鉄鋼とは、金屬合金の総稱(chēng)であり、用途や使用範(fàn)囲が広い汎用金屬の一種である。鋼の種類(lèi)は數(shù)多くあるが、ほとんどの鋼は炭素鋼とステンレス鋼の2種類(lèi)に分けられる。炭素鋼はクロムの含有量が10.5%未満の場(chǎng)合が多いが、ステンレス鋼とするには最低10.5%のクロムが必要である。炭素鋼とステンレスの特徴、錆の対処法、炭素鋼とステンレスの使い分け、よくある質(zhì)問(wèn)にお答えします：炭素鋼とステンレス鋼はどちらが良いのですか？

ステンレス?スチールとは？

ステンレス鋼とは、クロムやニッケルなどの合金元素の添加によって定義される鋼の一種で、通常10.5%以上のクロム含有量を持つ。酸化を防ぐように設(shè)計(jì)されているため、"無(wú)酸素鋼 "と呼ばれることもある。鉄は酸素に觸れると酸化して錆びるが、クロムは酸素に觸れても錆びない。そのため、ステンレス鋼にはクロムの保護(hù)層が施され、環(huán)境中の酸素と鉄の間にバリアを作る。これが腐食や錆に耐え、「ステンレス鋼」となるのである。

ステンレス鋼の種類(lèi)

ステンレス鋼のクロム含有量が異なると、その特性も異なる。一般的に、クロム含有量が少ないほど安価だが耐久性に劣る。また 各種ステンレス鋼:

• オーステナイト系： 最も広く使用されているステンレス鋼で、降伏強(qiáng)度は低いが、耐食性と耐熱性が強(qiáng)く、家庭用品、工業(yè)用配管や容器、建築、建築ファサードなどによく使用されている。
• フェライト:一般に非ニッケル鋼で、一般鋼よりも耐食性、耐熱性、耐割れ性に優(yōu)れている。洗濯機(jī)、ボイラー、屋內(nèi)建築物などによく使用される。
• マルテンサイト： クロムの含有量が少ないため、他のステンレス鋼よりも磁性が強(qiáng)く、耐食性に劣る傾向がある。
• 二相鋼： オーステナイト鋼とフェライト鋼の複合鋼で、強(qiáng)度と柔軟性を持ち、降伏強(qiáng)度はオーステナイト系ステンレス鋼の2倍で、製紙、パルプ、造船、石油化學(xué)産業(yè)で使用されている。

炭素鋼とは？

一方、炭素鋼はクロム、炭素、鉄合金の濃度がかなり低く、他の材料はほとんど存在しない。そのため、「低合金」鋼と呼ばれることもある。ステンレス鋼も炭素鋼もこのような基本組成を持つが 炭素鋼は炭素含有量によって定義される。炭素含有量は通常約0.1～2.5%である、 が、しばしば変動(dòng)する。ステンレス鋼と違って錆びやすいが、炭素鋼は安価であることが多く、炭素含有量によって機(jī)械的性質(zhì)が異なる。低炭素鋼は弱く柔らかいが CNC加工 高炭素鋼は強(qiáng)度が高いが、加工はかなり難しい。

炭素鋼の種類(lèi)

炭素鋼合金を定義する要素は炭素含有量であり、様々な種類(lèi)の炭素鋼がこのように分類(lèi)される。

• 低炭素鋼： 炭素含有量が0.25%未満の最も広く使用されている炭素鋼です。通常、比較的弱く柔らかいが、溶接が容易で延性があるため、機(jī)械加工や溶接に安価に使用されることが多い。
• 中炭素鋼： 炭素含有量が0.25～0.6%で、マンガン含有量が0.6～1.65%である。 SK5鋼.熱処理によって改善することができるが、合金元素を加えない限り、非常に薄い部分にしか行えない。
• 高炭素鋼： 炭素含有量0.6%以上。最も硬く、最も強(qiáng)靭な炭素鋼で、延性は最も低く、耐摩耗性に優(yōu)れ、焼入れ、焼戻しを行うことが最も多い。

炭素鋼とステンレス鋼の特性比較

炭素鋼とステンレス鋼の特性を比較する場(chǎng)合、それぞれの鋼種がベストであることを確認(rèn)することが重要である。

表1. 炭素鋼とステンレス鋼の特性の概要

プロパティ	炭素鋼	ステンレス鋼
引張強(qiáng)度	400-1200 MPa	500-1000MPa
降伏強(qiáng)度	250-1000 MPa	200-800 MPa
伸び	10-30%	20-60%
密度	~7.85 g/cm3	~8.0 g/cm3
硬度	120-400 HB	150-400 HB
熱伝導(dǎo)率	40-50 W/m-K	15-30 W/m-K
融點(diǎn)	1410 °C~ 1540 °C	1375°C ~ 1530°C
加工性	グッド	中程度
溶接性	グッド	中程度
マグネティック	マグネティック	変動(dòng)あり (オーステナイト系非磁性または弱磁性；フェライト系/マルテンサイト系磁性)

構(gòu)成

すべての鋼は鉄と炭素を含む。合金の中には、さらに元素を加えて獨(dú)特の性質(zhì)を持たせたものもある。ステンレス鋼は主にクロム、ニッケル、モリブデンからできている。少なくとも10.5%のクロムを含む。

表2. ステンレス鋼の組成

鉄	クロム	ニッケル	カーボン	マンガン	シリコン
バランス	10.5%-30%	8-10.5%	0.03-0.08%	1-2%	0.5-1%

一方、炭素鋼は鉄と炭素の組成である。炭素含有量は鋼の種類(lèi)によって異なり、低炭素鋼や軟鋼の0.05%から超高炭素鋼の2.5%まである。

表3. 炭素鋼の組成

鉄	カーボン	マンガン	シリコン
バランス	0.1~2.5%	0.3~1.0%	0.1~0.2%

コスト

鋼鉄のコストは、購(gòu)入する鋼鉄の形狀によって異なります。他の要因の中でも、鋼の組成は鋼に支払われる価格に影響を與える可能性のある側(cè)面の一部です。他のすべての要因が一定であれば、ステンレス鋼のコストは軟鋼や中炭素鋼よりも高くなります。しかし、超高炭素鋼はステンレス鋼と同じか、場(chǎng)合によってはステンレス鋼よりも高いかもしれません。鋼材の価格を決定する最善の方法は、用途に必要な性能要素を評(píng)価し、最適な選択とその価格を調(diào)査することである。

ステンレス鋼のポンドあたりの具體的な価格

• 304ステンレス鋼: $1.45
• 316ステンレス鋼: $1.81
• 430ステンレス鋼: $0.82

炭素鋼1ポンド當(dāng)たりの具體的な価格

• 低炭素鋼（A36、CS 30など）： $0.50-$0.75
• 中/高炭素鋼（例：グレード50、70、100）：$0.60-$0.90

耐食性

ステンレス鋼の名前と名聲は、その耐食性に由來(lái)する。腐食に強(qiáng)い素材である。ステンレス鋼は、金屬に合金化されたクロムから腐食からの保護(hù)を得る。クロムが酸素と反応するとき、それは腐食から鋼を保護(hù)するためにクロム酸化物の層を形成する。

炭素鋼には腐食を防ぐ能力はない。炭素鋼には多くの利點(diǎn)があるが、耐食性はそのひとつではない。したがって、海洋環(huán)境での炭素鋼の使用は推奨されない。

引張強(qiáng)さと降伏強(qiáng)さ

鋼鉄は高い引張強(qiáng)度と降伏強(qiáng)度を持ち、力で引っ張られても折れたり変形したりしにくい。このユニークな特性は、商業(yè)ビルや橋のようなインフラに最適である。炭素鋼は降伏強(qiáng)度は比較的高いが、引張強(qiáng)度は低い。ほぼ破斷點(diǎn)まで形狀を維持するが、それを超えると自然に破斷する。

一方、ステンレス鋼は炭素含有量が少なく、炭素鋼よりも軟らかく、降伏強(qiáng)度が低いため曲げやへこみに弱い。

機(jī)械加工と溶接

機(jī)械加工と溶接は、鉄から構(gòu)造物を作る上で重要な役割を果たす。加工しやすい金屬を見(jiàn)極めることが重要です。ステンレス鋼は加工が難しい金屬として知られており、特殊な加工工具や加工技術(shù)を必要とする。しかし、ステンレス鋼の加工も不可能ではないが、この場(chǎng)合は炭素鋼の方が有利である。

外観

様々なプロジェクトに適した素材を選ぶ際、外観は重要な要素である。炭素鋼もステンレス鋼も仕上げが良い。炭素鋼は滑らかで洗練された外観を持ち、様々な環(huán)境に対応できるため、複數(shù)のコーティングや仕上げによって様々な美的オプションを幅広く調(diào)整することができます。一方、ステンレススチールは光沢と輝きで知られ、2つの選択肢の中ではより優(yōu)れています。

熱抵抗

カーボンも高溫に耐えられるが、ステンレスは耐熱性に優(yōu)れている。ステンレス鋼は華氏1000度まで耐えることができる。

カーボン?スチールとステンレス?スチール、どちらがいい？

では、炭素鋼とステンレス鋼ではどちらが良いのでしょうか？それはあなたが何を必要としているかによります。ここでは、炭素鋼とステンレス鋼の利點(diǎn)を説明します。

ステンレス鋼の主な利點(diǎn)は以下の通りである：

• 耐食性： 製造工程でステンレス鋼にクロムが添加されると、空気中の酸素と結(jié)合して金屬上に薄い保護(hù)膜を作り、炭素鋼対ステンレス鋼の錆やその他の腐食から保護(hù)する。
• 耐熱性： ステンレス鋼の中には、スケーリングに強(qiáng)く、超高溫環(huán)境にも耐えられるものがある。ある種のステンレス鋼は、極端な低溫に長(zhǎng)時(shí)間耐えることができる。
• 長(zhǎng)壽命:ステンレス鋼は耐食性、耐熱性に優(yōu)れ、濕気や腐食性物質(zhì)にさらされるような長(zhǎng)期的な用途に最適です。
• 衛(wèi)生的である： ステンレススチールは、その化學(xué)構(gòu)造により、バクテリアやその他の病原體を自然に拒絶します。また、基本的な水拭きと萬(wàn)能クリーナーで簡(jiǎn)単に洗うことができます。

炭素鋼の主な利點(diǎn)は以下の通りである：

• 耐久性がある： 炭素鋼は強(qiáng)靭で耐久性があり、高い応力や衝撃荷重に耐えることができる。機(jī)械部品や建築物の建設(shè)によく使用される。
• 手頃な価格だ： 炭素鋼は他の鋼種に比べて製造?購(gòu)入コストが安い。
• リサイクル可能： 炭素鋼は100%リサイクル可能で、品質(zhì)と強(qiáng)度を損なうことなく何度でも使用できる。
• 汎用性:炭素鋼は、安価で耐久性のある材料を必要とするほとんどの用途に使用できる。溶接、機(jī)械加工、成形により様々な形狀を作り出すことができる。

炭素鋼とステンレス鋼の比較

正しい鋼材の選択は、何を作るかによって異なります。ここでは、炭素鋼とステンレス鋼の使い分けについて見(jiàn)てみよう。

ステンレス鋼の用途

ステンレス鋼は、そのユニークな特性と耐食性を必要とする用途に主に使用されています。この合金は、コイル、シート、プレート、バー、ワイヤー、チューブに粉砕されます。以下は、一般的なステンレス鋼の用途の例です：

• 食品加工機(jī)器： ステンレス?スチール、または 食品用ステンレス鋼耐食性と衛(wèi)生的な特性により、食品産業(yè)で広く使用されている。それは、ミキサーや貯蔵タンクなどの食品加工機(jī)器に使用されることが多い。
• 醫(yī)療機(jī)器： ステンレス鋼は、滅菌性、耐食性、生體適合性に優(yōu)れているため、醫(yī)療機(jī)器の構(gòu)造によく使用される。
• 自動(dòng)車(chē)部品： ステンレス鋼は、排気裝置やトリムを含む様々な自動(dòng)車(chē)部品の製造に使用されている。
• 建設(shè)： 過(guò)酷な環(huán)境條件にも耐えるその能力は、長(zhǎng)壽命と信頼性を保証します。ステンレス鋼は、手すり、ドア、窓枠を含む建物やその他の構(gòu)造物を構(gòu)築するために使用されます。
• 航空宇宙と防衛(wèi) ステンレス鋼は、その強(qiáng)度と耐久性から、航空機(jī)やその他の防衛(wèi)関連機(jī)器の製造に使用されている。
• 化學(xué)処理： ステンレス鋼は様々な化學(xué)薬品に耐性があり、化學(xué)処理に適している。

炭素鋼の用途

炭素鋼は、耐久性が他の鋼種よりも安価で、耐食性が要求されない場(chǎng)合によく使用される。多くの場(chǎng)合、炭素鋼は大量に製造または加工される。以下は炭素鋼の一般的な用途である：

• 建設(shè)： 炭素鋼は、強(qiáng)度、耐久性、汎用性に優(yōu)れているため、建物や橋などの構(gòu)造物によく使用される。
• 自動(dòng)車(chē)： 炭素鋼は、ナット、ボルト、ファスナーなど様々な自動(dòng)車(chē)部品の製造に使用される。
• 産業(yè)機(jī)器:炭素鋼は、ボイラー、タンク、圧力容器など様々な産業(yè)機(jī)器に使用されている。
• 機(jī)械部品： 炭素鋼は、その強(qiáng)度と耐久性から、ギア、ベアリング、スプリングなどの機(jī)械部品によく使用される。
• 切削工具： 炭素鋼は鋭利な刃先を保つことができるため、ナイフやのこぎりなどの切削工具に使用される。
• ディフェンス:炭素鋼は、その強(qiáng)度と耐久性から、防具や武器など様々な防衛(wèi)関連機(jī)器の製造に使用されている。

どのスチールを使うべきか？

ステンレス鋼は耐食性に優(yōu)れ、濕気や腐食環(huán)境にさらされる様々な用途に適している。一方、炭素鋼とステンレス鋼はどちらが優(yōu)れているのでしょうか。炭素鋼は炭素含有量が比較的多いため、強(qiáng)度と硬度が高く、大きな応力や衝撃を必要とする様々な用途に適しています。炭素鋼とステンレス鋼のどちらを使用するかは、プロジェクト固有の要件や材料特性、耐食性、耐熱性、コストなどの要因によって異なります。

表4. 炭素鋼とステンレス鋼の特徴

特徴	ステンレス鋼	炭素鋼
耐食性	高い耐食性と耐錆性	耐腐食性、耐錆性がない
耐熱溫度	極端な高溫や低溫に長(zhǎng)期間耐えることができる	高溫にも低溫にも耐えるが、長(zhǎng)時(shí)間さらされるとステンレス鋼ほどの性能は発揮できない。
溶接性	溶接は可能だが、融點(diǎn)が高いためより複雑となる。	融點(diǎn)が低いため、溶接しやすい金屬のひとつである。
壽命	平均壽命は 約20年	平均壽命は約20年
リサイクル可能	100%リサイクル可能	100%リサイクル可能
衛(wèi)生的	細(xì)菌やその他の病原體を排除し、洗浄が容易	無(wú)毒で衛(wèi)生的だが、洗浄とメンテナンスを行わないと腐食しやすい。
コスト	より高価	參考

結(jié)論

炭素鋼とステンレス鋼の違いを理解することで、プロジェクトで賢い選択をすることができる。炭素鋼は頑丈で手頃な価格ですが、錆から保護(hù)する必要があります。 錆びにくいステンレススチール見(jiàn)た目も美しく、水に濡れた過(guò)酷な場(chǎng)所でも長(zhǎng)持ちする。炭素鋼とステンレス鋼の特徴を比較し、炭素鋼とステンレス鋼の錆について學(xué)び、炭素鋼とステンレス鋼の用途を知ることで、構(gòu)造物を作るとき、道具を作るとき、キッチン用品を選ぶときに、より良い判斷ができるようになります。

ソガワークスについて

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