性の違いとなって現れる[39][40]。特に物理的性質と機械的性質が、金属組織の種類によって変化する[41]。

フェライト、マルテンサイト、オーステナイトという3つの相は鋼全般で存在する相だが、鉄・炭素の2つから成る単純な鋼では、オーステナイトは高温のみで現れる相であり、常温で組織がオーステナイトになることは普通はない[42][43]。常温でオーステナイトを主要な相とする鋼種があることは、ステンレス鋼の特徴の一つといえる[44]。





鉄・クロム系2元状態図。縦軸が温度、横軸がクロム濃度で、図中には静的に変化させたときのその温度とクロム濃度における相を示している。αがフェライト、γがオーステナイトを意味しており、左端の閉じた γ の存在領域が γ ループ。
ステンレス鋼の基礎となるのが、鉄・クロム系の状態図である[45]。
ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー以上転載ーー
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%B3%E3%83%AC%E3%82%B9%E9%8B%BC
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