ステンレス鋼の歴史
クルップ社(シュトラウスとマウラー)によって発明されたV2Aは、クルップ社自身によって改良型が精力的に生み出された。1922年、耐食性向上を目的とした2つの改良鋼種がクルップ社より特許出願された。1つは銅を添加した鋼種で、組成はクロム 18–24 %・ニッケル 7–20 %・炭素 0.1–0.4 %・銅 2–6 % で、"V6A" と名付けられた。もう1つはモリブデンを添加した鋼種で、組成はクロム 18–30 %・ニッケル 4–20 %・炭素 0.1–0.4 %・モリブデン 2–4 % で、"V4A" と名付けられた。V6Aは高温高圧の亜硫酸に対する用途を、V4Aは塩化アンモニウムに対する用途を狙ったものだった。現在でも、対硫酸性の向上にはモリブデンと銅の添加が有効であることが知られている。特にV4Aは、硫酸に対する優れた防食性が明らかになるにつれ、化学産業用材料として重宝されるようになっていった。さらに1936年、クルップ社は他社に続いて銅とモリブデンを共に添加した鋼種を特許出願した。"V16A"と名付けられたこの鋼種は、さらに広い範囲の濃度・温度の硫酸に対応でき、やはり化学産業用材料として重宝された。
V2Aは当初は主に硝酸プラントで利用されていたが、V2Aを溶接した箇所で著しい腐食がしばしば起き、解決すべき問題となった。この事象は現在ではウェルドディケイ (weld decay) と呼ばれ、粒界腐食の一種である。クルップ社および英米各社によってウェルドディケイの原因究明が進められた。クルップ社の調査の結果、溶接熱影響部でCr23C6のクロム炭化物が析出し、選択腐食することが明らかとなった。この現象は基地中の炭素が原因であるため、対策には低炭素化が有効である。この知見にもとづき、1928年、クルップ社はクロム 18–25 %、ニッケル 7–12 %および炭素 0.07 %未満の鋼種を特許出願した。あるいは、クロムよりも炭素と結合しやすいチタンやニオブを添加して、基地中の炭素をチタン炭化物やニオブ炭化物などの形で安定させることが、この現象には有効である。この知見にもとづき、クルップ社のP.シャフマイスターとE.フードルモントは、チタンまたはバナジウムを添加する鋼種、およびニオブとタンタルを添加する鋼種を発明した。1929年に前者を含む特許が、1930年に後者を含む特許が出願された。1929年のチタン添加型は現在のステンレス鋼種321系に相当し、1930年のニオブ添加型は現在の347系に相当する。
以上のようなクルップ社の一連の研究成果によって、今日でも通用する高耐食型ステンレス鋼の基礎がほぼ確立された。さらに、クルップ社のA.フライは、1926年に耐熱性・耐食性を改善したクロム 15–25 %・ニッケル 15–25 % の鋼種を発明した。この鋼種は現在の310系に相当する。
1915年1月、ニューヨークタイムズが、錆びない鋼すなわちステンレス鋼がイギリスのシェフィールドで発明されたと米国で報じた。この記事が伝えたところによると、当時のステンレス鋼の値段は1ポンド当たりで約26セントで、通常の鋼のおよそ2倍の値段であったという。また、ステンレス鋼の加工費は通常の鋼よりも高くなることを伝えている。イギリスのファース社は、米国のマッキーズポートに子会社のファース・スターリング・スチール・カンパニー(以下、ファーススターリング社)を構えていた。1915年3月より、ファーススターリング社は米国のナイフ製造業者へステンレス鋼の製造販売を開始した。
しかし、仲違いしてファース社を離れたブレアリーが米国で1916年に自分のステンレス鋼の特許を取ると、米国での自分たちのステンレス鋼販売が阻害される心配がファース社に降りかかった。一方のブレアリーも、特許取得協力者が高齢になり、特許権に関するトラブルが起こることを心配するようになっていた。ブレアリーまたはファース社のどちらから提案されたのかは文献によって記述が異なるが、特許権をブレアリーとファース社の間で譲渡・購入する話が持ち上がった。交渉の末、ブレアリーの特許権の半分をファース社が購入すること、ファース社の米国でのステンレス鋼販売の利益はブレアリーにも共有されることが決まった。さらに、1916年末に、ブレアリーとファース社でファース・ブレアリー・ステンレス・シンジケートという名の組合を結成し、それぞれが持つ特許のライセンス事業を専門に行わせることにした。ファース・ブレアリー・ステンレス・シンジケートは、1917年に、最初の仕事としてアメリカン・ステンレス・スチール・カンパニー(以下、アメリカンステンレススチール)という特許権保有会社を米国のピッツバーグに設立した。
前述のように、米国ではエルウッド・ヘインズがブレアリーと同種のステンレス鋼を独自に発明しており、この発明は一回却下された後の1915年に特許出願され、1919年に特許登録された。ヘインズの特許出願は、ブレアリーの米国特許出願よりもわずかに早かったため、査定不服を申し立てた。この係争は、最終的にアメリカンステンレススチールがヘインズの特許を取得して利益を共有することで決着し、1920年代頭には消滅した。アメリカンステンレススチールは、シンジケートとヘインズがアメリカンステンレススチールの主要所有権を持ち、他の米国製鋼会社ともロイヤリティを共有する形となった。さらに後年に他社のステンレス鋼特許を買い取り、1934年には、米国のステンレス鋼生産の大半がアメリカンステンレススチール保有特許のステンレス鋼となるまでに成長した。1934年時点で、アメリカンステンレススチール保有特許のステンレス鋼を造る米国製鋼会社は22社に上る。
1916年、米国のミッドベール・スチールのR.H.パッチとR.ファーネスによって開発された高炭素クロム鋼が米国で特許登録された。組成は炭素 13.5 %、クロム 19.5 % で、工具鋼を用途として、切れ味と耐食性ともに優れるものであった。この鋼種の特許権も、アメリカンステンレススチールによって1919年に買い取られた。後に、この鋼種を元にして現在の高炭素マルテンサイト系の標準鋼種440系が定まることとなる。
一方、クルップ社によって発明されたオーステナイト系ステンレス鋼については、当初は米国ではよく知られず、製造されていなかった。オーステナイト系の技術情報が最初に伝わったのは、1924年に行われたASTM開催のステンレス鋼に関するシンポジウムであったといわれる。このときに、クルップ社のシュトラウスがV1MとV2Aについて講演し、V2Aの優れた耐食性を解説し、これによってオーステナイト系の重要性が米国に伝わったと推測される。特許については、V2Aの特許はクルップ社によって米国で取得されており、ウォーターブリートにある特許保有子会社のクルップ・ナイロスタ・カンパニーが特許管理していた。1927年に米国のいくつかの製鋼会社が18-8ステンレス鋼を製造し、1928年ごろには人気を得始めていた。当時の米国のステンレス鋼総生産量は、1930年の統計によれば、鋳物も含めて約4.7万トンである。18-8ステンレス鋼がその内の約2.8万トンを占めており、18-8ステンレス鋼が市場で高い人気を早くも獲得していたことを示唆している。1934年時点で、クルップ社保有特許の18-8ステンレス鋼を造る米国製鋼会社は14社に上る。ライセンシー各社が造る18-8ステンレス鋼には、"Rezistal"、"Enduro"、"Allegheny Metal"などの独自のブランド名が与えられて売り出された。
18-8ステンレス鋼を最初に大量使用した建築物が、1930年に建設されたマンハッタンのクライスラー・ビルディングである。建設には約500トンのステンレス鋼が使われた。使われたステンレス鋼はクルップ社特許のもので、米国製鋼会社のクルーシブル・スチール、ラドラム・スチール、リパブリック・スチールが製造を行った。クルーシブル・スチールとリパブリック・スチールが板材を供給し、ラドラム・スチールが棒材・備品類を供給した。一際目立つ最上部尖塔は、4500枚の18-8ステンレス鋼板で覆われた。その他にも、建物正面、装飾枠、格子、コーピングなどにステンレス鋼が用いられた。
クライスラービル建設にあたって、施主のウォルター・クライスラーはビルの外装を金属で装飾したいという考えがあった。クライスラービルの建築家にはウィリアム・バン・アレンが起用され、建設に先立ってアルミや洋白など6種類の耐食性金属が試験された。当時の18-8ステンレス鋼の米国での価格は1ポンド当たり50セントで比較的高価な材料だったが、錆びや汚れの発生がなく、良好な研磨が可能なことなどから、18-8ステンレス鋼が外装材に選ばれた。アレンはステンレス鋼を採用したことの効用について、建設後に以下のように語っている。
The use of permanently bright metal was of greatest aid in the carrying of rising lines and the diminishing circular forms in the roof treatment, so as to accentuate the gradual upward swing until it literally dissolve into the sky.
(ビル最頂部の立ち上がっていく外形線と細くなっていく円形構造において、文字通り空に溶けてなくなるまで上に向かって徐々に現れる変化を強調することを、恒久的に輝く金属の使用が最大限に手助けしている。)
クライスラービルは、当時のステンレス鋼の発展を示す最たる好例となった。続く1931年に竣工したエンパイア・ステート・ビルディングでもクルップ社の18-8ステンレス鋼が採用され、建物正面、窓枠などに使われた。使われた量は約300トンで、リパブリック・スチールとアレゲニー・スチールが製造した。クライスラービルとエンパイアステートビルの後、米国ではステンレス鋼を使った建物が流行的に広まっていく。
前述のように、18-8ステンレス鋼には著しい加工硬化が起こり、冷間成型加工するにおいては厄介な面があった。一方、米国では、この加工硬化を利用し、オーステナイト系ステンレス鋼の冷間圧延板を構造用部材として活用する発想が生まれた。その代表例が、フィラデルフィアのバッド (車両メーカー)(以下、バッド社)が造ったステンレス鋼製の鉄道車両である。自動車の車体用鋼板などを製造していたバッド社は18-8ステンレス鋼の可能性に目を付けた。18-8ステンレス鋼は加工硬化しても充分な延性を持つので、冷間圧延することによって高強度部材を作り出し、薄板軽量構造を実現するアイデアが持ち出された。この鋼種には溶接するとその近辺で耐食性が落ちる欠点があったが、バッド社は数多くの溶接条件を試験して最適な抵抗スポット溶接の方法を確立した。1931年には、構造部材と外板を18-8ステンレス鋼冷間圧延材で構成した飛行機を試作、飛行を成功させた。"Pioneer"(バッド パイオニア)と名付けられたこの飛行機は、世界初のステンレス鋼製飛行機であった。1931年には、フランスのタイヤメーカー・ミシュランより、ミシュラン社が当時設計していたゴムタイヤ走行鉄道車両のミシュリーヌの車体に、バッド社のステンレス鋼製を適用するという打診がバッド社へ舞い込んだ。製造されたバッド・ミシュラン製ゴムタイヤ鉄道車両は最終的な商業的成功を得ることはできなかったが、世界初のステンレス鋼製ゴムタイヤ鉄道車両であった。使用されたステンレス板材は、アレゲニー・スチールから供給された。冷間圧延で強度が高められ、引張り強さは約 1030 MPa、降伏点は約 760 MPa であったという。
さらに、ステンレス鋼製の魅力的な新型鉄道車両を求めていたシカゴ・バーリントン・アンド・クインシー鉄道と、バッド社は1933年に契約し、世界初の鉄輪のステンレス製鉄道車両を生み出す。パイオニア・ゼファーと名付けられた車両は、ステンレス鋼製車体の他にもディーゼルエンジンを初の動力とするなど、当時としては革新的な鉄道車両だった。1934年、デンバー・シカゴ間にパイオニア・ゼファーが投入され、最初の運転が行われた。1935年には、メイン・セントラル鉄道とボストン・アンド・メイン鉄道向けに、パイオニア・ゼファーの姉妹機であるフライング・ヤンキーが製造された。使用された鋼板は、現在の302系あるいは301系に相当する材料であった。ゼファーの成功後は、より加工硬化の程度が強いクロム 17 %・ニッケル 7 % の301系を車両の主材料とした。バッド社のステンレス車両の技術は、後に日本、ブラジル、ポルトガル、オーストラリアなどの世界各国へのライセンスを通じて移転され、特許権満了後は世界中でステンレス車両が造られるようになる。
欧州で発明されたステンレス鋼は世界各国へ伝わった。日本へは、文献を通じて、1915年ごろにステンレス鋼の情報が伝わったとされる。ステンレス鋼に日本で最初に注目したのは海軍であった。横須賀の工廠でステンレス鋼製の排出弁の試作が行われた。1916年の学術論文誌『鐵と鋼』11号の「雑録」にて、次のような速報が掲載された。
不錆鋼鐵發明 英國にては装甲自動車創造以來の新發明として永久不錆性の鋼鐵發明せられ旣に火砲閉鎖機の一部に應用せられつゝあり製造額の增すと共に遠からす市場に現はるへく現在の時價一封度五十圓なり。
(不錆鋼鉄発明 英国にては、装甲自動車創造以来の新発明として永久不錆性の鋼鉄発明され、既に火砲閉鎖機の一部に応用されつつあり。製造額の増すと共に遠からず市場に現るべく、現在の時価1ポンド50円なり。)
1916年、呉の海軍工廠の製鋼部で、潜水艦の部品用としてクロム 13 % のステンレス鋼が試作された。1918年からは、エルー式アーク炉を用いて本格的な生産が始まり、艦載砲の回転盤やタービン翼などに用いられた。官営だった八幡製鉄所および海軍指定工場であった日本特殊鋼でも13%クロムステンレス鋼が試作され、1926年末ごろには13%クロムステンレス鋼の生産は日本国内で賄うことができるようになった。18-8ステンレス鋼については、1928年ごろからクルップ社よりV2Aの輸入を開始した。当初は輸入に頼っていた18-8ステンレス鋼も1927年ごろには八幡製鉄所で製造されるなど、徐々に日本国内で実用化されるようになった。このころのステンレス鋼民間利用で特に著名なのが、1931年に竣工された大阪朝日ビルで、厚さ 3 mm 幅 1 m のステンレス鋼板が1階から3階にかけての外装材に使用された。他の新機軸も備えたこの建物は、竣工当時には「日本で最もセンセーショナルな建物」と言われた。
スイスでは、スイス軍へナイフ納入を行っていたカール・エルズナーが、1921年に自社でのステンレス鋼製ナイフ製造を開始した。それと同時に、エルズナーは母の名 Victoria(ビクトリア)とフランス語 inoxydable の省略でステンレスを意味する inox(イノックス)を合わせ、自社名をVictorinox(ビクトリノックス)へと改名した。
スウェーデンでは、クルップ社のV1MとV2Aが披露された1914年のマルメのバルト博覧会が、ステンレス鋼への興味関心を生んだ。Avesta Jernverks ABのオーナーがステンレス鋼発明の重要性を認識すると、ステンレス鋼研究に投資し、イギリスからライセンスを購入した。1924年、アーヴェスタ社はスウェーデンで初めてのクロム系ステンレス鋼生産を開始した。さらに同年に、サンドビック社によってステンレス鋼のシームレス管が初めて製造された。これは化学産業での需要を狙ったものだった。
現在のステンレス鋼は、前述のオーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系にもう2種類を加えた、5つの種類で大別されている。残る2種類がオーステナイト・フェライト系ステンレス鋼(二相ステンレス鋼)と析出硬化系ステンレス鋼で、オーステナイト・フェライト系が金属組織をおよそ半分半分の割合のオーステナイト相とフェライト相で形成させた鋼種、析出硬化系が銅やニオブなどの合金元素を添加して析出硬化を起こさせた鋼種である。オーステナイト・フェライト系と析出硬化系は、先の3つの鋼種から遅れること20年から30年後に実用化された。
1927年、米国のユニオンカーバイドのE.C.ベインとW.E.グリフィスが、オーステナイトとフェライトが併存する組成範囲を示した鉄・クロム・ニッケル三元系状態図を初めて報告した。この報告によると、クロム量 23 % から 30 %、かつニッケル量 1.2 % から 9.7 % でオーステナイト・フェライト二相が現れるということであった。しかし、彼らの報告では、その材料特性に触れることはなかった。
1929年または1930年、スウェーデンで二相ステンレス鋼の鋳造品が製造された。実用化したのはAvesta Jernverksで、炭素量が多かったオーステナイト系ステンレス鋼で起きていた粒界腐食への対策として開発された。これがオーステナイト・フェライト系の最初の製造と考えられている。造られた鋼種は2種類で、"453E"と"453S"と名付けられた。453Eの組成はクロム 20 %、ニッケル 5 % で、耐熱用として販売された。453Sの組成は、453Eの組成にモリブデン 1 % が加わったもので耐食用として販売された。特に453Sが広く利用されたという。
また一方、1933年、フランスでジェイコブ・ホルツァーが二相ステンレス鋼を偶然的に造り出し、その鋼種の対粒界腐食性が高いことを発見した。モリブデン入りのオーステナイト系を製造する際に、誤ってクロムを多量に添加してしまったことが発見のきっかけであった。クロム 18 %、ニッケル 9 %、モリブデン 2.5 % を目標にしたが、クロム 20 %、ニッケル 8 %、モリブデン 2.5 % から成る鋼種が出来上がった。ジェイコブ・ホルツァー社は1935年にこの鋼種を特許出願し、1936年に特許登録された。
アーヴェスタ社の453Sは、サルファイトパルプのパルプ産業などで使われた。フランスでは、"UR50" という二相ステンレス鋼が売り出され、石油精製、食品産業、パルプ産業、製薬業などで利用された。ただし、当時に発明されたオーステナイト・フェライト系鋼種は良好な特性を持ち、一定の活用はなされたものの、溶接部の熱影響部で靭性と耐食性が低下するという欠点があった。この欠点のため、オーステナイト・フェライト系の利用は当面のあいだ狭い範囲に限られることとなる。
オーステナイト系18-8ステンレス鋼の耐食性を維持したまま強度をさらに高めたいという欲求をもとに、欧米の鉄鋼業各社はそのような課題に取り組んでいた。1930年ごろ、18-8ステンレス鋼をもとにして析出硬化と耐食性の関係が調べられた。1929年、ルクセンブルクのウィリアム・クロール (冶金学者)が、チタンを添加して母材に微細なチタン炭化物を析出させて強化した鋼種を作製した。ハロルド・コブは著書で、このクロールの研究を析出硬化系ステンレス鋼の最初の発見として挙げている。1932年には、クルップ社のR.バスムートが18-8ステンレス鋼にボロンを添加したときの析出硬化現象を調査・報告した。それによると、800℃の時効処理でブリネル硬さ450に達する材料が得られたという。また1933年には、イギリスのモンド・ニッケル・カンパニーのL.B.ファイルとD.G.ジョーンズが、オーステナイト系をベースにしてオーステナイト・フェライト二相組織の鋼種を作製し、それを冷間圧延後に低温焼なましすると硬度が上がることを報告した。
その後も析出硬化系に相当する鋼種の研究や特許取得はあったが、析出硬化系を最初に実用化したのは米国のカーネギー・イリノイ・スチールである。カーネギー・イリノイ・スチールが製造したのは、クロム 17 %、ニッケル 7 % のオーステナイト系ステンレス鋼にチタンとアルミを添加した鋼種で、常温でマルテンサイト組織を持つ種類の析出硬化系鋼種であった。約480℃の時効処理で高強度を得ることができ、引張強さは約 1400 MPa が得られた。この鋼種の特許が取得されたのは1945年および1946年だったが、第二次世界大戦中にも米国で非公表に使用されていたという。カーネギー・イリノイ・スチールが開発した鋼種は、カーネギー・イリノイ・スチールの親会社であったUSスチールから "Stainless W" という名で1946年より販売され、最初に実用された析出硬化系の鋼種となった。
ステンレス鋼の製造の基本的で大まかな流れは、原料を溶かし、固め、圧延などで鍛錬し、熱処理し、板や棒などの製品にする、といった工程から成る。この大まかな流れは、一般的な鉄鋼材料の製造と同じである。一方で、クロムなどの合金元素を多量に含むステンレス鋼の製造は、普通鋼の製造とは大きく異なる面もある。ステンレス鋼が工業的に製造され始めてから、品質向上と低価格化が成し遂げられるまでに、以下のような歴史がある。
ステンレス鋼製造には、まず原料の溶解が必要となる。初期のステンレス鋼溶解では、主にアーク炉が利用された。ステンレス鋼製造には、主成分であるクロムを溶鋼に添加することと、一定以下までの溶鋼中の炭素量を低下させることが必要である。前述のように、1895年にテルミット法の発明によって低炭素のフェロクロムが工業的に生産可能となり、これがステンレス鋼の製造の道を開いたが、テルミット法はコストが高いという欠点があった。これに対して、1907年、米国のナイアガラ研究所に勤めていたフレデリック・ベケットが珪素を用いたクロム鉄鉱石還元法を発明した。ベケットの珪素還元法は、テルミット法よりも格段に低コストで低炭素フェロクロムを製造できた。また、ベケットの珪素還元法の反応過程では発熱量がテルミット法ほど高くないため外部からの入熱が必要だったが、ちょうどこのころにエルー式アーク炉が実用化され、珪素還元法の実用化に好都合であった。当時の米国のステンレス鋼産業の振興も、ベケットの珪素還元法による低炭素フェロクロムがもたらしたともいわれる。
アーク炉の他には、高周波誘導炉によるステンレス鋼製造も行われていた。高周波誘導炉による方法には原理的に低炭素ステンレス鋼を作りやすいという利点はあったが、コストが高くつき、また生産能力も低いという欠点があった。増加する需要に応えるために、低炭素ステンレス鋼についても高周波誘導炉よりもアーク炉が主流となっていった。1934年時点で、米国のステンレス鋼製造はほぼすべてエルー式アーク炉でまかなわれていた。当時の主な製造方法では、まずクロムを含まない溶鋼を作り、そこに低炭素のフェロクロムを投入してステンレス鋼を製造していた。ただし、充分な精錬工程が行われなかった当時のステンレス鋼は、鋼の中にガラスや介在物が多く残り、材質のよいものではなかった。高価な低炭素フェロクロムの費用は問題とされ、低炭素フェロクロム製造を必要としないステンレス鋼製造方法が模索されていた。また、当時の製造方法ではステンレス鋼スクラップを原料としてほとんど利用できない欠点があった。
高価な低炭素フェロクロムに頼らない製造を達成するために、鉄鉱石を高温の溶鋼に投入して酸化剤として機能させて脱炭させる鉱石法(鉱石脱炭法)がステンレス鋼製造でも用いられるようになってきた。鉱石法を基礎に置いて、米国のアレクサンダー・フィールドが、高温脱炭によってクロム酸化をできるだけ減らした上でフェロシリコンを使ってスラグ中の酸化クロムを還元回収する方法を考案した。この手法は1931年に米国で特許登録され、さらに、この手法と併用してクロマイトれんがを炉床に使う手法が1933年にフィールドによって特許取得された。フィールドの手法は「ラストレス法」と呼ばれ、ステンレス鋼スクラップの活用をやや促したものの、増える一方だったステンレス鋼スクラップを充分に消費できるほどの効果は生まれなかった。鉱石法には、
鉱石による脱炭反応が吸熱反応であるため、溶鋼が冷えてスラグが固まりやすく、スラグ量が増えてしまう
酸化クロムが含まれるスラグが増えることにより、クロムの歩留まりが悪くなる
脱炭反応が遅く、製鋼に時間がかかる
といった短所があった。
普通鋼においては、19世紀にベッセマー法、トーマス法が発明され、転炉を使い、空気を溶銑に吹き込んで外部加熱無しで効率良く脱炭させる製鋼法がすでに確立していた。空気に含まれる窒素は望ましくなかったので、1898年に比較的廉価に純酸素ガスを作り出せるようになると、酸素吹き込みによる製鋼法が開発されるようになった。電気炉に対しては1920年ごろから酸素使用が始まった。1930年代後半に工場に充分な酸素貯蔵設備が設置されるようになると、酸素の本格的な工業的利用が始まり、酸素脱炭法のステンレス鋼への適用が課題となった。
1940年、エドワード・セリウスが酸素脱炭法をステンレス鋼に適用する特許を取得した。この特許は、加圧した純酸素ガスを溶鋼に吹き込み、発熱反応を起こして高温に上昇させ、炭素を優先的に酸化させるものであった。酸素脱炭法によって、クロムを溶鋼中に多量に残留させつつ脱炭を効率良く行えるようになり、ステンレス鋼スクラップも原料として問題なく使用できるようになった。ステンレス鋼に対する酸素脱炭法利用はすぐに広まりだし、1940年代後半にはステンレス鋼への酸素脱炭法利用の長所は業界で周知の事実となった。
さらに1948年、ユニオンカーバイド社のD.C.ヒルティが、常圧下での酸素精錬法で効率を上げるには充分な高温下で精錬する必要があることを示した。ヒルティは、平衡定数の近似式を提出し、溶鋼中のクロム酸化量と炭素酸化量に対する温度の影響を定量的に明らかにした。これによると、温度を高くするほど脱炭をより促進できる。ヒルティの発表以前は技術者が手探りで酸素精錬を操業している状態だったが、ヒルティの理論によってステンレス鋼製造における酸素精錬の普及が進んだ。ステンレス鋼製造における酸素脱炭法の確立により、ステンレス鋼の低炭素化効率と量産効率は大きく向上した。ステンレス鋼の品質向上と低コスト化が同時に起こり、炭素 0.03 % 以下の極低炭素ステンレス鋼の製造も商業的に可能となった。酸素脱炭法の確立によってステンレス鋼スクラップが大きな障害なく利用可能になったため、それまで蓄積する一方だったステンレス鋼スクラップの利用は一気に進み、1950年には逆にステンレス鋼スクラップの不足が問題として指摘されるほどまでになった。
ステンレス鋼製造を大きく進歩させた酸素脱炭法であったが、スラグ中のクロムの還元量に限界があり、さらに極低炭素鋼種の製造でも生産効率が悪かった。一方で、高耐食性化の要求などから、ステンレス鋼における極低炭素鋼種の需要は1950年代に入ると急激に増加していった。また、後述の圧延技術の発達もあり、ステンレス鋼製造工程の中で製鋼工程の能力不足が問題となっていった。このような状況を受けてステンレス鋼生産性向上のための研究開発が活発化し、様々な製鋼方法が提案された。今日では明確になっていることだが、クロム酸化を抑制しつつ効率良く脱炭するには、脱炭反応過程で生じる一酸化炭素ガスの分圧を下げることが非常に効果的である。当時の製鋼方法の模索は、最終的に、この原理にもとづくVOD法 (vacuum oxygen decarburization process, 真空酸素脱炭法) とAOD法 (argon oxygen decarburization process, アルゴン酸素脱炭法) という2つの炉外精錬法に到達した。