炭素量とは？1分でわかる意味、硬さ、溶接性、軟鋼と硬鋼との関係

この記事の要点

炭素量とは鋼材に含まれる炭素の割合のことで、炭素量が多いほど引張強度・降伏点が高まりますが、靭性・溶接性が低下します。炭素量2.14%超は鋳鉄となり、引張部材には使用できない点が建築士試験で問われます。

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炭素量とは、鋼材に含まれる炭素の量です。炭素は鋼を硬くし、引張強度を大きくします。一方で、伸び能力が低下し粘り強さが低下します。また溶接性が悪くなります。今回は炭素量の意味、硬さ、溶接性との関係、軟鋼と硬鋼との関係について説明します。

※軟鋼、鋼材の種類は下記が参考になります。

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炭素量とは？

炭素量とは、鋼材に含まれる炭素の量です。単位は％で表します。一般的に用いる鋼材には、炭素量が0.15～0.30％程度添加しています。※鋼材の種類は、下記の記事が参考になります。

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炭素量は、鋼材の硬度（硬さ）や引張強度、弾性限度（降伏点）を高める効果があります。一方で、下記のデメリットがあります。※引張強度、降伏点は下記の記事が参考になります。

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・伸び能力の低下

・靭性の低下（粘り強さが低下する）

・溶接性が低下する

もちろん、伸び能力や靭性が低下し過ぎないよう調整します。※靭性の意味は下記の記事が参考になります。

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鋼材には炭素だけでなく、色々な化学成分を添加します。※鋼材に添加する化学成分は、下記の記事が参考になります。

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なお、鋼と鉄は炭素量が違います。鉄は炭素量が0.02％未満の金属、鋼は炭素量が0.02～2.14％以下の金属、鋳鉄は炭素量が2.14％を超える金属です。

鋳鉄は炭素量が多く入っているため、強度は高いですが脆い材料です。よって、引張力を受ける部材や、曲げモーメントを受ける部材に使えません。鋳鉄は、圧縮力を受ける部材に使えます。

炭素量と軟鋼、硬高の関係

鋼材は炭素量で分類できます。炭素量が多いほど鋼は硬くなるので、下記のように表します。

極軟鋼　炭素量が0.12％以下

軟鋼　炭素量が0.12～0.30％

硬鋼　炭素量0.30～0.50％

※軟鋼、硬鋼の意味は下記が参考になります。

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混同しやすい用語

鋳鉄

鋳鉄とは炭素量が2.14%を超える鉄合金で、硬くて脆い性質を持ちます。

鋼材（炭素量2.14%以下）と炭素量の多さで混同されやすいですが、鋳鉄は脆性が高く引張部材には使用できません。建築構造では引張力が生じる部材に鋳鉄は使いません。

試験での問われ方｜管理人の一言

建築士試験では、炭素量と強度・靭性・溶接性の関係が問われます。炭素量が増えると引張強度・降伏点は上がりますが、伸び能力（靭性）・溶接性は低下することを数値とともに覚えましょう。

炭素量と鋼の種類の関係を整理した表を示します。

種類	炭素量	特性
極軟鋼	0.12%以下	柔らかく加工しやすい
軟鋼	0.12～0.30%	建築用鋼材として多用
硬鋼	0.30～0.50%	高強度だが靭性低下

まとめ

今回は炭素量について説明しました。意味が理解頂けたと思います。炭素量は、鋼材に含まれる炭素の量です。炭素量を多くすると、引張強度や降伏点を高められます。一方で、炭素量を増やし過ぎると伸び能力の低下、靭性が低下するので注意が必要です。鋼材に含まれる化学成分の種類、靭性などの意味も、併せて理解しましょう。下記の記事が参考になります。

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

靭性とは？靭性のある材料とは？建物の耐震性との関係

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