鋼の成分は？1分でわかる成分、一覧、役割と特性、鉄との違い

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鋼には、色々な成分が添加されています。建築物で使う鋼材は、SN400AやSN400Bなどの種類があります。この材質に応じて、添加する成分も変わります。今回は、鋼の成分と一覧、化学成分の役割と特性、鉄との違いについて説明します。

鋼材の種類は、下記の記事が参考になります。

鋼材の種類は？1分でわかる種類一覧、用途、材質と特徴、記号

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

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鋼の成分は？

鋼とは、鉄に0.02～2.14％以下の炭素を添加した材料です。炭素を添加することで、強度が上昇します。一方で、炭素量を増やし過ぎると、「伸び」が低下し、脆い材料となります。

単に「鋼」といっても、色々な種類があります。建築で良く使う鋼材として、

SS400

SN400A

SN400B

SN400C

などがあります。鋼なので、所定の炭素量が添加される点は同じです。ただ、鋼材に求められる性能毎に、添加する化学成分が違います。

鋼の成分と一覧

鋼に添加される化学成分は、沢山の種類があります。その中でも、下記の基本的な成分があります。

・炭素（C）

・ケイ素（Si）

・マンガン（Mn）

・リン（P）

・硫黄（S）

前述したように、炭素を添加することで強度を高めることができます。

鋼の成分の役割と特性

鋼の成分の役割と特性を下記に整理しました。

炭素（C）　⇒　降伏点、引張強さ、硬さを上昇させる役割がある。添加しすぎると、伸び能力が低下するので注意が必要

ケイ素（Si）　⇒　脱酸剤として添加する。降伏点、引張強さを若干高める効果もある

マンガン（Mn）　⇒　降伏点、引張強さ、衝撃特性を高める

リン（P）　⇒　溶接性、冷間加工性、衝撃特性を阻害する不純物。添加量を抑える成分

硫黄（S）　⇒　衝撃特性、耐ラメラテア特性を低下させる不純物。添加量を抑える成分

上記が基本元素ですが、その他、銅、ニッケル、クロム、モリブデンなど色々な成分が添加されます。

鋼と鉄の違い

鋼と鉄の違いは、炭素量の違いだけです。下記に炭素量の違いと、「鋼」「鉄」について整理しました。

鉄　⇒　炭素量が0.02％未満

鋼　⇒　炭素量が0.02から2.14％以下

鋳鉄　⇒　炭素量が2.14を超える

炭素を添加すると降伏点、引張強さ、硬さが上昇しますが、一方で、伸び能力が低下します。鋳鉄は炭素量が多く、伸び能力が低下した鋼材で、構造部材として使うことは無いです。

鋼材の種類と化学成分

鋼材には色々な材質があります。材質ごとに特徴があり、添加する化学成分も変わります。※鋼材の種類は下記の記事が参考になります。

鋼材の種類は？1分でわかる種類一覧、用途、材質と特徴、記号

鋼材の種類と化学成分の関係を紹介します。

SN400A　⇒　炭素、マンガン、ケイ素を添加する。溶接しない鋼材で、伸び能力の規定も無い。耐力の規定を満足するよう成分を添加する

SN400B、SN400C　⇒　伸び能力が規定される材料。よって、炭素を添加するが、添加しすぎると伸び能力が無くなる。炭素は低めにし、マンガン、ケイ素で強度を高める。

まとめ

今回は鋼材の種類について説明しました。意味が理解頂けたと思います。鋼は色々な化学成分が添加されています。今回紹介した５つの化学成分は基本です。必ず覚えてくださいね。また鋼材の種類（SN400A、SN400Bなど）に応じて、化学成分に違いがあります。各化学成分の役割、特性を理解しましょう。鋼材の種類は、下記の記事が参考になります。

鋼材の種類は？1分でわかる種類一覧、用途、材質と特徴、記号