2026-04-30
研究によると、鋼中のクロム含有量が増加すると、耐食性が向上することが示されています。鋼中のクロム含有量が 12% 以上になると、大気条件下で耐食性の急激な変化が発生します。つまり、鋼の腐食が止まり、錆びが止まります。この現象は、活性状態から不動態状態へ、あるいは活性状態から不動態状態への移行と呼ばれます。簡単に言うと、不動態状態とは実際にはステンレス鋼と周囲の腐食環境との反応が遅くなり、鋼が環境の影響を受けにくくなる状態を指します。
研究によると、クロム含有量が 12% 以上になると、表面にクロムを豊富に含む非常に薄く、無色透明で非常に滑らかな酸化膜が自然に形成されるため、鋼はステンレスの特性を獲得します。この皮膜が形成されることで鋼材の錆びが防止されます。この膜を不動態膜といいます。
さらなる研究では、硝酸などの酸化性の酸性環境では、鋼中のクロム含有量が増加すると腐食速度が低下し、十分に高いクロム含有量に達すると鋼が耐食性になることも示されました。
酸化環境においてステンレス鋼が耐食性を発揮する理由は、表面に不動態皮膜が形成されることにもあります。同様に、酸性環境における鋼の耐食性のない状態から耐食性への遷移は、活性状態から不動態への遷移、または活性状態から不動態状態への遷移とも呼ばれます。
酸化膜は極めて薄く、無色透明であり、自然に形成されるだけでなく、非常に安定しています。不動態膜は連続的で非多孔質で難溶性で比較的硬く、表面の酸化物（水酸化物）にしっかりと付着しており、動作中に損傷した場合でも迅速に自己修復することができます。
研究では、不動態皮膜の化学組成、構造、特性がステンレス鋼の化学組成、加工方法、運転条件によって異なることもわかっています。鋼中のクロム含有量が増加すると、不動態皮膜は結晶状態から非晶質状態に移行します。非晶質皮膜は欠陥が少なく、表面構造が均一でクロムが濃化しやすいため、従来の結晶質皮膜に比べて強度と耐食性が高くなります。
