鋼管うんちく

【鉄の種類一覧】鉄鋼や鋳鉄の特徴や加工方法

鉄の種類一覧と特徴や加工方法
宮脇鋼管は幅広い鋼材に対応!一貫生産の体制を整えています
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私たちが日頃「鉄」として触れているものは正確には「鋼鉄」という種類で、鉄には他にもさまざまな種類が存在しています。
鉄の種類ごとにそれぞれ強度や靱性などの性質が異なるため、用途ごとに適した鉄を多くの種類から選ぶ必要があります。
今回は、一般的に広く使われている鉄の種類を一覧でご紹介するほか、それぞれの種類がどのような特徴を持ち、どういった用途に適しているのかなども解説します。

鉄とは

鉄は鉄鉱石を原材料として生産される材料です。鉄鉱石は海底に大量にあると言われており、その量は全世界で約1兆トンを超えるほどです。他の金属に比べて採掘量が多いため、鉄の生産量は金属製品の80%ほどを占めます。
鉄は加工性が非常に良い点が特徴で、高温や常温で圧延や鍛造、引抜きといった加工でさまざまな形状に加工可能です。また、焼入れや焼もどしといった熱処理を施すことによって、鉄を硬くしたり強靭にしたりと性質を変えることができ、加工性を向上させることができます。
価格も安くて市場流通性が良く、鉄は私たちの暮らしの身近な材料としてさまざまな場面で活用されています。

炭素量で変わる鉄の呼称

鉄以外に何も含まれていない100%鉄の「純鉄」は、多くの方が想像するような灰色の鉄の色ではなく、白い光沢を持った見た目をしています。この純鉄は、空気に触れると酸化してすぐに錆びてしまう傾向があるほか、非常に脆いため、そのまま製品として加工をすることには適していません。
そこで、純鉄に強度を持たせるために加えるのが「炭素」で、炭素が添加されることで純鉄は「鋼」となります。私たちが日常で目に触れている「鉄」というのはこの「鋼」のことを指しています。鋼は純鉄に比べ、強度や粘り強さである靭性などが優れ、加工もしやすい合金となるのです。
そして、鋼に含まれる炭素量によって、鉄(鋼)の呼称が変わります。

  名称
純鉄 鋼鉄 鋳鉄
炭素量 0.02%未満 0.02%~2.14% 2.1%~6.67%

炭素がほとんど含まれていないものは「純鉄」、炭素量が0.02%〜2.14%のものは「鋼鉄」、炭素量が多い2.1%〜6.67%のものは「鋳鉄」と呼ばれています。
炭素量が増えるほど、鉄は硬くなり強度が増していきます。しかしそれと同時に靭性は失われていき、しなやかさがなくなるため、ある限界を超えると折れてしまうのです。鉄は強靭で加工がしやすい材料ですが、硬さと粘り強さの両方を同時に持ち合わせることはできません。目的に応じて、それぞれのバランスが良い鉄を選ぶ必要があります。

鉄の種類一覧

炭素量で呼び名が変わる鉄ですが、さらに用途によって細かく種類分けすることができます。純鉄はほとんど工業用品として利用されることはないので一覧には入れていませんが、鋼鉄と鋳鉄が一般的にどのような種類に分別されるかをご紹介します。

鋼鉄 炭素鋼 SPC材(冷間圧延鋼板)
SS材(一般構造用圧延鋼材)
S-C材(機械構造用炭素鋼鋼材)
SK材(炭素工具鋼鋼材)
合金鋼 ステンレス鋼
ハイテン鋼
合金工具鋼
機械構造用合金鋼
超硬合金鋼
鋳鉄 球状黒鉛鋳鉄
ねずみ鋳鉄
可鍛鋳鉄

まず、炭素量が0.02%〜2.14%の鋼鉄は、炭素鋼と合金鋼の2種類に分けられ、それぞれ用途によって種類が細分化されます。

炭素鋼

炭素鋼は鉄と炭素の合金で、炭素含有量が0.02%〜2.14%までの鉄鋼材です。主成分の鉄と炭素以外に、ケイ素・マンガン・不純物リン・硫黄・銅を含みます。
炭素の含有量が高ければ高いほど鋼としての硬度は上がりますが、同時に粘り強さ(靱性)が落ち、もろくもなります。
さらに炭素鋼の中でもJIS規格で品種が細かく分類されており、表のようにSPC材、SS材、S-C材、SK材、SM材、SB材という種類の名称になります。

SPC材(冷間圧延鋼板)

SPCとは、Steel(鋼)Plate(板)Cold(冷間)を略したもので「冷間圧延鋼板」といいます。SPC材は炭素鋼の中でも炭素量が少なく、柔らかい材料で薄く板材のみの形態です。丸棒や角棒の形態では扱われません。
強い力がかかるような構造には適していませんが、加工がしやすいのが特徴です。

SS材(一般構造用圧延鋼材)

SSとはSteel(鋼)Structure(構造)の略で、「一般構造用圧延鋼材」という種類です。
SS材は建築物の構造を支える柱や梁、橋脚、鉄道車両や自動車などの構造用部品として広く使われます。比較的安価で加工性も高いため、鋼板・形鋼・平鋼・棒鋼などさまざまな形態で多く流通しています。
SS材にはJIS規格でSS330、SS400、SS490、SS540の4種類があり、その中で最も広く採用され流通しているのがSS400です。

S-C材(機械構造用炭素鋼鋼材)

S-C材は鋼材の中でも、SS材の次に幅広く使用される種類です。S-C材はSteel(鋼)Carbon(炭素)を意味し、「機械構造用炭素鋼鋼材」といって、主に機械の構造に必要な部品等に使用されています。
炭素量が多いと、焼き入れを行うと硬度が高くなるのですが、S-C材はSS材などと比べて炭素量が多いため加工に適した硬さとなります。

SK材(炭素工具鋼鋼材)

SK材は、Steel(鋼)Kougu(工具)で、日本語の「工具」が名称についています。「炭素工具鋼鋼材」といい、ハンマーやのこぎりといった工具類をはじめとしたあらゆる製品に広く使われます。
高温では硬度が低下するという特徴があり、熱の影響を受けない工具や農機具部品、自動車用部品などに使われる材料です。

合金鋼

合金鋼とは、鉄鋼素材の五大元素である炭素やケイ素、マンガン、リン、硫黄に加え、ほかの金属元素を添加したものです。その他の元素としては、クロム、ニッケル、モリブデン、タングステン、コバルトなどがあります。
合金鋼は炭素鋼よりも元素が多くなるので鉄鋼よりも高価になり、形態や寸法の種類が少なくなります。そのため、炭素鋼では要件を満たさない場合には合金鋼が選ばれます。

ステンレス鋼

ステンレス鋼は、合金鋼の中でもよく使われる素材で、五大元素にニッケルとクロムを加えたものです。錆びに強い特徴があり、食事用のフォークやナイフ、医療用器具、ドアノブや階段の手すりなど、生活に身近な場面でもよく使われています。

ハイテン鋼

ハイテン鋼はHigh-Tensile Steel、高張力鋼という種類で、引っ張りが強い点に特徴があります。その強さは、炭素鋼で一般的なSS400の倍以上の強度です。
薄くて頑丈なので、電気自動車やハイブリッド車などエコカーのボディ、電車のボディなどにも使われています。

合金工具鋼

炭素工具鋼鋼材(SK)材に、クロムなどを加えて、さらに耐衝撃性や耐摩耗性などを向上させた硬い種類です。SK材では硬さや耐摩耗性の要件を満たさない際には合金工具鋼が選ばれます。

機械構造用合金鋼

機械構造用合金鋼は、炭素量の多い高炭素鋼に、ニッケルやクロムなどを加えて、焼き入れ性を向上させた種類です。
機械構造の部品などは、より強度と靱性が求められるのですが、機械構造用合金鋼はその点をクリアした材質で炭素鋼よりも選ばれています。

超硬合金鋼

超硬合金とは、名前の通り極めて硬い合金鋼です。その硬さは鉄やステンレス以上で、ダイヤモンドに次ぐ硬さです。
特徴は硬いだけでなく、強度や弾性にも優れ、磨耗しにくいため、金属の加工工具や大きな圧力や衝撃に耐える必要がある金型などに使用されます。

鋳鉄

鋳鉄は、含まれる炭素量が2.1%~6.67%と高炭素の鉄で、そのため他の鉄よりも硬い性質を持っています。その硬さを活かし、自動車部品やマンホール、家庭用の鍋などに利用されます。
鋳鉄にもいくつか種類があり、それぞれ違った特性を持ち合わせています。

球状黒鉛鋳鉄

球状黒鉛鋳鉄はダクタイル鋳鉄とも呼ばれ、強度を保ちながらも靭性に優れている材料です。球状黒鉛鋳鉄は、強度が高いことから、硬さが必要な自動車部品や水道管、車道用マンホール蓋など幅広く利用されています。

片状黒鉛鋳鉄

片状黒鉛鋳鉄は、破面がねずみ色に見えることから「ねずみ鋳鉄」とも呼ばれ、硬さはありますが、球状黒鉛鋳鉄に比べると靱性に優れておらず脆いのが特徴です。そのため、車道用ではなく歩道用マンホール蓋で採用されるなど、球状黒鉛鋳鉄ほどの強度を選択する必要がない場面で選ばれます。

可鍛鋳鉄

可鍛鋳鉄は、鋼鉄のように叩くこと(鍛治)ができる鋳鉄であることから「可鍛」と名付けられ、叩くことで延びる展延性が高い材料です。他の種類の鋳鉄よりも靱性に優れ、脆さが改善されています。衝撃を受けてもすぐには折れない利点があり、自動車部品や鉄管継手などに利用されます。

鉄はどの種類も扱いに注意が必要

鉄は錆びやすい性質があるため、屋内で保管することを前提に考えなければなりませんし、状況によっては表面処理加工を施す必要があります。
宮脇鋼管では、どのような状況でも製品の置き場を確保できるため、お客様の商品を常に安全に保管することができます。
また、用途に見合った鉄を数多くの種類から選ぶことも、鉄の扱いとして非常に重要な工程です。高品質な製品が提供できるよう、お客様との対話を重視しながら、これまで培ってきたノウハウから最適な鉄の種類、加工方法などをご提案します。

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