ものづくりに欠かせない鉄鋼とは？5分で学ぶ鉄鋼材料の主な特徴と種類

鉄鋼とは、鉄(Fe)を主成分として用いた金属材料の総称です。強度が高く、加工性に優れるなどの特徴から昔から現代に至るまでものづくりには欠かせません。
本記事では、ものづくり企業を支援するWebメディアみんさく編集部が、ものづくりに携わる人が最低限知っておくべき鉄鋼の基礎、鉄と鋼の違い、特徴、種類、加工方法について簡潔に整理しました。
鉄鋼を使うことになった、ものづくり現場への配属が決定したなど、鉄鋼について改めておさらいしたい方は、ぜひご一読ください。

鉄鋼とは、鉄(Fe)を主成分として用いた材料の総称です。主な合成材料は炭素(C)で、炭素量が増えることで硬度が増す傾向にあります。
ものづくりに携わっていない方は、鉄鋼と聞くと鉄をイメージする方も多いと思いますが、鉄鋼は鉄を主成分とした合金であり鉄とは異なる金属材料です。

鉄鋼には厳密にはいくつかの元素が含まれています。その中でも主に炭素の量が増えることで、鋼、鋳鉄へと変化し、異なる特徴をもつ金属材料となります。

鉄は強度が高いイメージがありますが、純度が高いと脆く酸化しやすい金属です。その鉄に炭素を加えることで鉄鋼となり、硬度が上がります。

しかし、鉄鋼は炭素の量が多いほど硬度が増す反面、靭性(材料の粘り強さ)が低下します。そこで、炭素以外の元素も混ぜ合わせて耐摩耗性や、耐熱性などの特性を高めた鉄鋼がものづくりでは多く用いられます。

鉄鋼の5元素とは炭素(C)、シリコン(Si)、マンガン(Mn)、リン(P)、硫黄(S)のことを指し、これらを鉄鋼の主成分である鉄(Fe)に加えることで様々な特性を与えることができます。

5元素の主成分は炭素です。シリコン、マンガン、リン、硫黄などを加えることで靭性や加工性が増す反面、加えすぎると強度が下がるため補助的な役割を担います。

またこの5元素のみで構成される金属材料を「炭素鋼」と呼びます。

5元素のみで構成される炭素鋼に、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、コバルト(Co)などの元素を組み合わせることで、異なる特性をもつ合金鋼となります。

実際のものづくり現場では、他にも様々な元素と掛け合わせた鉄鋼材料が用いられており、それらはJIS(Japanese Industrial Standards：日本産業規格)により12種に分類されています。

鉄鋼材料を用いた試作には材料の選定だけでなく、加工方法の選定が重要です。鉄鋼材料の加工方法は大別すると9種類に分かれます。

鉄鋼は、鉄(Fe)が主成分の金属材料の総称で、炭素(C)の量で硬度などの性質が変化します。さらに、５元素を加えた炭素鋼や、クロム(Cr)やニッケル(Ni)などの元素を加えた合金鋼などの鉄鋼材料はJISにより12種に分類され、耐摩耗性や耐根悦清に優れることからものづくりによく用いられます。
鉄鋼材料を活用するには使用条件に合致した加工方法の選定も重要なので、試作のための材料選定を行っている方は加工方法の記事もご覧ください。