工具コラム【俺の工具箱】 工具コラム【俺の工具箱】

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~工具にまつわる鉄(鋼)の話~
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ご覧いただき、ありがとうございます。

新しいコラムの部屋~俺の工具箱~が始まりましたね。

このコーナーでは自分がいつも使ってる工具箱を見せるよ~っていう

わけじゃ無くて我々アクトツールのスタッフたちが贈る

熱く、そして長い 工具のウンチクのコラムです。

まず第一回目は

 

~工具にまつわる鉄(鋼)の話~

でございます。

先ずヒトクチに鉄、鉄といいますが

非常に奥が深く、私たちのはるか祖先から道具を作る際の素材として

使われてきました。その起源は紀元前4000年紀後半-紀元前2004年ともいわれ

そのころは隕鉄とよばれる隕石から採取した金属を用い装飾品として使用していたようです。

その後、紀元前1500年くらいには鉄鉱石を製鉄し武器・農具などに用いるようになったようです。

ここ日本では縄文期に大陸からもたらされ、製鉄自体は奈良時代前後に始まったようです。

しかしながら鉄鉱石の埋蔵量は他の国と比べ非常に乏しいため、海岸で砂鉄を集め、たたら製法により

製鉄を行い、刀や武器・農具を数多く製造してきた歴史があります。そのため鉄は当時

多くは作れなかったのと、京都付近の山で世界でも類を見ないほど良質な仕上げ砥石が

いくらでも採掘できたため日本の刀などはその刃身をこれでもかというくらい鍛え上げ、研ぎ澄まし

最上の美観と切れ味を両立した刃物として成立できたわけです。

その後、現在の火造りによって造られる大工道具にもその精神は受け継がれているようで

これまた、その刃身以外はやはりそっけない造りのモノが多いです。

海外では逆に刃身は簡素でそのほかの部分は装飾過多なモノが多く見られます。文化の違いですね。

 

鉄と鋼の違い

鉄鉱石を製鉄し造られる純鉄は、常温でも曲がるほどの柔軟性をもちます。

そこに炭素を加え、炭素が総量の1.7%未満の鉄を鋼 (鋼鉄) といいます。

それ以上の炭素量だと硬くはなりますが非常にもろく道具としては使えません。

鋼を作るために必要な要素として以下の元素があります。

炭素(C)、ケイ素(Si)、マンガン(Mn)、リン(P)、硫黄(S)

の5つが、鋼の五元素と呼ばれるものです。

その他、製品にあった鋼材を作るためにさまざまな添加剤を使用します。

代表されるものが以下のモノとなります。

■クローム→10.5%以上添加したものをステンレス鋼と言います。酸化被膜を形成し耐食性が向上

■バナジウム→モリブデン、タングステンと同様に、硬度、強度(降伏点、引張強さ)が増します。

■ニッケル→粘りと強度が高まります。

■モリブデン→少量添加することで粘り強さが出ます。高温での強度、硬度が増します。

■タングステン→高温での強度、硬度が増しますが、モリブデンよりは効果が弱いです。

■コバルト→ニッケルと似た作用を持ち、粘り強さ、耐食性、耐熱性が増します。

この6種類でその他、ホウ素・アルミ・銅・ニオブ・チタンを

求める鋼の性能にするため、添加する場合もあります。

 

簡単に言いますとこれらの含量を変えることにより代表的な鋼材で言いますと

ドリルビットだったらHSS、スパナやレンチであればクロームバナジウム、

鑿や鉋であれば青二鋼、柳葉の刺身包丁(本職用)であれば白紙一号と

鋼材の性能を変化させる事ができるというわけでございます。

 

焼き入れと焼きもどしと焼きなまし

いい感じに配合された鋼でもそのままでは、柔らかくて使えません

それがニッパーだとしたら刃先が柔らかすぎて切断対象物に負けてしまいます。

そこで焼入れという工程を鋼を使った道具作りでは必ず行います。

要するに焼いてちょっとしたら急激に冷やすのです。そうすることで

鋼の内部の組織構造がビシッとなり硬くなるのです。

ただ焼くといっても鋼それぞれに変態点と呼ばれる鋼の構造が変化する

タイミングがありますので、そこまで焼き(鮭のような色といわれます。)

油・モノによっては水に、ボシャーンと浸け急冷するという具合です。

急激に冷やされた鋼の構造はマルテンサイト化され硬い組織構造となりますが

そのままでは硬すぎる(ガラスのイメージですね。)ため今度は、

焼きもどしを行い、その鋼を求める性能の硬度に導いてあげる必要があるのです。

さて、焼き戻しの方法はもう一度炉で鋼を焼き(焼入れ時より低温で過熱すると硬度が保たれる。)

また冷やす作業を行うことで先ほどのガラスのようにもろい鋼に

しなやかさを与えることができるのです。でもまだ終わりではありません。

今度は焼きなましという作業を行います。焼きなましとはまた炉などで鋼を焼き、(また焼くのか。)

ゆっくりとそこらへんに放置するのです。そうすることで鋼の内部の応力によるひずみなど

取り除き加工のしやすい硬度を手に入れることができるのです。

その後刃物であれば研磨、砥ぎ作業・スパナであれば研磨・クロムめっき処理加工

など処理が施されます。

 

もちろんモノにより作業工程は変わるのでしょうが

だいたいこんな工程を経て鋼鉄製の道具は作られているのです。

みなさんもぜひ今お使いの道具がどんな材料でどんな作業工程によって

作られているかぜひ調べてみてください!楽しいですよ!それではまた!

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