合金と炭素鋼

ショートカット: 違い、類似点、ジャカード類似性係数、参考文献。

合金と炭素鋼の違い

合金 vs. 炭素鋼

合金（ごうきん、alloy）とは、単一の金属元素からなる純金属に対して、複数の金属元素あるいは金属元素と非金属元素から成る金属様のものをいう。純金属に他の元素を添加し組成を調節することで、機械的強度、融点、磁性、耐食性、自己潤滑性といった性質を変化させ材料としての性能を向上させた合金が生産されて様々な用途に利用されている。 一言に合金といっても様々な状態があり、完全に溶け込んでいる固溶体、結晶レベルでは成分の金属がそれぞれ独立している共晶、原子のレベルで一定割合で結合した金属間化合物などがある。合金の作製方法には、単純に数種類の金属を溶かして混ぜ合わせる方法や、原料金属の粉末を混合して融点以下で加熱する焼結法、化学的手法による合金めっき、ボールミル装置を使用して機械的に混合するメカニカルアロイングなどがある。ただし、全ての金属が任意の割合で合金となるわけではなく、合金を得られる組成の範囲については、物理的・化学的に制限（あるいは最適点）が存在する。. 炭素鋼（たんそこう、carbon steel）とは、鉄と炭素の合金である鋼の一種で、炭素以外の含有元素の量が合金鋼に分類されない量以下である鋼である。加工が容易で廉価なので一般的によく使用される鉄鋼材料である。.

合金鋼

合金鋼（ごうきんこう）とは、炭素鋼に一つまたは数種の元素（合金元素という）を添加してその性質を改善し、種々の目的に適合するようにした鋼のことである『機械材料学』、日本材料学会、太洋堂、2000年、ISBN4-901381-00-8、237頁。一方で、鋼自体に鉄合金という意味があるのでいわゆる自家撞着的用語であり、使用範囲が曖昧なので学術論文ではあまり使用されない。従って同じものを合金鋼ではなく、特殊鋼と呼ぶ場合が多い。 それぞれの合金元素添加量については下限が定められており、FeとC以外の元素いずれもがその下限に満たないものは、合金鋼と呼ばない。このような鋼は炭素鋼と呼ぶ。 ISOでの下限は、次のようになっているが、特に優れた効果をもつものであれば添加元素と認められる。 Al:0.1、B:0.0008、Co:0.1、Cr:0.3、Cu:0.4La:0.05、Mo:0.08、Nb:0.06、Ni:0.3、Pb:0.4Se:0.1、Te:0.1、Ti:0.05、V:0.1、W:0.1、Zr:0.05 これらの合金元素の合計量が5以下ならば低合金鋼、5～10ならば中合金鋼、10以上ならば高合金鋼と呼ぶ。特に特殊鋼において多元系化が進められており、 中でも工具鋼において、最多元系のものが開発されている。.

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工具鋼

工具鋼 （こうぐこう、tool steel）とは、金属・非金属材料の切削、塑性加工等を行なう工具ならびに治具に用いられる鋼である。日本工業規格においては、炭素工具鋼、合金工具鋼ならびに高速度工具鋼の3種が定義されている『機械材料学』、日本材料学会、太洋堂、2000年、ISBN 4-901381-00-8、254頁。 強度と耐衝撃性・耐摩耗性に優れ、手動工具（ハンドツール）の他、金属加工に用いられる刃物、治具、金型、掘削工具、切削工具等に用いられる鋼である。また過去には転がり軸受、ピストンピン等のエンジン部品・摩擦機械・摺動部品等の境界潤滑状態で使われた材料である。もともと炭素鋼から発展した工具向けの用途を意図した特殊鋼ゆえ、工具・金型以外への適用はそれよりも用途に適した合金鋼への移行が進んだ。.

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炭素

炭素（たんそ、、carbon）は、原子番号 6、原子量 12.01 の元素で、元素記号は C である。 非金属元素であり、周期表では第14族元素（炭素族元素）および第2周期元素に属する。単体・化合物両方において極めて多様な形状をとることができる。 炭素-炭素結合で有機物の基本骨格をつくり、全ての生物の構成材料となる。人体の乾燥重量の2/3は炭素である​​。これは蛋白質、脂質、炭水化物に含まれる原子の過半数が炭素であることによる。光合成や呼吸など生命活動全般で重要な役割を担う。また、石油・石炭・天然ガスなどのエネルギー・原料として、あるいは二酸化炭素やメタンによる地球温暖化問題など、人間の活動と密接に関わる元素である。 英語の carbon は、1787年にフランスの化学者ギトン・ド・モルボーが「木炭」を指すラテン語 carbo から名づけたフランス語の carbone が転じた。ドイツ語の Kohlenstoff も「炭の物質」を意味する。日本語の「炭素」という語は宇田川榕菴が著作『舎密開宗』にて用いたのがはじめとされる。.

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焼入れ

入れ（やきいれ、）とは、金属を所定の高温状態から急冷させる熱処理である。焼き入れとも表記する。 広義には、金属全般を所定の高温状態から急冷させる操作を行う処理を指し、狭義には、鉄鋼材料（特に鋼）を金属組織がオーステナイト組織になるまで加熱した後、急冷してマルテンサイト組織を得る熱処理を指す。本記事では、狭義の方の鋼の焼入れについて主に説明する。 焼入れを行うことにより、鉄鋼材を硬くして、耐摩耗性や引張強さ、疲労強度などの強度を向上させることができる。焼入れ性がよい材料ほど、材料内部深くまで焼きを入れる（マルテンサイト化させる）ことができる。焼入れしたままでは硬いが脆くなるため、靭性を回復されて粘り強い材料にするために焼戻しを焼入れ後に行うのが一般的である。焼入れ処理にともなって割れやひずみなどの欠陥が起きる可能性があり、冷却方法などに工夫が行われる。.

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鉄

鉄（てつ、旧字体/繁体字表記：鐵、iron、ferrum）は、原子番号26の元素である。元素記号は Fe。金属元素の1つで、遷移元素である。太陽や他の天体にも豊富に存在し、地球の地殻の約5%を占め、大部分は外核・内核にある。.

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鋼

鋼（はがね、こう、釼は異体字、steel）とは、炭素を0.04～2パーセント程度含む鉄の合金。鋼鉄（こうてつ）とも呼ばれる。強靭で加工性に優れ、ニッケル・クロムなどを加えた特殊鋼や鋳鋼等とあわせて鉄鋼（てっこう）とも呼ばれ、産業上重要な位置を占める。.

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