◆ステンレスと鉄の切削加工の違いとは？

金属加工の現場において、ステンレス鋼と鉄（炭素鋼・軟鋼など）はどちらも広く用いられています。しかし、両者の切削加工には明確な違いがあり、工具選定・切削条件・仕上がり精度・加工時間などに大きく影響します。本稿では、切削加工におけるステンレスと鉄の相違点を、材料特性・加工性・工具摩耗・加工不良・コスト面など多角的な観点から掘り下げ、現場で役立つ知識として整理します。

1. 材料特性の違いが加工性に及ぼす影響

1-1. 鉄（軟鋼・炭素鋼）の基本特性

鉄は地球上で最も一般的な構造用金属であり、炭素含有量により以下のように分類されます。

• 軟鋼（低炭素鋼）：炭素含有量0.25％以下
• 中炭素鋼・高炭素鋼：炭素含有量が多いほど硬度・強度が増す

鉄は靭性があり、塑性加工性や切削性も比較的良好であるため、初期加工材として多用されます。

1-2. ステンレス鋼の特性

ステンレスは鉄をベースにクロム（Cr）を12%以上添加した合金で、耐食性に優れます。代表的なステンレスには以下のような種類があります。

• オーステナイト系（SUS304等）：耐食性が高く非磁性、加工硬化が起きやすい
• フェライト系（SUS430等）：磁性あり、加工性良好
• マルテンサイト系（SUS420等）：硬度が高く、加工は困難

このように、ステンレスは種類によって特性が大きく異なり、鉄よりも複雑な加工対応が必要です。

2. 切削抵抗と加工硬化の差異

2-1. 鉄の切削抵抗

鉄は基本的に切削抵抗が小さく、連続切削性も良好です。とくに軟鋼（SS400等）は加工性に優れており、工具への負担も比較的軽微です。

2-2. ステンレスの切削抵抗と加工硬化

オーステナイト系ステンレス（SUS304など）は加工硬化性が強く、切削中に表面硬化が進むため、以下の問題が生じます。

• 工具が摩耗しやすい
• 切りくずが粘着しやすい（Built-up Edge）
• 加工中の熱が逃げにくく、熱変形やビビりの原因となる

このため、鉄と比べて切削抵抗が大きく、加工効率が低下する傾向にあります。

3. 工具摩耗と寿命の比較

3-1. 鉄の加工における工具摩耗

鉄の切削では、工具摩耗は緩やかで安定しやすく、一般的な超硬工具や高速度鋼（HSS）工具でも長寿命が期待できます。

3-2. ステンレス加工時の工具へのダメージ

ステンレスは、以下のような理由から工具摩耗を加速させます。

• 加工硬化で表面が硬くなる
• 切削熱が逃げにくく、工具先端に集中する
• 切りくずが粘着して切れ刃を損傷

このため、コーティング超硬工具（TiAlNなど）やセラミック工具、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）コーティングなど、耐熱・耐摩耗性に優れた工具が必要になります。

4. 切削条件の違い

4-1. 鉄の切削条件（代表例）

4-2. ステンレスの切削条件（SUS304等）

ステンレスでは熱の影響を抑えるため、低速・高送りを意識した条件設定が基本です。

5. 切りくず処理の違い

鉄は比較的短く折れる切りくずを生成するため、切りくず処理が容易です。一方、ステンレスは延性が高く、長く絡まりやすい切りくずが出るため、チップブレーカー付きインサートや高圧クーラントの活用が重要になります。

6. 加工品質と不良対策

ステンレスは加工条件に対するシビアな制御が求められ、わずかな変動でも不良につながりやすい点が難点です。

7. 加工コストと生産性の差

7-1. 鉄加工のコスト感

• 工具寿命が長く、工具交換頻度が少ない
• 加工速度が高いため、サイクルタイムが短い
• 不良品発生率が低く、歩留まりが高い

以上より、鉄の加工はコストパフォーマンスが高く、生産性にも優れるといえます。

7-2. ステンレス加工のコスト課題

• 工具消耗が早く、コスト高
• 加工速度が低く、加工時間が長い
• 不良リスクが高く、再加工の手間が増える

結果として、同等の加工でも1.2～2倍以上のコスト差が出ることも珍しくありません。

8. 現場での工夫と対応策

これらを適切に組み合わせることで、ステンレス加工の効率化・安定化が図れます。

9. 結論｜「鉄＝初心者向け、ステンレス＝上級者向け」と言われる理由

鉄は安定性が高く、加工しやすいため初心者にも扱いやすい材料です。一方、ステンレスは材料自体の特性により、加工ノウハウ・機械設備・工具選定すべてに高度な知識と経験が求められます。

つまり、鉄とステンレスは見た目こそ似ていても、加工における「戦略」はまったく異なるのです。現場での成功は、材料特性に応じた最適な加工設計・条件設定にかかっています。