ステンレス鋼と炭素鋼の大きな違いは、炭素鋼の主合金元素が炭素であるのに対し、ステンレス鋼の主合金元素はクロムであることである。

ステンレス鋼と炭素鋼は鉄の合金で、鋼のカテゴリーに属します。鋼は重量比で最大2％の炭素を含んでいる。ステンレス鋼と炭素鋼は、合金元素と組成で区別することができます。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. ステンレス鋼とは 3. 炭素鋼とは 4. 横並び比較 - 表形式でのステンレス鋼と炭素鋼 5. まとめ

ステンレススチール（Stainless Steel）は何ですか？

ステンレス鋼はその名の通り、他の鋼材とは異なり、腐食に強いのが特徴です。この形態の鋼材では、クロムの重量パーセントは少なくとも10.5％である。ステンレス鋼の耐食性は、この鋼に含まれる多量のクロムに起因している。そこでクロムは、目に見えないほど薄く密着した酸化膜を形成し、表面を不動態化する。この不動態化した酸化膜を形成するためには、鋼に十分なクロムが含まれている必要があり、酸素の多い環境に保つ必要があるのです。パッシブ層は、その下の金属を空気や水で覆い、保護する。また、酸化膜に傷がついても、自然に治ります。そのため、ステンレス鋼は10.5%（重量）以上のクロムを含むことが望ましい。

図01：ステンレススチール製品

ステンレス鋼には、クロム、炭素のほか、シリコン、リン、マンガン、硫黄、ニッケル、モリブデンが含まれる。通常、ステンレス鋼の炭素含有量は0.03～1％である。炭素含有量がそれ以上になると、Cr23C6鋼のステンレス鋼の性能低下を招く恐れがあり、一方、クロム含有量が減少すると、不動態皮膜が形成される。また、ステンレス鋼の結晶構造によって、オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系、二相鋼、鋳鋼に分類することができる。ステンレス鋼は一部の合金元素により、非磁性になることがあります。

炭素鋼は何ですか？

ステンレス鋼を除くすべての鋼は炭素鋼である。炭素鋼は、炭素含有量2％以下、マンガン含有量1.65％以下、シリコン含有量0.6％以下、銅含有量0.6％以下の鋼材です。さらに炭素の含有量によって、低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼に分類することができる。また、この合金は、ステンレス鋼ほど耐食性に優れていません。したがって、腐食性の強い環境では使用せず、そうでなければ保護層でコーティングする必要があります。

さらに、炭素鋼は主合金元素が炭素であるため、ステンレス鋼よりも安価である。一方、ステンレス鋼は比較的高価なクロムを主合金元素としているためである。この鋼は、炭素含有量が増えると形状が硬くなるが、延性が低下する。この鋼の機械的性質を熱処理によって変化させることができるのです。

図02：炭素鋼棒

ステンレス鋼と炭素鋼は、高層ビル、橋梁、航空産業、鉱業、海洋産業、パイプラインなど、さまざまな用途に使用されています。どちらも延性のある素材なので、装飾用として使うこともあります。合金元素やその組成によって、その特性は容易に変化する。そのため、用途に応じてステンレススチールか炭素鋼かを選択することが重要である。

ステンレススチール（Stainless Steel）と炭素鋼の違い

ステンレス鋼はクロムの含有量が10.5%以上で、炭素の質量分率が最大1.2%の合金鋼で、炭素鋼は炭素を主合金元素とする鋼である。ステンレス鋼と炭素鋼の大きな違いは、炭素鋼の主合金元素が炭素であるのに対し、ステンレス鋼の主合金元素はクロムであることである。また、ステンレス鋼と炭素鋼の違いは、ステンレス鋼の主成分がクロム、炭素、シリコン、リン、マンガン、硫黄、ニッケル、モリブデンであるのに対し、炭素鋼の主成分は炭素、マンガン、シリコン、銅であることである。

ステンレス鋼と炭素鋼の違いについては、以下のインフォグラフィックで詳しく説明しています。

概要 - ステンレススチール（Stainless Steel） vs. 炭素鋼

ステンレス鋼と炭素鋼は、合金の一種です。ステンレス鋼と炭素鋼の大きな違いは、炭素鋼の主合金元素が炭素であるのに対し、ステンレス鋼の主合金元素はクロムであることである。

引用

1Steven E. Hughes, Quick Guide to Welding and Welding Inspection, 20092.P, Zarras, J.D. Stenger Smith, Handbook of Smart Coatings for Material Protection, 2014