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対応規格
  • SUS304
  • SUS304-CSP/バネ材
  • SUS304-HL
  • SUS304-縞鋼板
  • SUS304-鏡面
  • SUS316
  • SUS430
加工法
  • 組立
  • 仕上げ・研磨
  • 曲げ加工
  • 成形加工
  • 印刷・刻印
  • 塗装
  • 溶接
  • めっき/メッキ
  • カット・穴あけ
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ステンレス/SUSの加工について詳しく解説!
ステンレス/SUSとは

ステンレス鋼とは国際規格のISO規格で炭素を1.2%(質量パーセント濃度)以下、クロムを10.5%以上含む鋼と定義されている鉄(Fe)を主成分とした合金鋼である。近年、急速に一般化した材料であり、今では多くの製品に用いられている。急速に一般化した理由としては耐食性に強い、加工性が高い、耐熱性が高い、強度が強いというステンレスの特徴が広く受け入れられたからだと思われます。特に耐食性に強いという特徴から屋外でよく使用されています。

ステンレス鋼の種類は100種類以上あると言われていますが、キャディでは生産量が一番多いSUS304をはじめ、SUS316、SUS430の3種類を主に取り扱っております。(それ以外の種類についてもお気軽にご相談ください。)

ステンレスの特徴
  • 耐食性
  • 耐熱性
  • 強度
  • 腐食しにくさ(錆びにくさ)
  • 加熱に対しどれだけ状態を維持できるか
  • 外部からの力に対しどれだけ状態を維持できるか
ステンレス/SUSの成分と性質

ステンレス鋼の主な特徴として「耐食性に強い」、「耐熱性が高い」、「強度が強い」ことが挙げられます。耐食性、耐熱性、強度、加工性それぞれについて詳しくみていきましょう。

・耐食性
ステンレス鋼の特徴の中でも最も注目されるのがこの耐食性です。英語名はstainless steelといい、「錆びない」という意味のstainlessがもともとの語源であるほどです。耐食性が優れている原因は添加物のクロムが酸素と結合して鋼の表面に不動態皮膜を生成することで錆びの進行を止めているためです。

・耐熱性
一般的にはどのステンレス鋼でも約500℃程度までであれば引っ張り強さについてはあまり減衰することはありません。しかし、500℃を超えるような高温化では機械的強度が落ち込んでいきます。特にマルテンサイト系とフェライト系は500℃を超えると急激に強度が落ちていきます。添加元素を加えることにより改善している種類もあります。

・強度
強度については熱処理や構成元素によっても変化します。一般的には鉄に炭素を加えているため鉄よりも強度が高い材料となります。くわしくは次項をご参照ください。

ステンレス鋼の種類と成分

ステンレス鋼の中にも合金の比率や施す熱処理によって様々な種類があり、大きく分けて以下の3つに大別されます。
・マルテンサイト系
・フェライト系
・オーステナイト系

ステンレスの種類
  • マルテンサイト系
  • フェライト系
  • オーステナイト系
特徴
  • 硬度が高く強度、耐食性に優れる。
  • 加工性・耐食性が高く、価格が安い。
  • 加工性・耐食性において優れる。
代表例
  • SUS410
    SUS403
  • SUS430
  • SUS304

・マルテンサイト系
熱処理(焼き入れ)によってマルテンサイト組織が形成され、硬度が高いステンレス鋼であります。炭素が少ないため他のステンレス鋼と比べると、耐食性には劣ります。こうした性質から強度や硬度が求められるものや高温にさらされる製品によく用いられます。具体的には刃物やノズル、タービンブレード、ブレーキディスクなどに使われています。主なマルテンサイト系ステンレス鋼にSUS410やSUS403があります。

・フェライト系
ニッケルを含まないクロム系ステンレスであり、硫黄(S)を含むガスに対して高温環境下で腐食しにくい、またオーステナイト系の欠点でもある塩化物による応力割れが発生しないという特徴があります。一方でニッケルが添加されていない分、オーステナイト系のステンレス鋼より耐食性は劣りますが、中にはMo、Ti、Nb、Al、Si などを添加することにより耐食性や耐酸化性を改善した例もあります。主なフェライト系ステンレス鋼としてはSUS430があります。フェライト系ステンレス鋼は価格が安く、溶接性も悪くないため800℃までの炉部品や化学設備にもりようされます。

・オーステナイト系
オーステナイト系ステンレス鋼は他の2つのステンレス鋼と違い、唯一のクロムニッケル系のステンレス鋼です。ニッケルとクロムの2つの成分が添加されることによって、酸化膜の密着力が上がるためよりサビに強く、耐熱性も上がります。応力腐食割れ感受性が高いという欠点があるが、添加元素によって改良されている種類もあります。主なオーステナイト系ステンレス鋼としてSUS304とSUS316があります。耐食性、加工性、溶接性においてマルテンサイト系、フェライト系と比較して優れているため最も利用領域が広いステンレスとして知られています。一方で焼き入れ硬化性がないため強さや硬さでは他の種類のステンレス鋼に劣ります。たくさんの用途で用いられ、加工効果性が著しいためバネや強靭鋼としても使用されます。SUS304とSUS316の比較としては下の成分表をみても分かる通り、Niを増量した上でMoを添加しており耐酸性、耐孔食性の改善や絞り加工に対しての加工性向上が期待されます。様々な面でSUS304に優れるSUS316ですが、SUS304に比べて高価なため品質と価格とのバランスによって使い分ける必要があります。

このように、ステンレスは含まれる成分によって様々な種類に分類され、種類ごとにステンレスが持つ性質が異なってきます。ステンレスの種類別による物理的性質の違いを数字で見てみると以下のようになります。

ステンレス/SUSの種類
  • マルテンサイト系ステンレス
  • フェライト系ステンレス
  • オーステナイト系ステンレス
比熱
  • 0.46
  • 0.46
  • 0.50
熱伝導率
  • 24.9
  • 26.0
  • 16.3
線膨張係数
  • 9.9
  • 10.4
  • 17.3
比抵抗
  • 57
  • 60
  • 72
磁性
  • 有り
  • 有り
  • 無し

これを見てみると、SUS410を代表とするマルテンサイト系ステンレスとSUS430を代表とするフェライト系ステンレスは、比較的同じ性質であることが分かります。その中で、SUS304やSUS316を代表とするオーステナイト系ステンレスは他2種のステンレスと性質が異なります。
まず大きな違いとして、磁性の有無があります。マルテンサイト系ステンレスとフェライト系ステンレスは磁性がある一方で、オーステナイト系ステンレスは磁性がありません。しかし、普段は磁性のないオーステナイト系ステンレスでも、曲げ加工などステンレスに力を加え変形させる加工がなされたときには加工部分が磁性を帯びることがあります。
また、オーステナイト系ステンレスは、マルテンサイト系及びフェライト系ステンレスと比較して比熱、熱膨張係数、比抵抗が大きくなっています。その一方で、熱伝導率は小さくなっているのが特徴的です。

ステンレスの特殊材

ステンレスは錆びにくいことが大きな特徴であり、様々な製品で用いられています。特にカバーやフレームなど、製品の表出する部分の材質に用いられることが多いです。製品の表出する部分になるため、錆びにくいなどの性質に加えて外観が求められることがあります。そこで用いられる加工の例が、ヘアライン仕上げや鏡面・バフ研磨などの表面仕上げになります。

ヘアライン仕上げとは、金属表面に髪の毛ほどの細さの直線状の傷を研磨によってつける表面仕上げです。ヘアライン仕上げをすると、ステンレス表面の金属光沢が少し落とされ、重層感のある外観に仕上げることができます。その一方で、バフ研磨とは金属表面を研磨することによって光沢を強くする表面仕上げになります。バフ研磨は用いられるバフによって光沢度合いが変わってきますが、一般的に#700番辺りを超えてくるとほぼ鏡と同じくらいの光沢・反射になり、このレベルの研磨は鏡面仕上げと呼ばれます。

ステンレスの場合、これらヘアライン仕上げや鏡面・バフ研磨などの表面仕上げが元々なされている板材が特殊材として流通しています。

・SUS304-HL(ヘアライン仕上げ)
・SUS304-#400(400番バフ研磨)
・SUS304-#600(600番バフ研磨)
・SUS304-#800(ステンレス鏡面材)

これらがその代表例であり、他にもSUS304-縞鋼板などが流通しています。

もともと表面仕上げがなされている板材を用いることによって加工コストを削減することが可能になります。

製作事例
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