ステンレス鋼は、耐腐食性、強度、美観に優れているため、さまざまな業界で幅広く使用されている多用途の素材です。ステンレス鋼に関するよくある質問の 1 つは、ステンレス鋼が磁性を持つかどうかです。答えは微妙で、ステンレス鋼の種類とその特定の組成によって異なります。この記事では、ステンレス鋼の磁気特性について詳しく説明し、一部のタイプは磁性を持ち、他のタイプは磁性を持たない理由を説明します。
何が物を磁力で動かすのか?
磁性は電荷の動きから生じ、磁場を作り出すことができます。物質において、この現象は主に電子のスピンと動きによるものです。物質が磁性を持つためには、原子または分子構造に不対電子が必要です。これらの不対電子は小さな磁場を生成します。これらの磁場が同じ方向に整列すると、物質は正味の磁場を示します。
材料は磁気特性に基づいて、主に次の 3 つのカテゴリに分類できます。
- 強磁性鉄、コバルト、ニッケルなどの物質は、その磁区（原子の磁場が整列する領域）が外部磁場と整列できるため、強い磁性を持ちます。この整列は外部磁場が除去された後も持続するため、永久磁石となります。
- 常磁性これらの材料は不対電子を持ち、外部磁場に弱く引き付けられます。ただし、外部磁場がない場合には磁化を保持しません。例としては、アルミニウムやプラチナなどがあります。
- 反磁性: 電子対を持つ物質で、磁場に対して弱い負の反応を起こします。これらの物質は磁場によって反発されます。例としては銅やビスマスなどがあります。
物質内のこれらの不対電子の配列と相互作用によって、その物質の磁気特性が決まり、磁石に引き付けられるか反発されるかが決まります。
ステンレス鋼は磁性を持ちますか?
ステンレス鋼の磁性は、合金の組成によって異なります。ステンレス鋼には磁性を持つものと持たないものがあります。このばらつきは、合金内の結晶構造の違いによるものです。グレード 420 や 430 などのフェライト系ステンレス鋼は、鉄分が含まれているため磁性があります。逆に、グレード 316 などのオーステナイト系ステンレス鋼は、クロムとニッケルの含有量が多いため、通常は非磁性ですが、加工硬化または熱処理後にわずかに磁性を持つことがあります。したがって、ステンレス鋼が磁性を持つかどうかは、特定のグレードと処理によって異なります。
ステンレス鋼の磁性に影響を与える要因
ステンレス鋼の磁気特性にはいくつかの要因が影響します。
- 化学組成： ニッケルやクロムなどの元素が存在すると、磁気特性が変化する可能性があります。ニッケル含有量が多いと、一般的に磁性が低下します。
- 熱処理： 熱処理により微細構造や相組成が変化し、磁性に影響を与える可能性があります。
- 冷間： 圧延や曲げなどの冷間加工プロセスにより、非磁性ステンレス鋼の微細構造が変化し、磁性特性が誘発されることがあります。
- 位相バランス: 二相ステンレス鋼のオーステナイト相とフェライト相の比率は、その磁気特性に影響します。
どの種類のステンレス鋼が磁性を持ちますか?
ステンレス鋼は、結晶構造に基づいていくつかのグループに分類できます。
- 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
- 二相ステンレス鋼
- 析出硬化型ステンレス鋼
これらのタイプはそれぞれ異なる磁気特性を持っています。
1. オーステナイト系ステンレス鋼
種類: 304、316、310など
磁気的性質: 焼鈍状態では一般に非磁性です。オーステナイト系ステンレス鋼は面心立方 (FCC) 結晶構造を持ち、磁性をサポートしません。ただし、冷間加工または変形後には弱磁性になることがあります。
例:
- 304ステンレススチール: 特に冷間加工後は非磁性または弱磁性になります。
- 316ステンレススチール304 と同様に、通常は非磁性ですが、特定の条件下では弱い磁性を帯びることがあります。
- 310ステンレススチール: 高温用途に使用されます。通常は非磁性ですが、冷間加工すると弱い磁性を示すことがあります。
304 および 316 ステンレス鋼について詳しくは、このガイドをお読みください。 304 対 316 ステンレス鋼
2. フェライト系ステンレス鋼
種類: 430、444、409など
磁気的性質: 磁性。フェライト系ステンレス鋼は、磁性をサポートする体心立方 (BCC) 結晶構造を持っています。ニッケルはほとんどまたはまったく含まれませんが、クロムは相当量含まれています。
例:
- 430ステンレススチール: 磁性があり、自動車や家電製品の用途でよく使用されます。
- 444ステンレススチール: 耐腐食性が向上し、さまざまな産業用途で使用されています。磁性。
- 409ステンレススチール: 自動車の排気システムによく使用されます。磁性です。
3. マルテンサイト系ステンレス鋼
種類: 410、420、440など
磁気的性質: 磁性。マルテンサイト系ステンレス鋼は体心正方晶 (BCT) の結晶構造を持ち、硬度と耐摩耗性が求められる用途でよく使用されます。通常は熱処理によって硬化されます。
例:
- 410ステンレススチール: 磁性があり、刃物や手術器具に使用されます。
- 420ステンレススチール: 高い硬度と耐摩耗性で知られています。磁性があります。
- 440ステンレススチール: 硬度が高く、摩耗の激しい用途に使用されます。磁性があります。
4.二相ステンレス鋼
- タイプ： 2205、2507
- 構造： オーステナイト相とフェライト相の混合構造
- 磁気特性: 部分的に磁性
二相ステンレス鋼は、通常 50:50 の比率でオーステナイトとフェライトが混合した微細構造を持っています。この組み合わせにより、強度が高まり、応力腐食割れに対する耐性が向上します。二相鋼は、フェライト相が存在するため、部分的に磁性を持ちます。
5. 析出硬化型ステンレス鋼
- タイプ： 17-4PH、15-5時
- 構造： 熱処理によって変化し、通常はマルテンサイト相とオーステナイト相の混合となる。
- 磁気特性: 磁気
析出硬化型ステンレス鋼は、熱処理と相構成に応じて磁性を持つことができます。航空宇宙部品や原子炉など、高い強度と耐腐食性が求められる用途で使用されます。
ステンレス鋼の性能表
この表とそれに付随する説明は、さまざまな種類のステンレス鋼の主な特性の詳細な概要を示しており、特定の用途に適した種類を選択しやすくなっています。
| 合金グループ | 磁気応答 | 加工硬化率 | 耐食性 | 硬化可能 | 延性 | 温度抵抗 | 溶接性 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 304 | 非磁性 | ハイ | ハイ | いいえ | ハイ | 穏健派 | 素晴らしい |
| 316 | 非磁性 | ハイ | すごく高い | いいえ | ハイ | ハイ | 素晴らしい |
| 310 | 非磁性 | 穏健派 | ハイ | いいえ | ハイ | すごく高い | 素晴らしい |
| 430 | 磁気 | ロー | 穏健派 | いいえ | 穏健派 | ロー | グッド |
| 444 | 磁気 | ロー | ハイ | いいえ | 穏健派 | 穏健派 | グッド |
| 409 | 磁気 | ロー | 穏健派 | いいえ | 穏健派 | ロー | グッド |
| 410 | 磁気 | ロー | 穏健派 | はい | ロー | 穏健派 | フェア |
| 420 | 磁気 | ロー | 穏健派 | はい | ロー | 穏健派 | フェア |
| 440 | 磁気 | ロー | 穏健派 | はい | ロー | 穏健派 | フェア |
| 2205 | 部分的に磁性 | 穏健派 | ハイ | いいえ | 穏健派 | ハイ | グッド |
| 2507 | 部分的に磁性 | 穏健派 | すごく高い | いいえ | 穏健派 | ハイ | グッド |
| 17-4PH | 磁気 | 穏健派 | ハイ | はい | 穏健派 | ハイ | グッド |
| 15-5PH | 磁気 | 穏健派 | ハイ | はい | 穏健派 | ハイ | グッド |
ステンレス鋼の組成表
この表は、さまざまなステンレス鋼グレードの化学組成の概要を示しており、特定の用途に適したタイプを選択しやすくなっています。
| 合金グレード | クロム（Cr） | ニッケル（Ni） | モリブデン（Mo） | 炭素（C） | マンガン（Mn） | シリコン（Si） | 窒素（N） | その他の要素 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 304 | 18-20％ | 8-10.5％ | – | 最大0.08％ | 最大2％ | 最大0.75％ | – | – |
| 316 | 16-18％ | 10-14％ | 2-3％ | 最大0.08％ | 最大2％ | 最大0.75％ | – | – |
| 310 | 24-26％ | 19-22％ | – | 最大0.25％ | 最大2％ | 最大1.5％ | – | – |
| 430 | 16-18％ | – | – | 最大0.12％ | 最大1％ | 最大1％ | – | – |
| 444 | 17-20％ | 最大1％ | 1.75-2.5％ | 最大0.025％ | 最大1％ | 最大1％ | – | チタン（Ti） |
| 409 | 10.5-11.75％ | – | – | 最大0.03％ | 最大1％ | 最大1％ | – | チタン（Ti） |
| 410 | 11.5-13.5％ | – | – | 最大0.15％ | 最大1％ | 最大1％ | – | – |
| 420 | 12-14％ | – | – | 最大0.15％ | 最大1％ | 最大1％ | – | – |
| 440 | 16-18％ | – | – | 0.75-1.2％ | 最大1％ | 最大1％ | – | – |
| 2205 | 22-23％ | 4.5-6.5％ | 3-3.5％ | 最大0.03％ | 最大2％ | 最大1％ | 0.14-0.2％ | – |
| 2507 | 24-26％ | 6-8％ | 3-5％ | 最大0.03％ | 最大1.2％ | 最大0.8％ | 0.24-0.32％ | – |
| 17-4PH | 15-17.5％ | 3-5％ | – | 最大0.07％ | 最大1％ | 最大1％ | – | 銅（Cu） |
| 15-5PH | 14-15.5％ | 3.5-5.5％ | – | 最大0.07％ | 最大1％ | 最大1％ | – | 銅（Cu） |
食品業界に最適なステンレス鋼は何ですか?
304 ステンレス鋼は、汚染防止に不可欠な優れた耐腐食性を備えているため、食品業界に最適です。非反応性表面により、食品が汚染されず、味、色、安全性が保たれます。さらに、304 ステンレス鋼は洗浄と消毒が簡単で、食品加工環境で求められる厳格な衛生基準を満たしています。
磁石はステンレス鋼にくっつきますか?
磁石がステンレス鋼にくっつくかどうかは、その種類によって異なります。 フェライト と マルテンサイト系 ステンレス鋼は磁性を持ち、 オーステナイト系 304 のようなステンレス鋼は通常は磁性を持ちません。
ステンレス鋼かどうかはどうやって見分けますか?
材料がステンレス鋼であるかどうかを識別するには、いくつかの方法があります。 磁性 簡単なテストです。磁石がくっつかない場合は、オーステナイト系ステンレス鋼である可能性があります。 外観検査 ステンレス鋼は通常、光沢のある銀色の外観をしているため、役立ちます。 化学試験 または 専門的な分析 合金の組成を確認することができます。より確実なテストには、 スパークテストステンレス鋼は、通常の鋼に比べて非常に異なる火花を発生させます。
ステンレス鋼が磁性をもつのはなぜですか?
ステンレス鋼の磁気特性は、その組成と結晶構造によって決まります。ステンレス鋼が磁気を帯びるには、次の条件を満たす必要があります。
- 鉄分を含むすべてのステンレス鋼には鉄が含まれており、これが磁性特性の重要な要素となります。
- マルテンサイトまたはフェライト構造を持つ磁性ステンレス鋼は、通常、マルテンサイトまたはフェライトの結晶構造を持っています。対照的に、異なる結晶構造を持つオーステナイトステンレス鋼は、一般的に非磁性です。
ステンレス鋼の磁性はなぜ重要なのでしょうか?
ステンレス鋼の磁性はいくつかの理由で重要です。
- アプリケーション: 磁気センサーや電気変圧器など、一部のアプリケーションでは機能に磁気特性が必要です。
- 分別とリサイクル: 磁性特性により、ステンレス鋼を他の材料から分離してリサイクルするのに役立ちます。
- 識別と品質管理磁気検査はステンレス鋼の種類を識別し、特定の規格や要件を満たしていることを確認するのに役立ちます。
- 磁場中でのパフォーマンス: MRI 装置や磁場に敏感なその他の装置などの特定の環境では、干渉を避けるために非磁性ステンレス鋼を使用することが重要です。
304ステンレス鋼は磁性がありますか?
304ステンレス鋼 最も一般的に使用されているステンレス鋼のグレードの 1 つであり、オーステナイト系に分類されます。その典型的な組成は次のとおりです。
- クロム（Cr）：18％
- ニッケル（Ni）：8％
- 鉄（Fe）： バランス
- マンガン（Mn）：2％
磁気的性質: 304 ステンレス鋼は一般に非磁性であると考えられています。ただし、冷間加工または変形後に弱い磁性を示すことがあります。304 ステンレス鋼の FCC 結晶構造は、本来は磁性をサポートしませんが、機械的応力を加えると、その磁気挙動がわずかに変化することがあります。
316ステンレス鋼は磁性がありますか?
316ステンレス鋼 これもオーステナイト系グレードですが、モリブデンが追加されているため、特に塩化物環境での耐腐食性が向上します。一般的な成分は次のとおりです。
- クロム（Cr）：16％
- ニッケル（Ni）：10％
- モリブデン（Mo）：2％
- 鉄（Fe）： バランス
磁気的性質: 304 と同様に、316 ステンレス鋼は、焼きなまし状態では一般に非磁性です。ただし、冷間加工プロセスや激しい変形により、弱磁性になることがあります。モリブデンの存在は、その磁気特性に大きな影響を与えませんが、孔食や隙間腐食に対する耐性の向上に貢献します。
ステンレス鋼の磁気試験
ステンレス鋼の磁気特性をテストするには、簡単な磁石テストを使用して、材料が磁石に引き付けられるかどうかを確認します。より詳細な分析を行うには、透磁率テストで材料が磁化されやすいかどうかを測定し、渦電流テストでその電磁応答を評価します。さらに、X 線回折で結晶構造を判定し、磁化率測定で材料の磁性を定量的に評価します。
まとめ
要約すると、ステンレス鋼が磁性を持つかどうかは、その種類と組成によって決まります。オーステナイト系ステンレス鋼は一般に非磁性ですが、冷間加工するとわずかに磁性を示すことがあります。フェライト系およびマルテンサイト系ステンレス鋼は、結晶構造上、本質的に磁性を持ちます。これらの違いを理解することは、磁性が問題となる特定の用途に適したステンレス鋼を選択する上で非常に重要です。
この包括的な理解は、さまざまな産業、商業、医療用途にステンレス鋼を選択する際に、情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。
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Q＆A
鋼鉄は、質量比で最低 10.5% のクロムを含む場合、ステンレスに分類されます。このクロム含有量により、鋼鉄の表面に酸化クロムの不動態層が形成され、さらなる腐食を防ぎ、錆や汚れに対するステンレス鋼特有の耐性が生まれます。強度、成形性、さまざまなタイプの腐食に対する耐性などの特性を強化するために、ニッケル、モリブデン、窒素などの他の元素が添加されることがよくあります。
鋼鉄の磁性は、主に鉄の存在と、特定の結晶構造を形成する能力によるものです。鋼鉄の磁気特性は、その微細構造と含まれる合金元素の種類によって異なります。
304 や 316 グレードなどのオーステナイト系ステンレス鋼は、ニッケルやマンガンなどの元素によって安定化された面心立方 (FCC) 結晶構造のため、一般に非磁性です。これらの鋼は、優れた耐腐食性と成形性が求められる用途で広く使用されています。
外科用ステンレス鋼は一般に非磁性です。インプラントや医療器具に使用されるものなど、外科用ステンレス鋼のほとんどはオーステナイト系で、結晶構造によりほぼ非磁性です。ただし、冷間加工されている場合や、フェライト相やマルテンサイト相が少量含まれている場合、外科用ステンレス鋼の中にはわずかに磁性を示すものもあります。
ステンレス鋼は、主にその結晶構造と組成により磁性を帯びません。ステンレス鋼のほとんどはオーステナイト系で、面心立方 (FCC) 結晶構造を持っています。この構造は、強磁性に必要な磁区の配列に適していません。
はい、17-4 ステンレス鋼は磁性があります。一般に非磁性であるオーステナイト系ステンレス鋼とは異なり、17-4 ステンレス鋼はマルテンサイト系ステンレス鋼です。マルテンサイト系ステンレス鋼は、磁気特性を示すことができる異なる結晶構造を持っています。
いいえ、18-8 ステンレス鋼は磁性がありません。このタイプのステンレス鋼は 304 ステンレス鋼とも呼ばれ、オーステナイト系ステンレス鋼です。オーステナイト系ステンレス鋼は、非磁性の面心立方 (FCC) 結晶構造を持っています。
カタログ： マテリアルガイド
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
