ステンレス304の化学成分構成は、単なる元素の混合ではなく、各成分が相互補完的に機能する精密な合金設計です。クロムが耐食性の基盤を、ニッケルが加工性と低温特性を、その他の微量元素が製造性と性能を支える構造になっています。
ステンレス304の化学成分は日本工業規格（JIS G 4303）で厳密に規定されています。この規格は国際的なISO、ASTM規格とも相互性を持ち、グローバルなサプライチェーンで一貫性を保証しています。クロムの18.0～20.0%という範囲設定は、耐食性のしきい値を下回らないためのものであり、同時に過度な含有量によるコスト上昇を抑制するバランスです。ニッケル8.0～10.5%の範囲も、オーステナイト相を安定的に維持するための最小限界と、加工性低下を招かないための上限の両立です。この規格範囲内であれば、異なるメーカーのステンレス304でも基本的な物性は互換性を持ちます。
規格管理にはロット単位での化学成分検査が必須であり、多くの加工メーカーではスペクトラム分析やICP-MS（誘導結合プラズマ質量分析）を用いて成分確認を行います。特に炭素含有量はわずか0.01%の違いが溶接性や耐粒界腐食性に影響するため、精密な分析が必要です。
日本規格協会 JIS規格情報
JIS G 4303「ステンレス鋼棒及び線」の規格詳細、材料規格の最新情報が確認できます。
通常のステンレス304は非磁性材料です。これはニッケル8%以上の含有によってオーステナイト結晶構造が安定化されたことに直結しています。オーステナイト相は面心立方晶構造をしており、この構造では原子配列が磁性を発現しにくい特性を持ちます。一方、フェライト系ステンレスやマルテンサイト系ステンレスは強い磁性を示すため、非磁性が要求される医療機器や電子部品では必ずステンレス304が選択されます。
しかし重要な注意点として、冷間加工や溶接を受けたステンレス304は磁性を帯びることがあります。これは加工によってオーステナイト相の一部がマルテンサイト相に変態（SIMP：Strain-Induced Martensitic Transformation）するためです。強い冷間圧延を20%以上受けたステンレス304では、透磁率がμ≦1.005から2.0以上に増加することが報告されています。このため、非磁性が厳密に求められる用途では、加工後の不動態化処理や焼鈍処理が必要になります。
ステンレス304の加工性は一見すると矛盾しています。オーステナイト組織による高い延性（伸び40%以上）がありながら、冷間加工時には非常に激しい加工硬化が発生するのです。この加工硬化の原因は、オーステナイト相の結晶変形に伴う転位密度の急速な増加と、前述のSIMPによるマルテンサイト変態の誘発にあります。
冷間加工率が20%程度までは硬度が急激に上昇し、300℃の焼鈍状態で187HBだったステンレス304は、50%圧延後には400HV（ビッカース硬度）に達することもあります。硬度上昇は強度向上をもたらす一方で、工具への負荷が増加し、さらなる加工が困難になります。この特性に対処するには、冷間加工の段階ごとに焼鈍処理を挿入する「中間焼鈍」が標準的です。620～700℃での焼鈍によってオーステナイト相の再結晶化が進行し、硬度は再び低下して加工が容易になります。
特に深絞り加工を行う場合、加工率に応じた焼鈍スケジュール管理が重要です。絞り加工後の時効割れ（数週間後に加工方向に平行した縦割れが発生する現象）を防ぐには、焼鈍後の冷却速度管理も必須になります。
ステンレス鋼データベース：SUS304の加工性詳細
ステンレス304のエリクセン指数（13.2mm）や深絞り試験値などの実測データが掲載されており、加工計画の立案に有用です。
ステンレス304の耐食性は成分による不動態皮膜形成能力で決まりますが、環境によって耐食性には大きな差が生じます。大気中での耐食性は極めて良好で、建築用途や屋外機械設備として広く使用可能です。酢酸（80℃以下）、弱アルカリ溶液、低濃度の硫酸（0.5%以下、90%以上の濃度）では安定的に耐食性を示します。
一方、塩酸はステンレス304にとって最難関の環境です。塩酸濃度が0.5～1%を超えると、不動態皮膜が破壊されて急速に腐食が進行します。これは塩化物イオンが不動態皮膜のクロムオキシ水酸化物構造を攻撃するメカニズムによるものです。海水や高濃度食塩水での耐食性も限定的で、孔食指数が18～20と低い値に設定されているのはこのためです。高い耐海水性が必要な場合、モリブデン（Mo）を添加したSUS316の選択が推奨されます。
ステンレス304の耐食性は成分のクロム含有率に依存するため、加工時の表面品質管理も重要です。溶接後の黒皮（酸化層）除去には酸洗処理が必須であり、不動態化処理（パッシベーション）によって不動態皮膜の再形成を促進します。この処理によって耐食性は大幅に向上し、孔食指数も改善されます。
ステンレス304は最も溶接性に優れたステンレス鋼種とされていますが、成分と溶接熱の相互作用により粒界腐食という特異な現象が発生することがあります。粒界腐食は、溶接熱が加わった領域（熱影響部）で炭素がクロムと結合してクロムカーバイド（Cr23C6）を析出する現象が原因です。この析出により、クロムカーバイドの周囲ではクロムが局所的に枯渇し、不動態皮膜形成能が低下して腐食が集中的に進行します。
ステンレス304の炭素含有量が0.08%以下に設定されているのはこの粒界腐食対策のためです。低炭素化により、カーバイド析出の量を減少させています。しかし完全な防止にはならないため、より厳密な粒界腐食耐性が必要な場合は、さらに炭素を減らしたSUS304L（0.03%以下）や、チタン・ニオブを添加したSUS321・SUS347の選択が推奨されます。
溶接後の粒界腐食対策としては、850℃以上での短時間加熱による固溶化処理が効果的です。この処理によってクロムカーバイドを再度固溶させ、クロム濃度の均一化を図ります。
ステンレス304の成分設計は、耐食性（クロム）、加工性（ニッケル）、溶接性（低炭素）、強度（微量元素管理）という複数の要求を満たす最適なバランスポイントです。単一の特性に特化したステンレスと異なり、304は汎用性を最優先とした「万能素材」という位置付けが正確です。加工現場ではこの成分構成の理解が、材料選択から加工方法、熱処理計画まで、すべての工程判断の基盤となります。成分規格を単なる仕様書の数値として扱うのではなく、各元素の役割と相互作用を理解することで、初めてステンレス304の潜在能力を引き出した最適な加工設計が可能になるのです。
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