金属材料は日常生活の中にも多い!日用品に使われている金属とは?

金属材料は日常生活の中にも多い!日用品に使われている金属とは?

金属材料は工業だけでなく日常生活にもなくてはならない存在

調理器具を収納する

金属材料とはその名の通り金属製の工業材料を意味する言葉です。金属材料はそれ自体が製品の材料として使われるだけでなく、機械部品の素材としても根幹を担う非常に重要な存在となっています。金属材料と呼ばれるものの代表は鉄鋼材です。鉄鋼といっても更に素材によって細かく分類されており、それぞれ用途に合わせて最適な材料が選ばれます。一般的な鉄鋼材は加工がしやすく安価に入手できますが、耐久性が要求される精密機械などにはより強度の高い材料が使われることも多くなります。鉄鋼材料以外では炭素鋼と呼ばれる材料や一般にも馴染み深いステンレス鋼などがよく使われています。また、鉄に分類されない非鉄製金属材料というものも存在します。有名なものでは銅やアルミニウムが非鉄製金属材料に当たります。銅やアルミニウムは機械部品の材料としてだけでなく、広く日常的に利用される金属材料でもあります。そう考えると金属材料とは工業の世界だけでなく日常に必要とされる存在であるとも言えるでしょう。普段何気なく手に取っているアルミ缶やステンレス食器、あるいはネジやボルト類など金属製のものを見かけた際にはそれがどんな金属材料からできているのか調べてみるのも面白いでしょう。

金属材料は加工方法で柔らかくなったり硬くなったりする

金属といえば、硬くて曲がりにくいというイメージを持っている方が多いでしょう。スチール板やアルミ板などは硬く、手では曲げ伸ばしが難しいという小学校の図工や中学校の技術家庭科で経験した方も多いはずです。しかし、同じスチールやアルミでも針金は柔らかく曲げやすいということを知っている方もいらっしゃるでしょう。同じ金属材料でありながら、性質は大きく異なり全く別物ともいえるのです。
そもそも、金属材料は加工方法により硬くなるという性質があり、圧縮加工することでスチールやアルミは硬くなります。しかし、硬くなった金属材料を通電加熱することで同じ形状でありながら柔らかくすることもできます。焼き入れや焼き戻しという言葉を耳にしたことがある方もいらっしゃるでしょうが、これらは金属材料の組織を変化され、硬化と軟化といった現象を生じさせています。同じ金属材料を使用した針金でも、柔らかいものと硬いものを加工方法で製造することができ、用途に合ったものにすることができます。また、単に熱を加えるだけでは軟化し難いものもあり、表面だけの性質変化だけになることもあります。そのため、通電加熱を行うことで金属材料を内部から発熱させ、均一に柔らかく変化させたり、加熱炉で長時間加工するといったこともあります。また。この際には真空状態で加工するなど加工条件の制約もあります。

鉄などの硬い金属材料も一瞬で割れる現象がある

身近にある硬い金属材料といえば、鉄いわゆるスチール鋼があります。鉄といっても一定量の炭素を含有させた炭素鋼をベースにさまざまな金属材料と合金化させたものであり、硬さなどの特性も異なります。そんな硬いスチール鋼ですが、いとも簡単にそして一瞬で割れるという現象があります。大型の船が真っ二つに割れたという事故が発生するなど、鉄の取り扱いには注意も必要です。
鉄に限らず金属材料の多くは、高温と低温の双方に弱いという特性があります。高温になることで溶けるだけでなく、軟化するということから強度が低下します。一方で、超低温に晒された鉄は一見すると硬く見えるものの、衝撃を加えると割れるという現象が発生してしまいます。かつては、大型の船が冷たい海を航行中に氷山に衝突しただけで、船体が割れるという事故を起こすなどの事故が発生し、長時間低温に晒されたことが原因と考えられています。また、高温から低温への冷却も金属材料の強度を低下させてしまいます。金属組織は均一に整列していることで強度が安定するものの、急冷することで組織が不均一になり強度低下を発生させてしまいます。そのため、硬い金属材料に亀裂が入り、破損などの事故の原因になる可能性があります。まずは、金属材料でも一瞬で割れることを知っておきましょう。

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