フェライト系ステンレス鋼
一般的な耐食用部材として、フェライト系ステンレス鋼は広く用いられている。フェライト系の汎用鋼種の場合は、オーステナイト系ステンレス鋼ほどの耐食性は発揮しないため、腐食環境が厳しくない用途で使われる。業務用のステンレス製厨房器具などでは、コストの面からフェライト系の使用が主流である。耐食性がさらに優れる高純度フェライト系ステンレス鋼の場合は、塩化物応力腐食割れが生じにくい点も活かして温水機器や化学プラントといった場所でも使われる。オーステナイト系と比較して線膨張係数が低い点を活かして、大型建物の屋根などの長尺材では高純度フェライト系ステンレス鋼の採用も進んでいる。
オーステナイト系はフェライト系よりも耐食性が高く、機械的性質から加工性までオールマイティーな性能を持つが、ニッケルを高濃度に含有するためコストの問題が付きまとう。フェライト系はニッケルの含有がないため廉価で、なおかつ価格は比較的安定している。そのため、要求性能を見極めつつ、オーステナイト系からフェライト系への置き換えが可能であるかしばしば検討される。世界的に見ると、日本がフェライト系の使用が特に広まっている地域であり、フェライト系鋼種の開発が進んでいる。
475°C脆化は、組織がクロム濃度が高いフェライト相とクロム濃度が低いフェライト相に分離することによって引き起こされる。高クロムフェライト相のクロム濃度は 93 % に達することもある。これらの高クロムフェライト相と低クロムフェライト相の二層分離は、スピノーダル分解によって起きると考えられている。
475°C脆化よりも上の温度域 600 °Cから 800 °Cの範囲に保持されても脆化が起きる。この脆化現象は「σ 相脆化」や「σ 脆化」、「σ 脆性」などと呼ばれ、鉄とクロムの金属化合物から成る「σ 相」の析出によって起こる。σ 相は硬いが脆く、組織中に存在すると材質を脆化させる。
σ 相脆化はフェライト系に限った現象ではなく、オーステナイト系やオーステナイト・フェライト系でも生じる。クロム含有量が多いほど σ 相は出やすくなる。また、モリブデン、ケイ素、アルミニウムの添加や冷間加工の実施によっても σ 相は析出しやすくなる。σ 相の生成速度は遅く、一般的には数百時間以上加熱保持してσ 相脆化は起きる。そのため一般的な温度で使用する範囲では σ 相脆化が問題となることはないが、高温環境で耐熱材として使用し続けるような用途では注意を要する。