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（１）　鋼　　鉄（Fe）に炭素（C）が混ざる割合で、鋼・鋳物の区別ができ、その分量は、 　　　　　　　炭素C：　　0～0.04％　　　　0.04～2.1％　　　　2.1～6.7％ 　　　　　　　分　類：　 鉄（工業上）　　　　　　鋼　　　　　　　　　鋳物 　　　　　のようになり、鉄はC％が少なすぎて柔らかく、鋳鉄はC％が多すぎて脆く、鋼がちょうど中間で手ごろなC%ということになります。　 　　　　　 　　鋼の５元素 　鋼は鉄（Fe）と炭素（C）の合金であるが、正確にいうとその他に、けい素（Si）・マンガン（Mn）・燐（P）・硫黄（S）が混ざっていて、これを鋼の５元素といいます。　　普通の鋼には下記の表－２に示す程度入っています。 鋼の５元素 炭素（C）％ けい素（Si）％ マンガン（Mn）％ 燐（P）％ 硫黄（S）％ 0.1～1.5 0.1～0.4 0.5～0.8 0.03以下 0.03以下 　　　　　それぞれ、５元素の作用は、　　 　炭素（C）： 　鋼にとってなくてはならない大切な元素で、硬さや強さを増すもので、これがないと鋼になりません。　C１％につき、引張強度が約100kgf/ｍｍ２増加します。 　けい素（Si）： 　強さや硬さを増す元素で、Si１％につき引張強度10kgf/ｍｍ２増加する。 　マンガン（Mn）： 　焼きがよく入るようになる元素で、値段が安い割にキキメがあるものです。また、鋼に強靭性を与える元素で、ハイテン（高張力鋼）には1.2　～　1.5％入っている。 　燐（P）： 　鋼には有害な元素で、冷間脆性つまり寒い時に鋼を脆くさせる性質がある。集団結合（偏析）する性質が強いので、含有量は少ないことが必要です。 　硫黄（S）： 　これも燐（P）と同じく好ましくない有害元素で、熱間脆性つまり赤熱状態の時脆くさせる性質があるので、含有量を極力抑えることが必要です。 　　　　　　　　　 　　　　　ⅰ）一般構造用圧延鋼材（SS材） 　これは、JIS鋼材のうちで、もっとも多く使われている鋼種で、その代表的な物はSS41です。これは、引張強さの最低が41kgf/ｍｍ２ということで、化学成分、特にC％は規定されていません。 　SS材は主要強度部材を除くほかほとんどの機械及び構造物の補助部材として、鋼板・平鋼・棒鋼・形鋼などに使用されます。 　　　　　 　　　　　ⅱ）機械構造用炭素鋼材（S―C材） 　これは、起重機・生産機械・自動車・エンジン部品などに非常に多く使われています。熱処理としては焼きならし・焼入れ・焼戻し（調質）あるいは表面焼入れ（高周波焼入・火炎焼入）・浸炭肌焼きなどが施されます。S－C材のうちで一番多く使われるのがS45C（炭素C：0.45%含有）です。S－C材は焼入れ性があまりよくないので、太物の調質には向いていません。太物には合金鋼（SCr・SCM）を使う必要があります。 （２）　鋳物　　鋳物の性質は、かたくてもろい・摩耗しにくいなどがあります、特に鋼材とはまったく違った性質がありそれは、「減衰能」及び「吸振性」で振動を吸収する性質があり、主に工作機械・測定器・水道管・マンホールの蓋などによく使われます。 　　　　　 （３）　特殊鋼　　　鋼にニッケル（Ni）・クロム（Cr）・モリブデン（Mo）・バナジウム（V）・タングステン（W）・コバルト（Co）・銅（Cu）・ボロン（B）・チタニウム（Ti）の特殊元素が入り特殊な性質を発揮する鋼を特殊鋼と言います。これら特殊元素の効用を以下に説明します。 　　　　　 マンガン（Mn）：　　　これはごくありふれた安い合金元素ですが、きわめて重要ななくてはならないものです。これは、1.2%以上含まれるとマンガン鋼といって、合金鋼の仲間入りをするわけです。MnはCほどではありませんが、強さと硬さを増し、そのわりに粘さを損わないもので、また、焼きが入り易くなるので、調質用鋼には欠かせない元素です。 　　　　　 クロム（Cr）：　　　　これは多才な元素です。なかでも代表的な効能は、摩耗に強く、さびにくくなることです。ボールベアリング鋼（SUJ）にはCr１％・ダイス鋼（SKD11）にはCr13%・ステンレス鋼（SUS）にはCr13%以上入っています。また焼きが入り易くなり浸炭を促進する有用な元素でもあります。さらに、値段も手頃なので重宝な元素です。 　 モリブデン（Mo）：　これはいろいろな合金鋼に使われ、非常に信頼性のある働きをします。その効能も優秀なので、数ある合金元素のなかで最も尊重されている元素の一つです。鋼の焼入性、つまり焼きの入る深さを増す第一線級の元素で、高温に加熱された時結晶粒の粗大化を防ぎ、高温張力強さを増大します。さらにステンレス鋼の耐食性を向上させる能力を持っています。ただ国産でないので、値段が高いのが欠点です。 　　 ニッケル（Ni）：　　これは鋼の粘さ、つまり耐ショック性を増す有力な元素で、熱処理し易くさせるし耐食性も向上させます。昔は合金元素のトップクラスでしたが近年は資源的にも少なく、値段も高いので首位の座をCrやMoに譲っています。 　 バナジウム（V）：　これは結晶粒を細かくし、強靭性を発揮させる効果をもち、非常に硬い炭化物をつくるので、耐摩耗性を向上させます。したがって、強力な切削工具鋼には欠かせない元素です。 　　　　　 タングステン（Ｗ）：　これは温度が上がってもなかなか軟らかくならない性質、つまり耐熱性を発揮し、硬くて減らない特性を付与します。Moと同じ作用で、Mo1%とW2%が同じ効能です。 工具鋼、特に高速度鋼には絶対必要な元素で、タングステン系高速度鋼とモリブデン系高速度鋼の二つのタイプがあります。 　　 コバルト（Co）：　　鋼が赤熱された時でも軟らかくならない性質、つまり、赤熱硬性を増す有力な元素で、高級工具鋼や磁石鋼には欠かせない元素です。ただ、価格が高価なのが欠点です。 　 銅（Cu）：　　これは、あまり多く添加されると割れ易くなりますが、0.4%くらいまでは空気中でさびにくい性質、つまり耐食性を発揮するようになります。 　 ボロン（B）：　　これはごく微量（0.003%以下）添加しただけで、鋼の焼入れ性を増大し、焼きが入り易くなる。現在、合金鋼の焼入れ性を増すために必ず添加されこれをB鋼といって 鋼種記号にBを付記します。 　 チタニウム（Ti）：　これは鋼の焼きを入り易くすると同時に、ステンレス鋼に添加すると耐食性を増す効能をもっています。 　　 　　　　　ⅰ）機械構造用合金鋼材（S－A材） 　これは、前に出てきたS－C材にCr・Mo・Niなどの特殊元素の入ったもので、その代表的なものがSCM（クロムモリブデン鋼：パイプレンチのあご，シュレッダーライナなど）・SCr（クロム鋼：プライヤーなど）・SNCM（ニッケルクロムモリブデン鋼：ピッケルなど）などです。これらは皆焼入れ・焼戻し（調質）・あるいは表面硬化して使用します。焼入れ性がよいので、熱処理による機械的性質の向上は非常に大きいものがあります。 　 　　　　　ⅱ）工具用鋼材（S－K材） 　これは、工具に使われる工具鋼で、一般にC＞0.6%の高炭素鋼です。摩耗に強く、切削性能が大きい。工具鋼は、炭素工具鋼（SK：ボルトクリッパの刃，ニッパの刃など）・合金工具鋼（SKS：ネジのタップ,ポンチ，ヤスリなどSKD：熱間押出し用ダイスなど）・高速度鋼（SKH：フライス，バイト，ドリルなど）の3種類あります。 　炭素工具鋼は硬いけれども熱に弱いので、低速切削工具・手動工具・木工具などに使います。合金工具鋼は硬くて、衝撃に強く、摩耗や熱にも強いので、特殊 な用途の工具に使用され、用途により切削工具用・耐衝撃工具用・冷間金型用・熱間金型用の四つに分類されます。 　 　　　　　ⅲ）特殊用途鋼材（S－U材） 　この代表的なものは、ステンレス鋼材（SUS）です。その他に、耐熱鋼材（SUH）、高炭素―高クロム軸受鋼材（SUJ）・ばね鋼材（SUP）があります。 　SUSには１８クロムステンレス鋼（SUS430）・13クロムステンレス鋼（SUS410、420J2）・18-8ステンレス鋼（SUS304）の3種類があります。 　18Cr系は軟らかいだけが取りえなので食器類などにつかわれます。13Cr系は、焼きが入って硬くなるので、刃物や耐食機械部品に賞用されます。18-8系は軟らかいけれども粘く、さびには非常につよいので、いたるところで使用されている。また、マグネットに吸着しない性質があるので、用途によっては、便利なことがあります。しかし、18-8系にも弱点があります。600～700℃に加熱されると、さび易く（粒界腐食）なって破損することがあります。また、ハンマで叩いたり、折り曲げたりすると、その部分はマグネットにつくようになるので注意が必要です。 　耐熱鋼材（SUH）は、600℃以上の熱に強くフェライト系（SUH446），マルテンサイト系（SUH4），オーステナイト系（SUH310）の3種類があります。耐熱を必要とする部品、自動車エンジン用排気弁・舶用蒸気タービン・ジェットエンジンなどに使用しています。 　高炭素―高クロム軸受鋼材（SUJ）は、耐摩耗性の大きい鋼種で、ボールベアリングやローラーベアリングに賞用されます。 　ばね鋼材（SUP）は、炭素鋼のSUP3（貨車の板バネなど）とシリコンマンガン鋼のSUP6（トーションバーなど）が代表的なもので、焼入れ・焼戻しすると弾性限や疲労限が高く、耐衝撃値も大きいのが特徴です。