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炭素鋼とは|炭素鋼の種類と特徴を紹介

炭素鋼は鉄と炭素の合金で、炭素含有量が0.02%~2.14%までの鉄鋼材を指します。主成分の鉄と炭素以外に、ケイ素・マンガン・リン・硫黄・銅を含みます。炭素の含有量が高ければ高いほど鋼としての硬度は上がりますが、同時にもろくもなります。JISの規格により、炭素の含有量やその他特性から以下のように分類されています。それぞれに長所と短所があり、用途に応じて鋼種を選定する必要があります。

炭素鋼の特徴

炭素鋼とは、鉄をベースにした合金の一種で、鋼鉄と呼ばれます。鉄は炭素の含有量によってJIS規格により純鉄、鋼鉄、鉄に分類されます。一般的な鉄、鋼鉄、鋳鉄の分類とは呼称が違うものがあるので注意が必要です。
鉄は炭素量が多くなると硬くなり変形に強くなります。その一方で脆くなっていき、強い衝撃を受けたときに砕けやすくなります。鋼鉄は炭素量を調整し、硬さと強さを両立するバランスの良い状態にした金属です。

一般名称鋼鉄鋳鉄
炭素含有量0.02%未満0.02%~2.14%2.14%~6.7%
JIS呼称純鉄鋼鉄

炭素鋼は、鋼鉄の中で合金鋼や特殊鋼に当てはまらないものを指します。また、炭素鋼の中でも炭素量により低炭素鋼(炭素量0.02%~0.25%)、中炭素鋼(炭素量0.25%~0.6%)、高炭素鋼(炭素量0.6%~2.14%)に分類されます。

SS材

Steel Structureの略称で、一般構造用圧延鋼材を指します。炭素の含有量は0.1~0.3%で、低炭素鋼から中炭素鋼の鋼材です。最も代表的な鋼種はSS400で、比較的安価かつ加工性と溶接性が良いため鉄鋼材料として幅広い分野で使用されています。ただしS-C材と比べると炭素含有量が少ないため強度や硬度は劣ります。なおSSの後の数字は、引張り強さの最小保証値(MPa)を表します。

S-C材

機械構造用炭素鋼鋼材とも呼ばれ、炭素の含有量は0.1~0.6%で低炭素鋼から中炭素鋼の鋼材です。代表的な鋼種はS45CやS50Cなどで、炭素含有量をSとCの間に挟んで表記します。S-C材はSS材に比べて機械的強度が高く、熱処理による特性変化にも優れています。その反面、冷却によってひび割れが発生する、溶接性の面で劣るといったデメリットもあります。精密機械部品や、強度が必要な部品に使用されることが多い鋼材です。

SPC材

冷間圧延鋼板とも呼ばれ、炭素含有量が0.1%未満の低炭素鋼です。Steel Plate Coldの略字で、板材のみの扱いになります。代表的な鋼種はSPCCです。柔らかく伸びやすいため加工性や成形性に優れ、曲げ加工などに適しています。他の炭素鋼と比べると強度面で劣るため、一定以上の強度が必要になる箇所への部材としては不向きです。また、非常に酸化しやすいため、加工後は塗装やメッキが必要になる点に注意が必要です。

SK材

炭素工具鋼鋼材とも呼ばれ、炭素含有量が0.6~2.14%の高炭素鋼です。S(Steel)とK(Kougu)の略字で、SとKの後に炭素含有比率を示す2桁の数字が続きます。例えばSK95だと、0.95%の炭素が含有されている、という意味になります。SK材は硬さや耐摩耗性に優れた素材で、刃物等の工具材として使用されることが多い鋼材です。また、SK材は一般的に加工前または後に熱処理を行いますが、一定以上の高温になると硬度が低下してしまうといった特徴があります。

Point

炭素鋼とは、鉄をベースにした合金の一種で、鋼鉄の中で合金鋼や特殊鋼に当てはまらないものを指します。
炭素量の含有量によって低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼に分類されます。
低炭素鋼にはSPC材、低炭素鋼~中炭素鋼にはSS材、SC材、高炭素鋼にはSK材が対応しています。

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