金属概論:鉄および鋼

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  【はじめに】

 鉄鋼材料とは,基本的には(Fe)と炭素(C)の合金をいう。含まれる炭素の量により,少ない方から,(iron),(steel),及び銑鉄(pig iron)に分類される。炭素含有量が特に少ない鉄を純鉄(pure iron)とも呼ぶ。
 炭素含有量の他に,製造方法,成分,鋼種,状態,及び用途などにより様々に分類される。

 基礎用語

  • 銑鉄(せんてつ, pig iron)
     高炉や電気炉などで鉄鉱石を還元して取り出した鉄のこと。銑鉄は,鋼や鋳鉄の原料として用いられる。
     銑鉄は,純鉄の融点よりも低い融点(共晶点)で取り出すため、炭素含有量が4.25%と高い。このため,硬く,衝撃を与えると割れやすい特徴がある。
  • (steel)
     基本的に鉄(Fe)と炭素(C)の合金で,目的に応じてニッケル(Ni),クロム(Cr),モリブデン(Mo),タングステン(W),チタン(Ti),ニオブ(Nb),バナジウム(V)やホウ素(B)などが添加される。
     これらの元素の添加,製造方法,及び熱処理方法を組み合わせることで,機械的性質,物理的性質,化学的性質の異なる数多くの合金が得られる。
  • 鋼材(steel material)
     鋼製の材料。構造用圧延鋼材には,一般構造用圧延鋼溶接用圧延鋼などがあり,これらは,形状により鋼板,平鋼,形鋼などの名称でよばれる。
  • 炭素鋼(carbon steel)
     鉄と炭素を主体とする鋼。炭素含有量が多くなるほど,引張強さ,かたさが大きく,伸びが小さい。
     また,炭素含有量の違いで次のように名称が変わる。0.12%以下(極軟鋼:鋼線材など),0.13~0.20%(軟鋼:リベット材など),0.21~0.35%(半軟鋼),0.36~0.50%(半硬鋼:構造用鋼材など),0.51~0.80%(硬鋼:レール材など),0.81~1.70%(最硬鋼:工具材など)
  • 高炭素鋼(high carbon steel)
     炭素含有量0.6%以上の硬い鋼。主に工具材として用いられる。
  • 合金鋼(alloy steel)
     炭素鋼に合金元素をある量以上加え,物理的あるいは化学的性質を良好にした鋼。引張力が強い,降伏点が高い,溶接性に優れる,耐食性が良いなどの特徴を生かした適用事例が多くある。
  • 高張力鋼(high tensile steel)
     溶接用鋼材のうち490 N・mm-2以上の引張り強さがあり,降伏点の高い鋼。
  • 鋼板(steel plate)
     鋼塊を形成圧延した板材。熱間圧延鋼板冷間圧延鋼板があり,厚さ3mm以上の鋼板は一般構造用鋼材として用いられる。

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