「素材のはなし」

ktc — Mon, 16 Feb 2015 01:48:43 +0000

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鉄と鋼

鉄は道具や機械の部品から建材に至るまで幅広い分野で使われている、人類にとって最もなじみの深い金属です。
純粋な鉄（Fe）は自然界には存在せず、酸化鉄という形で鉄鉱石の中に多く含まれています。
製鉄所で鉄鉱石から製錬された鉄は炭素を2～3%程度含んでおり、銑鉄（せんてつ）と呼ばれます。
しかし、そのままでは硬くてもろいため工具の材料としては適していません。
そこで、炭素量を減らすと同時に必要に応じて他の元素を添加し、硬さと粘り強さを兼ね備えた特性になるよう、さらに製錬します。
こうして出来たものを鋼（はがね）と呼んでいます。

鋼に含まれる元素

鋼には炭素以外にも様々な元素が含まれており、それらを鋼の5元素といいます。

炭素 C：carbon	炭素の含有量が多くなると鋼は硬くなると同時にもろくなる。その含有量により鋼種を左右する重要な元素。
珪素 Si：silicon	鋼の耐熱性、強さ、硬さを増す元素。
マンガン Mn：manganese	鋼に強靭性を与える。
りん P：phosphorus	鋼にとって有害な物質であり、鋼をもろくさせる性質がある。
硫黄 S：sulfur	鋼にとって有害な物質であり、熱した時、鋼をもろくさせる性質がある。

合金鋼

鋼の5元素以外に様々な元素を加えたのが合金鋼であり、添加する元素によって鋼の性質（硬さや粘り）が変化します。

ニッケル Ni：nickel	鋼に強靭性・耐食性を与える。
クロム Cr：chrome	鋼の耐食性・耐摩耗性を向上する。
バナジウム V：vanadium	鋼の硬度や強度を増す。
モリブデン Mo：molybdenum	鋼に硬さ、強さ、粘りを与える。合金元素の中で最も信頼性の高い元素。
マンガン Mn：manganese	通常鋼に含まれる元素だが、ある一定の比率を超えて添加すると鋼の強さを増す。

工具に使われる鋼材

鋼には炭素の含有量や添加されている元素により様々な種類があり、用途によって使い分けられています。
例えば硬さを求められる刃物やヤスリなどには炭素を多く含む炭素工具鋼が使われ、ポンチやたがねの様な衝撃を加えるものや、レンチ類などのように硬さと同時に粘り強さが求められるものにはクロムやバナジウムなどを添加した合金工具鋼が使われています。

KTCではその工具の特性や使用目的に応じ、S45CやS55Cなどの炭素鋼をはじめ、より素材特性の優れたクロムモリブデン鋼やニッケルクロムバナジウム鋼といった合金鋼など、様々な素材を採用しています。
ちなみにS45Cは炭素（Carbon）を0.45%含んだ鋼（Steel）という意味で、クロムモリブデン鋼は炭素鋼にクロムとモリブデンを添加したものです。

ミニコラム「インパクトレンチ用ソケットはやわらかい？」

インパクトレンチ用のソケットは通常のソケットと違い、インパクトレンチにも使えるのだから強い。つまり通常のソケットより硬い。と思っている方が多いのですが、実はインパクトレンチ用ソケットの方が硬度は低くなっています。

一般的に硬いものは強いと言われますが、硬いものは弾力性が少なく、もろくなる傾向があり、衝撃やねじれには弱いです。そのため、インパクトレンチ用のソケットは通常のソケットよりやわらかくなっており、ソケットに加わる衝撃やねじれをそのやわらかさで吸収しています。しかし、硬度を下げると強度も下がるため、通常のソケットより肉厚にすることで必要な強度を確保しています。

ちなみに、インパクトレンチ用ソケットにめっきがされていないのも、めっきが硬くて衝撃やねじれに弱いためです。

鋼以外の素材

工具の素材としてもっともよく使われるのは鋼ですが、用途・目的によって鋼以外の素材も使われています。具体的にはアルミニウムなどの金属や、木やゴムといった昔から使われてきた天然素材などですが、鋼以外の素材として代表的なものはプラスチック（合成樹脂）です。

プラスチックは主に石油を原料として作られる人工材料です。加工、成形、量産が容易で、用途に合わせて特性を自由に変えられる非常に便利な素材です。また、ガラスやカーボンの繊維で補強したFRP（繊維強化プラスチック）や、金属素材に代わって使用できるほどの強度や耐熱性を有したエンジニアリングプラスチックなど、新しい素材も次々と開発され、現在あらゆる産業分野で幅広く使用されています。

プラスチックは工具においてはプライヤやドライバのグリップ部など、人の手が接する部分に多用されています。また、自動車の内装はがし用のヘラや自転車のタイヤレバーなど、相手を傷つけたくない工具の本体素材としても使われています。

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