コラム
2022年06月24日

私たちが普段目にしている鉄は鋼?両者の違いについて解説

私たちが普段目にしている鉄は鋼?
私たちの身の回りに鉄製のアイテムはたくさんあります。車にも用いられていますし、調理器具などにも鉄製のものがあるはずです。ところでこの「鉄製」、厳密に言えば鉄オンリーで作られているわけではないのをご存知でしょうか。実は鉄製と表記があるものであっても、実際には鋼で作られているものが多いのです。ここでは鉄と鋼の違いについて、詳しくご紹介していきましょう。

鉄は製品として使えない?

身の回りに鉄製のアイテムがいろいろとあるでしょう。しかしこれは100%鉄というわけではありません。純度の高い鉄はいろいろな問題があって、工業製品として活用できないからです。

鉄の特質

100%完全な鉄というものは、普段私たちはほとんど見かけることはできません。鉄というとあのグレーの色合いのものを連想するでしょう。しかし純粋な鉄は、ホワイトでテカリの見られる物質です。完全な鉄を見たことのない人が多いのは、扱いが難しいからです。実は100%純粋な鉄はすぐに酸化してしまいます。しかももろいので一定の形状を保つのに適していません。

鉄は鉄鉱石から作られるのですが、鉄鉱石は赤サビのような色をしています。鉄の特性の酸化を起こしているので、赤茶けたような色をしているわけです。

100%を切ると性質が変わる

鉄100%は酸化してしまううえにもろいので、加工に適しません。しかしこれが99.9999%になると話が変わってきます。塑性もしくは可塑性と呼ばれ、強度が増し、しなやかに伸びたり引っ張りにも強くなったりします。99.9999%の鉄は優れた可塑性を持っていたので、世界中で加工され普及できるようになったわけです。

私たちが普段目にする「鉄」とは「鋼」のこと

私たちが普段目にしている鉄製の商品は、厳密には100%鉄ではありません。「鋼」のことを「鉄」という風に呼んでいます。ここでは鋼とはどのようなものかについてみていきます。

基本的な性質は一緒

鉄と鋼は共通しているところが多くなっています。まず鉄鉱石を原料としてつくられています。また元素クラスで見ると、いずれも鉄と炭素によってつくられているのです。両者の違いは含まれている炭素量にあります。鉄の場合、炭素の含有量は0.02%未満です。一方鋼の炭素の含有量は0.02~2%の間です。もろさのある鉄の強度を増すために、人工的に炭素量を含ませるのです。鋼の中には炭素のほかにも微量ではありますが、マンガンやリン硫黄を含ませているものも見られます。鋼は合金の一種でもあります。

炭素量の違いによる鋼の性質の違い

鋼には0.02~2%の炭素を含ませています。炭素が多く含まれることで、鉄と比較して剛性を高め、しなやかさもあります。加工がしやすくなり、広く製品で用いられるようになりました。この鋼、炭素をどの程度含ませるかによって、その性質に若干の違いが見られます。

炭素量を多くすると、剛性はアップします。一方で靭性と言いますが、粘り強さが失われてしまいます。粘り強いと聞いても想像できない人もいるかもしれません。よく硬いものに力を加えるとポキっと折れてしまうことがあるでしょう。粘り強いとは力をいくら加えても折れない状態を指します。「柳に風」のように、しなやかに曲がるなどして力をうまく逃すのに長けている状態のことです。

強い強度としなやかさの両方を得るのは難しいのです。そこで用途に応じて硬さとしなやかさのバランスをとって、炭素の含有量を調整します。炭素の含まれる割合によって鋼はいくつかの種類に分類されます。

0.3%以下の炭素量であれば、軟鋼もしくは低炭素鋼などと呼ばれます。建築資材や水道管などに用いられるのです。鋼の中には炭素のほかに合金元素を加えたものがありますが、これを合金鋼と言います。合金鋼の中でも合金元素の含有量が5%以下のものを低合金鋼と言います。こちらは車のボディや鉄道のレール、橋の材料などで使われます。このように鉄に炭素などほかの物質を混ぜることで、いろいろな種類の鋼ができます。そしてこの鋼を使った製品を、私たちは日々目にするというわけです。

まとめ

私たちが普段目にしている鉄製品、厳密には鉄ではなく鋼だったといわれてびっくりするかもしれません。しかし純度100%の鉄は加工の難しい金属なので、鋼に変えないといけないのです。よく手すりで鉄製のものも見られますが、これも実は鋼製品になります。鋼の優れた剛性や粘り強さで長期的に使用できますし、加工しやすいのでさまざまな意匠を凝らすことも可能です。

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