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医療用ステンレス鋼は、工業用ステンレス鋼と比較して、金属イオンの溶解を減らし、粒界腐食や応力腐食などの局部腐食を回避するという主な特性のため、化学組成に対する要件がより厳しくなっています。NiやCrなどの合金元素の含有量は通常のステンレス鋼（通常は通常のステンレス鋼の上限）よりも高く、SやPなどの不純物元素の含有量は通常のステンレス鋼よりも低くなっています。長年、医療用ステンレス鋼は、特に救命救急や手術の状況において、外科用途に好まれる材料でした。NiとCr元素は耐腐食性が高く、整形外科用インプラント、口腔、医療機器が必要な用途に使用できます。ステンレス鋼はNi-Cr合金の一種で、一般グレードのステンレス鋼と比較してさまざまな利点があります。外科用器具に使用される医療用ステンレス鋼に使用される合金の種類は、器具が腐食に耐え、内部エラーやギャップがない状態に保たれるかどうかに重要です。

多くのステンレス鋼が医療目的に使用できますが、最も一般的なのは「外科用鋼」として知られるオーステナイト系 316 (AISI 316L) です。AISI 301 は、医療用スプリングの製造に最も一般的に使用される金属です。医療用によく使用されるその他のステンレス鋼には、420、440、17-4PH などがあります。これらのマルテンサイト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼 316 ほど耐腐食性はありませんが、硬度が高くなります。そのため、マルテンサイト系ステンレス鋼プラントは、切削工具やその他の非インプラント機器に使用されます。冷間加工では弾力性が増しますが、耐腐食性は失われます。医療用ステンレス鋼は、比類のない耐久性、熱処理耐性、外科用機能性、耐腐食性により、幅広い人気を獲得しています。病院の座席フレーム、クレードル、エンドプレート、手術用手袋、IV ポール、ステープルなど、さまざまな用途に使用されています。極めて高い弾力性と特殊な用途での使用の必要性から、このグレードのステンレス鋼を使用する製造業者は、品質管理と製造仕様に細心の注意を払うことが不可欠です。外科用器具の製造に使用される最も一般的な医療用ステンレス鋼は、 304 316 などがあります。ただし、最も優れた合金は、316L 鋼や 317L 鋼のように炭素含有量が低く、Mo が添加されています。

304ステンレス鋼、すなわち18-8ステンレス鋼、304シリーズのステンレス鋼には低炭素も含まれています 304L、304Hは耐熱目的ですが、304ステンレス鋼は医療目的に使用できるのかという疑問があります。1926年に18% CR-8% Niステンレス鋼（304 の）は、最初は整形外科用インプラント材料として使用され、その後口腔科で使用されました。 2%Moを含むAISI 316ステンレス鋼が臨床で使用されたのは1952年になってからで、徐々に304ステンレス鋼に取って代わりました。 ステンレス鋼の粒界腐食問題を解決するために、1960年代に、生体適合性、機械的性質、耐食性に優れた超低炭素ステンレス鋼AISI 316LとAISI 317Lが医療分野で使用され始めました。 しかし、Niは人体に対する潜在的な感作因子です。 近年、多くの国が日用品や医療用金属材料のNi含有量を制限しており、最大許容Ni含有量はますます低くなっています。 1994年に公布された欧州議会の規格94/27/ECでは、人体に埋め込まれる材料（インプラント材料、歯列矯正用義歯など）のNi含有量は0.105%を超えてはなりません。また、長時間人体の皮膚に露出する金属材料（宝石、時計、指輪、ブレスレットなど）の場合、Niの最大量は1週間あたり0.15Lg/cm2を超えてはなりません。今日でも、304は注射器、医療用はさみ、ピンセット、メスシリーズなどの一般的な医療器具の製造に使用されています。

 

ステンレス鋼は、その独特の耐食性、優れた加工性能、絶妙な表面外観により、航空宇宙、エネルギー、軍事、建設、石油化学など多くの分野で広く使用されています。研磨はステンレス鋼の重要な部分です。 鋼板 装飾業界では、最終的な鏡面（8K）ステンレス鋼を得ることがその目的です。8K表面（No.8）は鏡面研磨された表面で、反射率が高く、反射画像が鮮明で、通常、解像度と表面欠陥率で鏡面ステンレス鋼の品質を測定します。一般的な視覚評価：レベル1は表面が鏡のように明るく、人の特徴や眉がはっきりと見えます。レベル2は表面が明るく、人の特徴や眉が見えます。ただし、眉の部分ははっきりしていません。レベル3は表面の明るさが良く、人の顔の特徴や輪郭が見えますが、眉の部分はぼやけています。レベル4は表面が光沢がありますが、人の顔の特徴は見えません。レベル5は灰色で鈍い表面です。

 

ステンレス鋼鏡板は、ステンレス鋼板の初期表面をBA、2BまたはNo.1研磨して鏡面（学名8K鏡またはNo.8）に似たものにします。鏡面鋼板は、その後のカラーまたはエッチングプレートを処理するための基板です。主にさまざまな装飾や金属光学製品に使用されます。ステンレス鋼の耐食性は、その合金組成（クロム、ニッケル、チタン、シリコン、マンガンなど）と内部構造に依存しており、クロム元素が決定的な役割を果たしています。クロム元素は鋼の表面に不動態膜を形成し、金属と外界を隔離して酸化を生成せず、耐食性を高めます。 鋼板8Kの数字「8」は合金含有量の割合を示し、「K」の文字は研磨後の反射率のレベル（Kは鏡面反射レベル）を示します。8Kミラーはクロムニッケル合金鋼のミラーグレードです。

 

一般的な鏡面ステンレス鋼には、6K、10K、12Kなどがあり、数字が大きいほど、鏡の精度も高くなります。6Kは粗研磨鏡板を指し、10Kは微細研磨鏡板を指し、通常の鏡に相当します。12Kは超微細研磨鏡板を指し、光学目的を満たすことができます。輝度が高いほど、反射率が高く、表面欠陥が少なくなります。非厳密な歌い方では、それらをまとめて8Kと呼ぶこともあります。高品質の鏡面ステンレス鋼を得るために使用される主な研磨技術は、電解研磨、化学研磨、機械研磨です。

 

電解研磨

電解研磨は、高品質のステンレス鋼を得るために電解液に浸して表面を研磨するプロセスです。このプロセスでは、ステンレス鋼を陽極として使用し、直流電流を電解液固有の溶液に流して金属を研磨します。陽極表面には抵抗率の高い厚い粘膜が形成されます。この厚い粘膜は、ステンレス鋼製品の微細な凹凸表面で厚さが異なり、陽極表面の電流密度のミクロ分布が均一でなくなり、膨らんだ部分では電流密度が速く溶解し、凹んだ部分では電流密度が小さく溶解が遅くなります。これにより、ステンレス鋼の表面粗さが減少し、レベルと輝度が向上し、欠陥のない不動態層が形成されます。電解研磨溶液には十分な酸化剤が含まれ、活性イオンが不動態膜を破壊しないようにする必要があります。

 

化学研磨

化学研磨と電解研磨の原理は似ており、ステンレス鋼を一定組成の溶液に入れると、表面の微細隆起部の溶解速度が微細凹部の溶解速度よりも大きくなり、ステンレス鋼の表面が滑らかになります。化学研磨法と電解研磨法の原理は基本的に同じですが、電解研磨では電圧を加えて強制的に作用させ、隆起部の溶解を促進しますが、化学研磨法では溶液の自己腐食能力に完全に依存してステンレス鋼の表面を滑らかにします。

 

機械研磨

機械研磨とは、研磨ペーストを塗布した研磨ホイールを高速回転させて、ステンレス鋼の表面の凹凸を機械的に除去し、光沢のある表面処理を施すことです。研磨ホイールは、それによって作られる布の種類によって粒度レベルを区別するために使用され、主な構造形式は縫合型、折り畳み型などです。研磨ペーストは、研磨ニーズに応じて、酸化クロムとバインダーの研磨能力によって構成される緑色研磨ペースト、研磨剤、有機ペースト、研磨ワックスで構成される添加剤によって構成されるものもあります。機械研磨は、一般的に粗研磨、精研磨、または異なる研磨ペーストと研磨ホイールで同時に研磨することに分けられ、機械回転の作用により、最終的に透明な鏡面ステンレス鋼の反射像が得られます。ユーザーが鏡面研磨操作にBAステンレス鋼を選択した場合、粗研磨プロセスは必要ありません。

化学成分は、鋼の微細構造、機械的性質、物理的性質、耐食性に大きな影響を与えます。クロム、モリブデン、ニッケルなどの合金元素は、オーステナイト格子の頂点角と立方体の6つの辺の中心を置き換えることができます。鉄、炭素、窒素は、体積が小さいため格子原子間の隙間（ギャップ位置）に位置し、格子に大きな歪みを生み出すため、有効な硬化元素になります。異なる合金元素は鋼の特性に異なる影響を及ぼし、時には有益で時には有害です。オーステナイト系ステンレス鋼の主な合金元素には、次の効果があります。

 

Cr

クロムはステンレス鋼を「錆びない」ものにする合金元素です。ステンレス鋼特有の表面不動態膜を形成するには、少なくとも10.5%のクロムが必要です。不動態膜はステンレス鋼を腐食性水、さまざまな酸性溶液、さらには高温ガス腐食の強い酸化に効果的に耐えさせることができます。クロム含有量が10.5%を超えると、ステンレス鋼の耐食性が向上します。 304 ステンレス鋼の最高クロム含有量は 18% ですが、高級オーステナイト系ステンレス鋼の中には、クロム含有量が 20% から 28% に達するものもあります。

 

ニ

ニッケルはオーステナイト相を形成し安定化させることができる。8%Niは 304ステンレス、オーステナイトに必要な機械的特性、強度、靭性を与えます。高性能オーステナイト系ステンレス鋼には、高濃度のクロムとモリブデンが含まれており、鋼にクロムやその他のフェライト形成元素をさらに追加すると、オーステナイト構造を維持するためにニッケルが追加されます。約20%のニッケル含有量でオーステナイト構造を保証でき、ステンレス鋼の応力腐食破壊抵抗を大幅に向上できます。

ニッケルは冷間変形中の加工硬化率を低下させることもできるため、深絞り、スピニング、冷間圧造に使用される合金には、一般にニッケル含有量が多く含まれています。

 

モ

モリブデンは、塩化物環境におけるステンレス鋼の耐孔食性と耐隙間腐食性を向上させます。モリブデンとクロム、特に窒素の組み合わせにより、高性能オーステナイト系ステンレス鋼は孔食性と耐隙間腐食性が強くなります。Moは、塩酸や希硫酸などの還元環境におけるステンレス鋼の耐食性も向上させます。オーステナイト系ステンレス鋼の最小モリブデン含有量は、316ステンレス鋼など、約2%です。合金含有量が最も高い高性能オーステナイト系ステンレス鋼には、最大7.5%のモリブデンが含まれています。モリブデンはフェライト相の形成に寄与し、相平衡に影響を与えます。いくつかの有害な二次相の形成に関与し、不安定な高温酸化物を形成し、高温酸化耐性に悪影響を及ぼすため、モリブデン含有ステンレス鋼の使用を考慮する必要があります。

 

Ｃ

炭素はオーステナイト相を安定化し、強化します。炭素はボイラー管などの高温環境で使用されるステンレス鋼にとって有益な元素ですが、場合によっては耐食性に悪影響を及ぼすことがあります。ほとんどのオーステナイトステンレス鋼の炭素含有量は、通常、実行可能な最低レベルに制限されています。溶接グレード（304L、201L および 316L などのステンレス鋼の炭素含有量は 0.030% に制限されています。一部の高合金高性能グレードの炭素含有量は 0.020% に制限されています。

 

いいえ

窒素はオーステナイト相を安定化および強化し、炭化物の鋭敏化および第 2 相の形成を遅らせます。標準オーステナイト系ステンレス鋼と高性能オーステナイト系ステンレス鋼の両方に窒素が含まれています。低炭素グレード (L) では、少量の窒素 (最大 0.1%) で、低炭素含有量による強度の低下を補うことができます。窒素は塩化物孔食および隙間腐食に対する耐性の向上にも役立つため、最も優れた耐腐食性を持つ高性能オーステナイト系ステンレス鋼の中には、窒素含有量が 0.5% に達するものもあります。

 

ミネソタ

製鉄所ではマンガンを使用して溶鋼を脱酸するため、すべてのステンレス鋼には少量のマンガンが残っています。マンガンはオーステナイト相を安定化させ、ステンレス鋼中の窒素の溶解度を向上させることもできます。そのため、200シリーズのステンレス鋼では、マンガンを使用してニッケルの一部を置き換え、窒素含有量を増やし、強度と耐食性を向上させることができます。マンガンを一部の高性能オーステナイト系ステンレス鋼に添加して、同じ効果を実現しています。

 

銅

銅は、硫酸とリン酸の混合溶液などの還元酸に対するステンレス鋼の耐食性を向上させることができます。

 

シ

一般的に、シリコンはオーステナイト系ステンレス鋼にとって有益な元素であり、高濃度の酸や高酸化環境における鋼の耐食性を向上させることができます。UNS S30600などの高シリコン特殊ステンレス鋼は、孔食に対する高い耐性を備えていることが報告されています。マンガンと同様に、シリコンも溶鋼の脱酸に使用できるため、シリコン、マンガン、その他の脱酸元素を含む小さな酸化物介在物が常に鋼に残ります。ただし、介在物が多すぎると、製品の表面品質に影響します。

 

NbとTi

これら 2 つの元素は強力な炭化物形成元素であり、低炭素グレードの代わりに使用して鋭敏化を緩和できます。ニオブ炭化物とチタン炭化物は高温強度を向上させることができます。 347 Nb と Ti を含む 321 ステンレス鋼は、高温強度と溶接性の要件を満たすため、ボイラーや精錬設備で一般的に使用されています。また、高性能オーステナイト系ステンレス鋼の残留元素として、一部の脱酸プロセスでも使用されています。

 

SとP

硫黄はステンレス鋼にとって良い面と悪い面の両方があります。切削性能を向上させることができますが、有害な面は熱加工性を低下させ、硫化マンガン介在物の数を増やし、ステンレス鋼の孔食に対する耐性を低下させることです。高級オーステナイト系ステンレス鋼は熱処理が容易ではないため、硫黄含有量は可能な限り最低レベル、約0.001%に制御する必要があります。硫黄は通常、高性能オーステナイト系ステンレス鋼に合金元素として添加されません。ただし、標準グレードのステンレス鋼の硫黄含有量は多くの場合高く（0.005%〜0.017%）、自己融着溶接の溶接溶け込み深さを向上させ、切削性能を向上させます。

リンは有害な元素であり、鍛造や熱間圧延の熱間加工特性に悪影響を及ぼす可能性があります。また、溶接後の冷却過程では熱割れの発生を促進します。したがって、リン含有量は最小限に抑える必要があります。