工房にいらっしゃるお客さんからよく「鉄」について質問されることがあります。私もそうだったように一般的に金属について、特に「鉄」についての知識はなかなか得る機会がありません。実は身の回りには見える部分見えない部分に多くの金属が使われています。一番私たちの生活に身近な金属で、最も使用されているのは「鉄(鉄合金)」または「アルミニウム」ではないかと思います。地球上の埋蔵量・産出量も一番多いと思われます。
ステンレスと呼ばれる金属も実は鉄と「クロム(Cr)」と呼ばれる鉱物の合金で、その錆びにくさから“stain-less steel”つまり「錆の少ない鉄(鋼)」とされました。今では身近なステンレスも、実は20世紀に入ってから実用化された鉄合金です。
鉄瓶本体に使われる鉄(鋳鉄)と鉉の材料の鉄(軟鋼)は全く性質が違います。鉄瓶本体は「鋳造」でつくられるため、熔けやすく(可熔性)、湯流れが良い(流動性)ことが素材の性質として求められます。鉉の場合、打ち延ばす(延性・展性)ことや引っ張りに強い(弾性・靭性)、仕上げで削る(可削性)ことなどが重視されます。
鉄(鉄合金)を性質ごとに分類する際、重要なのは鉄の中に存在する「炭素(Ｃ)」の量が決め手となります。
一般的に鉄の中の炭素が少ないと、粘っこく柔らかい性質となります(鉉の材料に使われる「軟鋼」など)。多いと硬く、かつ脆くなってしまいます。また、高温で溶かした場合、炭素量が少ないと流動性が悪く、多いと流動性が上がります。知識は半端ですが、ごく簡単にまとめると以下のようになります。
・炭素量少ない(0%−0.3%以下)：軟鋼、軟鉄
「鉄」と言うと一般的にこの分類のものだと思います。軟らかく延性や展性に富み、「削る・曲げる」など鉄合金の素材の中でも加工が容易であらゆる場面で使用されます。
・炭素量中(0.3%−2%以下)；鋼
長い歴史の中で、刃物などに使用されていて「刃金」と呼ばれていたことからこの名前になったとされています。適温の加熱状態から適温に急冷すると組織が変化し、硬さと粘りをバランスよく併せ持つ性質を持っています(熱処理；焼き入れ・焼き戻し)。刃物や工具などの利器や、強度が必要な部品などに使用します。
・炭素量多い(2%−6.67%)；鋳鉄
硬く脆いですが高温で熔解した場合流動性が高いです。あらゆる鋳造鉄製品に使われます。
鉄といっても大雑把に分けると上の３つに分かれます。この３種類の鉄を簡単に識別する方法があります。これもまた大雑把ですが「火花試験」と言う方法で見分けることができます。グラインダー(回転砥石)に当てた際に出る火花で判断できます。
実際にやってみました。
鉉の材料と同じ軟鉄(軟鋼)を切断した際の火花の出方です。直線状の長い火花が出ます。
次は鋼です。線香花火のように先の分かれた火花が出ます。
鋳鉄は極端に短い先の分かれた火花が出ます。
資料用に撮影した写真です。同じ「鉄」でも金属自体の性質も全く異なるのですが、この火花試験の違いも個人的に面白いと思います。
ステンレスと呼ばれる金属も実は鉄と「クロム(Cr)」と呼ばれる鉱物の合金で、その錆びにくさから“stain-less steel”つまり「錆の少ない鉄(鋼)」とされました。今では身近なステンレスも、実は20世紀に入ってから実用化された鉄合金です。
鉄瓶本体に使われる鉄(鋳鉄)と鉉の材料の鉄(軟鋼)は全く性質が違います。鉄瓶本体は「鋳造」でつくられるため、熔けやすく(可熔性)、湯流れが良い(流動性)ことが素材の性質として求められます。鉉の場合、打ち延ばす(延性・展性)ことや引っ張りに強い(弾性・靭性)、仕上げで削る(可削性)ことなどが重視されます。
鉄(鉄合金)を性質ごとに分類する際、重要なのは鉄の中に存在する「炭素(Ｃ)」の量が決め手となります。
一般的に鉄の中の炭素が少ないと、粘っこく柔らかい性質となります(鉉の材料に使われる「軟鋼」など)。多いと硬く、かつ脆くなってしまいます。また、高温で溶かした場合、炭素量が少ないと流動性が悪く、多いと流動性が上がります。知識は半端ですが、ごく簡単にまとめると以下のようになります。
・炭素量少ない(0%−0.3%以下)：軟鋼、軟鉄
「鉄」と言うと一般的にこの分類のものだと思います。軟らかく延性や展性に富み、「削る・曲げる」など鉄合金の素材の中でも加工が容易であらゆる場面で使用されます。
・炭素量中(0.3%−2%以下)；鋼
長い歴史の中で、刃物などに使用されていて「刃金」と呼ばれていたことからこの名前になったとされています。適温の加熱状態から適温に急冷すると組織が変化し、硬さと粘りをバランスよく併せ持つ性質を持っています(熱処理；焼き入れ・焼き戻し)。刃物や工具などの利器や、強度が必要な部品などに使用します。
・炭素量多い(2%−6.67%)；鋳鉄
硬く脆いですが高温で熔解した場合流動性が高いです。あらゆる鋳造鉄製品に使われます。
鉄といっても大雑把に分けると上の３つに分かれます。この３種類の鉄を簡単に識別する方法があります。これもまた大雑把ですが「火花試験」と言う方法で見分けることができます。グラインダー(回転砥石)に当てた際に出る火花で判断できます。
実際にやってみました。
鉉の材料と同じ軟鉄(軟鋼)を切断した際の火花の出方です。直線状の長い火花が出ます。
次は鋼です。線香花火のように先の分かれた火花が出ます。
鋳鉄は極端に短い先の分かれた火花が出ます。
資料用に撮影した写真です。同じ「鉄」でも金属自体の性質も全く異なるのですが、この火花試験の違いも個人的に面白いと思います。
凄い人になると、火花で含まれる微量元素の成分の％までわかるとか。国家資格だっけか？
コメントをいただきありがとうございます。
記事内では大まかに書いてしまいましたが、火花試験は鉄鋼の規格において、かなり重要な検査の１つと聞いています。鉄鋼素材のごく微量の成分を見極める火花検査士、熱処理(焼き入れ・焼き戻し・焼き鈍しなど)の状態を見極める熱処理技能士など専門性が高い分野で必要とされるそうです。長く経験を積んだ方だと分析用の精密機器でも判別しきれない成分や状態を見極めることが可能とのことで、JISなどの場合、機械の分析結果と照らし合わせて厳密に材料の規格を検査するそうです。
手仕事にもかなり通じる部分だと思いますが人の感覚、長年の勘というものの凄さを思い知らされます。
記事の補足のようになってしまい大変申し訳ありません。
アルミの鉄瓶（？）は見たことあるのですが、ステンレスの鉄瓶（？）は存在するのでしょうか？
下の釘のブログもよかったです。昔はすべて手打ちですよね。今の職人さんより仕上げが早かったのでしょうか？それとも鍛冶屋さんがたくさんいたのでしょうか？手の込んだ釘をたくさん使うなんてすごいですよね。
コメントをいただきありがとうございます。
ステンレスは大部分が鉄の合金ですが、よほど悪条件でない限り時間が経ってもほとんど表面の質感は変化しません。これはステンレスの中のクロム(Cr)が空気中の酸素と素早く反応して、「不動態被膜」というものを表面に形成するからだそうです。研磨されたステンレスが鏡のように光っていても、表面はクロムと酸素の結合物で、この被膜がそれ以上の酸化を防いでくれている状態です。鉄の「黒錆」に近いものがあります。化学的な反応などでこの被膜が変質するとステンレスでも錆びることがあります。
国内でもステンレスの鋳造製品の企業はあまり多くないようです。特殊な鋳型(セラミックなど)の必要性や高融点であることなどが理由かと思われますが、ステンレス製の調理器具などはは板金プレスがほとんどで、ステンレス鉄瓶(？)もありそうですがいまだお目にかかったことはありません。鉉がステンレスのものはあるようですが･･･。
前回の記事ですが、「昔ながらの和釘風」とでも言いましょうか。お目汚しをお許し下さい。
日本家屋は釘をほとんど使わないと言われていますが、城郭などの場合はかなりの本数が必要とされたと思います。かなり曖昧な記憶ですが、昔見た江戸時代(？)くらいのお城の建築現場の絵で、現場の一部に火床や金床があり、鍛冶屋さんが仕事している様子が描かれていました。釘以外でも石垣を留める楔や金具、大工さんの道具の修理など、怒号や罵声の飛び交う緊張感あふれる現場の中、おそらく仕事は絶えなかったことと思います。当時の需要から鍛冶屋さんの人数も多かったに違いありませんが、それぞれの仕事の速さも恐るべきものだったと考えられます。鉄をはじめ金属が貴重だった時代、手早く・無駄なく・丁寧に仕事を進めたことでしょうね。
知り合いに「鉄」の勉強をしなさい、と言われました(笑) 鉄のﾊﾞｲﾔｰするためとか、なんとか。。。将来的に、ｿｯﾁ関係で仕事をさせたいみたいで。でも、ｲｷﾅﾘ「鉄の勉強しろ」と言われても･･・本とかあるのですかね？本物に触れながらでないとﾑﾘなのかな〜とか、ｲﾛｲﾛ考えていますが、ﾎﾞﾁﾎﾞﾁ知識を増やしていきたいです！！
コメントをいただきありがとうございます。お返事が遅くなってしまい大変申し訳ありません。
鉄の勉強ですか・・・私も常々勉強不足を思い知らされながらの毎日です。「鉄」と一言で言っても様々な切り口からの見え方があるのだなあと思います。工学的な分野から素材の歴史、美術や工芸などの表現の分野など・・・。
専門書などは多くあるようですが、どれから攻めていけばいいのか、といった感じです。
このブログが少しでもお役に立てれば嬉しく思います。