マルテンサイト系ステンレス(SUS420J2・SUS440C)をやさしく解説:錆びるステンレスが選ばれる場面

ステンレス

「ステンレスなのに錆びる」——マルテンサイト系ステンレスについてよく聞かれる疑問です。SUS304(オーステナイト系)とは異なり、マルテンサイト系は焼入れで高硬度が得られる一方、耐食性は同じステンレスの中では低めです。それでもナイフ・外科用メス・タービンブレード・軸受に選ばれるのは、「高硬度と耐食性のバランス」が要求される用途が確かに存在するからです。

1. ステンレスの3系統と位置づけ

系統代表材特徴磁性焼入れ
オーステナイト系SUS304, SUS316耐食性最高・非磁性・溶接性良好なし(弱磁性)不可(加工硬化のみ)
フェライト系SUS430, SUS444耐食性中・磁性あり・安価あり不可
マルテンサイト系SUS410, SUS420J2, SUS440C高硬度が得られる・耐食性はやや低いあり可(高硬度化)

2. SUS420J2とSUS440Cの比較

項目SUS420J2SUS440C
炭素量(C)0.26〜0.40%0.95〜1.20%
クロム(Cr)12〜14%16〜18%
焼入れ後硬さ50〜54HRC58〜62HRC
耐食性中(SUS304より低い)中〜やや高(Cr量が多いが炭化物析出で実効Cr減少)
靭性中程度低い(高炭素で脆い傾向)
研磨性良好優れる(鏡面仕上げに向く)
代表用途刃物(包丁・ナイフ)、歯科器具、弁部品高硬度軸受、精密機器部品、ノズル
規格対応JIS G 4303JIS G 4303
ポイントSUS440Cの炭素量(0.95〜1.20%)はSUJ2(軸受鋼・約1.0%)とほぼ同等。違いはCr量で、SUS440Cは約17%のCrにより耐食性が加わった「ステンレス版軸受鋼」ともいえる。腐食環境のベアリングにSUS440Cが選ばれる理由はここにある。

3. なぜ「錆びるのに使われるのか」

マルテンサイト系は確かにSUS304より錆びやすいですが、次の条件が重なる用途では最適材になります。

刃物(包丁・ナイフ)

硬くないと切れ味が維持できない。SUS304は焼入れできないため刃物には不向き。SUS420J2(50〜54HRC)は「十分な硬度と、台所環境で問題ない耐食性」のバランスが取れている。水洗い後に拭き取れば実用上問題ない。

医療・外科器具

外科用メスや外科用はさみは高い硬度と切れ味が必要。オートクレーブ(高温蒸気滅菌)に繰り返しかけるため耐食性も必要。SUS420J2がその両立点として広く使われる。SUS304では硬度不足。

腐食環境のベアリング

食品・医薬品製造設備や海水ポンプでは、軸受に錆びない高硬度材が必要。SUJ2(軸受鋼)は錆びやすいためSUS440C(58〜62HRC)に置き換えられる。耐食性はSUS304には及ばないが、軸受機能と防食性を両立できる。

4. 熱処理と焼入れ条件

工程SUS420J2SUS440C
焼入れ温度980〜1050℃から油または空気焼入れ1000〜1070℃から油焼入れ
焼戻し温度150〜200℃(刃物用)または600〜700℃(構造用・靭性重視)150〜180℃(高硬度維持)
焼戻し後硬さ50〜54HRC(低温焼戻し)58〜62HRC(低温焼戻し)
注意点425〜595℃での焼戻しは「焼戻し脆性帯」で靭性が極端に低下するため避ける同上。低温焼戻し前提の設計が基本

マルテンサイト系ステンレスは425〜595℃の焼戻し温度域で靭性が著しく低下する「焼戻し脆性」が起きやすい。この温度域での焼戻しは避け、刃物用途では低温焼戻し(150〜200℃)、構造用では600℃以上の高温焼戻しのいずれかを選択する。

5. SUS304との使い分け

判断軸SUS304が正解マルテンサイト系(SUS420J2・SUS440C)が正解
耐食性の優先度海水・酸・アルカリなど過酷腐食環境水・食品・医薬品程度の腐食環境(乾燥管理あり)
硬度の必要性硬度不要(溶接・深絞り・板金)高硬度必要(刃物・軸受・精密部品)
磁性の要否非磁性が必要(MRI室・センサー周辺)磁性があっても問題ない用途
溶接の有無溶接が多い溶接を避けられる(ボルト・研削仕上げ主体)

6. トラブル事例

SUS420J2製の刃物が焼入れ後に割れた
状況薄刃の包丁を量産中に、焼入れ後の冷却過程で刃部にクラックが発生する不良が頻発した。
原因焼入れ時の冷却速度が速すぎ(水焼入れを使用)、マルテンサイト変態時の体積膨張と熱応力が重なって割れた。薄刃は特に冷却ムラが生じやすい。
対策SUS420J2には油焼入れまたは空気焼入れを採用する。水焼入れは割れリスクが高く原則使わない。刃厚・形状変化部(刃先〜峰の段差)での応力集中に注意し、形状設計を見直す。

まとめ

  • マルテンサイト系ステンレスは焼入れで高硬度(50〜62HRC)が得られる唯一のステンレス系統。
  • SUS420J2(50〜54HRC)は刃物・医療器具・弁部品に、SUS440C(58〜62HRC)は高硬度軸受・精密部品に使われる。
  • 耐食性はSUS304より低いが「高硬度と耐食性が両方必要」な用途で最適材になる。
  • 425〜595℃の焼戻し温度域は靭性が極端に低下するため回避する。刃物は低温焼戻し(150〜200℃)が基本。
  • SUS304との使い分けは「耐食性優先か硬度優先か」「溶接するかしないか」「磁性を避けるか」で判断する。

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