合金鋼ってなに？種類や特徴を知って合金鋼の知識を深めよう
目次
鋼材は配合されている元素の量や種類によって、合金鋼・炭素鋼・鋳鉄に分類されます。
今回は、金属材料を使用する会社の方で、鋼材についての知識を付けたいという方に向けて、鋼材の中のひとつである合金鋼について解説します。
鋼材は元素によって特性が変化するため複雑ですが、根本を理解していくことで知識の幅を持たせることができるでしょう。
合金鋼の種類とそれぞれの特性も紹介するので、具体的にどんなものに使われているのかを確認してみてください。
身近なものでなにに使われているかを知ることで、イメージを掴みやすくなるかもしれません。
自社の製品の素材選びの参考になればと思います。
合金鋼とは
合金鋼とは、5大元素と呼ばれる成分以外の元素も添加して作られた鋼材のことで、特殊鋼とも呼ばれます。5大元素とは、炭素・シリコン（ケイ素）・マンガン・リン・硫黄の5つを指します。
元素記号はそれぞれ、炭素がC 、シリコンがSi、マンガンは Mn、リンは P、硫黄が Sです。
クロムやニッケル、コバルトなどを加えて合金鋼が作られます。
これらを加えて加工すること自体を「合金する」とも言い、含まれる元素を合金成分と呼びます。
一般的に合金鋼は、この合金成分を確認すると特性や性質がわかる仕組みです。
加える元素の種類や割合によって、強度や硬度、粘り強さなどの特性が変化するため、用途に必要な特性に合わせて調合します。
添加している元素が多い合金鋼は、性質や性能が良いのが特徴です。
しかし、形状や大きさなどのバリエーションが少なく、値段も高価なものが多いです。
合金について
上記の説明は少し固いですが、簡単に言うと、ある金属に別の金属を混ぜることを合金と言います。合金する時は加熱して溶かし混ぜる、または粉末状にした金属を混ぜ合わせる方法が一般的です。
合金成分の総量の割合によって次の3つに分類されます。
・低合金鋼
・中合金鋼
・高合金鋼
上記の3つは、元素の含有率によって区分されます。
元素の含有量が5％以下の場合は、低合金鋼、5～10％の場合には、中合金鋼、10％以上の場合には、高合金鋼です。
合金鋼の種類と用途
身近なもので「これは合金鋼で作られている」ということがわかると、特性や素材感が理解しやすいかと思います。身近ではあまり馴染みのない種類のものもありますが、中にはよく耳にするものも。
合金鋼の主な種類とそれぞれの用途について説明します。
ステンレス鋼
ステンレス鋼とは、不動態被膜という保護被膜を形成する働きがある合金鋼のことを指します。ステンレスは私たちの身近に存在し、キッチンや洗面用品のような水回りに多く使われていることから、錆びないというイメージを持っている方も多いのではないでしょうか？ 不動態被膜のおかげで錆びに強く、美しい状態を維持することができるのです。
この不動態被膜はとても薄く、膜を張っていると言っても見た目ではわかりません。
ステンレス鋼は、5大元素とクロム、ニッケルを添加して加工されます。
キッチンや洗面用品以外にも、食器や医療用器具など多岐に渡った用途で使用されます。
合金工具鋼鋼材
合金工具鋼鋼材とは、SK材と呼ばれる炭素工具鋼鋼材に、クロムやタングステン、バナジウムなどを添加した合金鋼のことを指します。上記の元素を添加することで、耐衝撃性や耐熱性が高まりますが、硬度が高いため、加工性はあまり良くないのが特徴です。
切削工具用や耐衝撃工具用など、それぞれの工具の用途に合わせて特性を調整します。
切削工具用はその名の通り、切削工具向けに加工されたものです。
耐衝撃工具用に加工する場合は、耐衝撃性を重視した調合で形成します。
高速度工具鋼鋼材
別名ハイス鋼と呼ばれる高速度工具鋼鋼材は、タングステンやモリブデンを含み加工されます。耐摩耗性の高い高速度工具鋼鋼材ですが、その精度を上げようとすればするほど加工が困難な点が特徴。
切削性がよく、高速で切削が可能な機械や、難しい切削が可能な機械に用いられることが多いです。
また、身近なものでは包丁やはさみなどの刃物に使われることもあります。
超硬合金
超硬合金は名前に「超」が付くほど硬い合金鋼です。粉末冶金法という特殊な加工方法で作成することができます。
コバルト、炭化チタンなどの粉末を型に入れ焼結したものを総じて超硬合金と呼びます。
冷たい状態での硬さはもちろん、熱が加わっている状態でも硬度に優れ安定性が高いのが特徴です。
硬い性質を活かして、切削工具や金型に使用されます。
身近なものでは、ジュースや缶コーヒーのアルミ缶の金型として活躍していますよ。
ハイテン鋼
軽くて丈夫な性質を持つハイテン鋼の別名は、高張力鋼です。引っ張る力を表す引張強度の高さが特徴で、ハイテン鋼と定められる定義は引張強度で決められます。
日本では340MPa以上、790MPa以下と定義されています。
耐食性も高く、屋外の建造物や橋の鋼材として用いられることが多いです。
自動車のボディにも用いられることがあります。
強度があるため、薄くても使用でき重量があるので燃費の削減にも繋がるとされています。
特徴を活かした合金鋼の使い方をしよう
いかがでしたでしょうか？どの鋼材を取り入れるか、それぞれの特性や用途をもとに考えてみてください。
ジェムス・エンヂニアリングでは40年以上の鉄鋼貿易の経験を活かして、汎用鋼から超合金、非鉄まで幅広い分野で時代のニーズに合わせてグローバルネットワークを構築してまいりました。
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