材質に関するQ＆A
ねじナビ。スタッフパートちゃんが『材質』についての疑問に答えていくよ！
材質については、以下に一覧でまとめてみたよ！気になる項目をクリックして、確認してみてね！
- 鉄と鋼は、違うの？
- ＳＷＣＨとは何？
- ＳＷＲＣＨとは何？
- 冷間圧造用炭素鋼線（ＳＷＣＨ）には、どんな種類があるの？
- 高強度の材料は、どんなものが使われているの？
- ステンレスはなぜ錆びないの？
- ステンレスの種類はどんなものがあるの？
- ステンレスの表面処理はどんなものがあるの？
- ステンレスの錆の原因は？
- チタンのねじは一般的には、どのような材料になるの？
- チタンは、どのような場所で使用されるの？
- チタンは強いと言われておりますが、本当？
- チタンは、ステンレスのようにカジリつくの？
鉄と鋼は、違うの？
鉄と鋼って、実は炭素の量で分けられてるんだよ。炭素が2％以下なら“鋼”、それ以上だと“鉄（鋳鉄）”って呼ばれる。身の回りにある“鉄っぽい”ものも、ほとんどが実は鋼なんだよね。
たとえば、高炉で作られる“銑鉄”っていうのがあるんだけど、それはそのままだと炭素が多すぎるから、転炉っていう工程で炭素を減らして“鋼”にするんだよね。
鋼は鉄と炭素の合金だから、“炭素鋼”って呼ばれることもあるし、日常的に使える素材って意味で“普通鋼”って言われることもあるよ！
ＳＷＣＨとは何？
SWCHっていうのは、冷間圧造用炭素鋼線（Carbon Steel Wire for Cold Heading and Cold Forging）っていう冷間圧造用の炭素鋼って呼ばれる材料のこと。簡単に言うと、ねじとかボルト、ナット、リベットなんかを作るのにぴったりな鋼材ってこと！
もともとはSWRCHっていう鋼材を細く伸ばしたもので、加工しやすくて強度もそこそこあるから、強度区分でいうと“8.8”までの製品に使われることが多い（もちろん条件によるけどね）。
ちなみに“SWCH”って名前にも意味があってね…
- S は「Carbon Steel（炭素鋼）」
- W は「Wire（線材）」
- C は「Cold（冷間加工）」
- H は「Heading（圧造）」
っていう英語の頭文字を組み合わせたもの！
表にまとめるとこんな感じ
| 頭文字 | 単語 | 意味 |
| S | Carbon Steel | 炭素鋼 |
| W | Wire | 線材 |
| C | Cold | 冷間加工（熱を加えず加工） |
| H | Heading | 圧造（形を作る加工方法） |
ＳＷＲＣＨとは何？
冷間圧造用炭素鋼線材（Carbon Steel Wire Rods for Cold Heading and Cold Forging）の略で ねじやボルトなどの部品を作るための「元になる材料」のこと。
もちろん“SWＲCH”って名前にも意味があるよ。
- S は「Carbon Steel（炭素鋼）」
- W は「Wire（線材）」
- R は「Rods（棒状の素材）」
- C は「Cold（冷間加工）」
- H は「Heading（圧造）」
っていう英語の頭文字を組み合わせたもの！
表にまとめるとこんな感じ
| 頭文字 | 単語 | 意味 |
| S | Carbon Steel | 炭素鋼 |
| W | Wire | 線材 |
| R | Rods | 棒状の素材（線材の元） |
| C | Cold | 冷間加工（熱を加えず加工） |
| H | Heading | 圧造（形を作る加工方法） |
「SWCH」と「SWＲCH」ちょっとまぎらわしいよね。
両方ともねじやボルトなどの部品を作るためのものなんだけど、流れとしては
SWRCH（棒状の線材）を加工して細くする⇒加工されたものがSWCHになり、ねじなどの材料に！
つまりSWRCHは「冷間圧造に使うための炭素鋼の元となる線材」で、それをさらに加工して、ねじなどに使える細さ・性質に仕上げたのがSWCH。だから、SWRCHから加工してSWCHが生まれ、ねじやボルトになるよ！
冷間圧造用炭素鋼線（ＳＷＣＨ）には、どんな種類があるの？
まずSWCHってねじやボルトなどを作るための冷たい状態で加工できる炭素鋼の線材なんだけど、鋼にはね、“リムド鋼”と“キルド鋼”っていう種類があるよ。
まずリムド鋼っていうのは、鋼を作るときに脱酸剤（酸素を取り除くための材料）を使わずに、そのまま鋳型に流し込んだもの。だから酸素が多めに残ってて、表面に“リム層”っていうふちみたいな部分ができる。そこから“リム（ふち）鋼”って呼ばれるようになったよ。
一方でキルド鋼は、アルミニウムとかを加えてしっかり脱酸してから鋳型に流し込むタイプ。酸素が少ないから、固まるときにガスが出なくて、静か～に固まる。だから“死んだように静か”って意味で“キルド（KILLED）鋼”って呼ばれてるんだって。
ちなみに、鋼材の名前の最後のアルファベットは：
- SWCH10Rの“R”はリムド鋼の“R”
- SWCH16Aの“A”はアルミキルド鋼の“A”
っていう意味！
高強度の材料は、どんなものが使われているの？
高強度の材料って、実はいろんな種類があるよ。まずよく使われるのが機械構造用炭素鋼っていうもので、これは『S○○C』って表記される。
たとえば：
- S45Cなら炭素が約0.45％
- S35Cなら約0.35％
って感じで、数字が炭素の量を表してるの。炭素が多いほど硬くて強くなるから、S45Cなんかは“強度区分8.8”のボルトに使われることもあるよ。
でも、もっと強い材料が必要なときは、ニッケルやクロム、モリブデンみたいな元素を加えた合金鋼が使われてるよ。これらは焼入れや焼き戻しっていう熱処理に強くて、さらに高い強度が出せるんだよ。
具体的にはこんな種類があるよ
| 鋼材名 | 特徴 | 表記例 |
| ニッケルクロム鋼 | 耐衝撃性と強度が高い | SNC○○○ |
| ニッケルクロムモリブデン鋼 | 高強度＋耐摩耗性 | SNCM○○○ |
| クロムモリブデン鋼 | 熱に強くて硬い | SCM○○○ |
| 高温用合金鋼 | 高温環境でも使える | SNB○○ |
ステンレスはなぜ錆びないの？
ステンレスって、なんで錆びない（にくい）の？ってよく聞かれるんだけど、実は“クロム”っていう金属がカギ。
鉄に10.5％以上のクロム（Cr）を混ぜると、空気中の酸素とくっついて、“酸化クロムの膜”っていうすごく薄い膜が表面にできるんだけど、この膜、なんと1〜3ナノメートル（nm）くらいしかなくて、目には見えないくらい薄いんだけど、めちゃくちゃ強い！
この膜は“不動態被膜（ふどうたいひまく）”って呼ばれてて、酸素を通さないから、鉄が酸化して錆びるのを防いでくれる。
しかもすごいのが、自己修復機能まであるってこと！ たとえ膜がちょっと傷ついても、空気中の酸素とクロムがすぐに反応して、また同じ膜を作ってくれる。だから、ステンレスは空気がある限り、ずーっとこの膜で守られてるってわけ！
ちなみに、1ナノメートル（nm）＝100万分の1ミリメートル。つまり、めちゃくちゃ小さい世界の話なんだね！
ステンレスの種類はどんなものがあるの？
ステンレスって、実はいろんな種類がある！
それぞれ特徴が違うから、使い方によって選ばれてるんだよ。代表的な4つを紹介するね！
① フェライト系ステンレス
代表：SUS430（クロム18％）
- 磁石にくっつくタイプ（磁性あり）
- 一般的にオーステナイト系（SUS304など）に比べて溶接性は劣る。
- 最近は技術が進んで、錆びにくいタイプも登場してるよ！
よく使われる場所：キッチンのシンク、家電の外装など
② マルテンサイト系ステンレス
代表：SUS410（クロム13％）
- 焼入れで硬くなるから、刃物やシャフトにぴったり！
- 磁石にくっつく（磁性あり）
- 溶接にはあまり向いてなくて、割れやすいこともある
よく使われる場所：包丁、工具、機械部品など
③ オーステナイト系ステンレス
代表：SUS304（クロム18％＋ニッケル8％）
- 錆びにくくて、溶接も加工も得意！
- 磁石にはくっつかないけど、冷間加工すると少し磁性が出ることも…
- 高温にも低温にも強くて、万能タイプ！
よく使われる場所：調理器具、建築材料、配管など
④ 二相ステンレス（デュプレックスステンレス）
特徴：オーステナイトとフェライトの混合構造
- 海水や強い力にさらされても耐えられる！
- とっても強いけど、加工はちょっと苦手
- 磁石にくっつく（磁性あり）
よく使われる場所：海辺の設備、化学プラント、橋の構造材など
それぞれのステンレスには「得意なこと」と「ちょっと苦手なこと」があるから、使う場所に合わせて選ぶのがポイント！
ステンレスの表面処理はどんなものがあるの？
ステンレスはもともと錆びにくいけど、さらにキレイにしたり、もっと錆びにくくしたりするための処理があるよ！
① パシペート処理（不動態化処理）
「パシペート処理」っていうのは、ステンレスの表面をもっと錆びにくくするための仕上げ処理。
- まず、表面の油や鉄のカスなどの汚れをしっかり落とす
- そのあと、硝酸（しょうさん）などに浸けて、表面に酸化クロムの膜をつくる
- この膜が、酸素や水から守ってくれるバリアになる！
よく使われる場面：医療機器、食品機械、クリーンルーム設備など
② ステンレス電解研磨
これは、ステンレスを電気の力でピカピカに磨く方法！
- 表面の小さなバリやゴミ、異物を取り除いて
- ツヤツヤの光沢が出て、手触りもなめらかに！
- 汚れがつきにくくなるから、清潔さが大事な場所にぴったり
さらに、この電解研磨のあとにさっきのパシペート処理を組み合わせると、耐食性がグッとアップ！
おまけ：熱を加えると、ブロンズ色に変化させることもできるよ！温度によって色の濃さも変えられるから、見た目のデザインにも使える！
ステンレスの錆の原因は？
実はね、ステンレスの主成分は鉄だから、条件によっては錆びることもあるよ。 「錆びにくい」ってだけで、「絶対に錆びない」わけじゃないよ！
錆びの主な原因
① 異種金属の付着（もらい錆）
- 鉄やアルミの粉がステンレスにくっついたまま放置すると、もらい錆が起こることがある
- 鉄や亜鉛などの金属と直接触れた状態でも、接触部分に錆が出ることがある
対策：異種金属と一緒に使うときは、間に絶縁材を入れるなどの工夫が必要！
② 塩分の付着
- 海の近くでは、潮風に含まれる塩分がステンレスに付着して錆びることがある
- セメントに海砂が使われている場合も、そこから塩分が移って錆びることがある
対策：定期的に水洗いして塩分を落とすのが大事！
③ 煤煙・亜硫酸ガスなどの付着
対策：屋外で使う場合は、耐候性の高いステンレスを選ぶのが安心！
④ 洗浄薬液の残留
対策：洗浄後はしっかり水で流して、ふき取ること！
⑤ その他（指紋・油・セメント糊など）
- 手垢や油、セメントの糊が残ってると、そこに有害物質がくっつきやすくなる
- しかも、そういう汚れって落としにくいから、錆の原因になりやすい
対策：使う前に表面をきれいにしておくのがベスト！
チタンのねじは一般的には、どのような材料になるの？
基本的には、工業用の純チタンが使われてることが多いよ。特に「これは合金です！」って書かれていない場合は、ほぼ純チタンと思ってOK！
チタン合金もあるけど…
もちろんチタン合金っていう、強度を高めたタイプもあるんだけど、これがまためちゃくちゃ硬い！ だから、ねじの頭を作る「ヘッダー加工」には向いてなくて、ねじにはあまり使われないんだよね。
よく使われる材料の種類
| 鋼種名 | 特徴 |
| TW270 | 一般的な工業用純チタン |
| TW340 | 強度が少し高めの純チタン |
| KS50 | 加工性と強度のバランスが良いタイプ |
チタンねじは軽くて錆びにくくて、しかも強いから、航空機や医療機器、アウトドア用品なんかにも使われてるよ！
チタンは、どのような場所で使用されるの？
チタンって、とにかく錆びにくいのが大きな特徴！ だから、水や薬品、湿気が多い場所で大活躍してるよ。
たとえば…
- 化学プラント：強い薬品を扱う場所でも、チタンなら安心！
- 建物の屋根や外壁：雨ざらしでも錆びにくいから、長持ちするよ。
- 海の近く：潮風にさらされても平気だから、海岸沿いの建物や設備にもよく使われてるよ。
- 医療の現場：体の中に入れても安全だから、人工関節やインプラントにも使われてる！
- 温泉施設：温泉の成分って金属には厳しいけど、チタンならへっちゃら！
つまり、“錆びたら困る場所”や“過酷な環境”では、チタンが頼りにされてるってこと！
チタンは強いと言われておりますが、本当？
うん、“強い”って言われるのは本当！
■キーワードは「比強度」
「比強度」っていうのは、強さ（耐力）を重さ（密度）で割った値のこと。 つまり、軽いのに強い！っていうのがチタンのすごいところ。
たとえばこんな感じ…
同じ太さ・長さのチタンの丸棒とステンレスの丸棒があったとしたら
- 同じ力をかけると、チタンの方が軽い分、細くても耐えられる
- 逆に、同じ重さで比べると、チタンの方が太くなるから、もっと大きな力に耐えられる
だからチタンは…
- 軽くて強いから、航空機や宇宙開発、スポーツ用品なんかにも使われてる！
- しかも錆びにくいから、医療や海辺の設備にもぴったり！
つまり、
結論：「チタンは強い」っていうのは、軽さと強さのバランスが抜群だから！
チタンは、ステンレスのようにカジリつくの？
うん、実はチタンもかじりつき現象が起こることがある。 「かじりつき」っていうのは、ねじを締めるときに金属同士がくっついてしまって、動かなくなる現象のこと。
チタンの場合はどうなの？
補足ポイント
Q: ねじやボルトなどに使われてる材質について教えて！