- 鋼とアルミニウムはどんな違いがある？
- どう使い分けたら良い？
鋼もアルミニウムも一般的によく使われる金属です。
コーラやコーヒーなどの飲み物の缶として使われているので、なんとなく「鋼は硬くて、アルミニウムは軽くて柔軟性がある」くらいはイメージがあるかもしれません。
主な特徴としてはその通りですが、他にもいろいろな違いがあります。
本記事ではこのような鋼とアルミニウムの違いについて解説します。
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鋼とアルミニウムの概要
「鋼」とは鉄に炭素を混ぜた合金のこと
鋼とは主に鉄と炭素から作られる合金です。
ISOでは「炭素を400ppmから2wt%程度含む鉄の合金」と定義されています。
一よく使われるのは炭素のみを混ぜた「炭素鋼」ですね。
その他にも炭素以外にクロム、ニッケル、マンガンなどの元素が加えられた物もよく使われます。
鋼をベースにクロムやニッケルを混ぜた合金である「ステンレス」が有名です。
鉄を主成分とするため、強度が高く、硬度もあります。
また、鋼は比較的安価であり、さまざまな用途に利用されています。
アルミニウムはそのままアルミニウム（Al）です
アルミニウムはそのままアルミニウム（Al）です。
一般的にはアルミと略して呼ぶことが多いですね。
アルミニウムは軽くて耐食性や導電性に優れています。
また、アルミニウムは比較的柔らかいため加工性に優れており、様々な形状に加工することができます。
鋼とアルミニウムの種類
鋼の種類
鋼には炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼など、さまざまな種類があります。
炭素鋼は炭素を主成分とする鋼であり、比較的安価でありながら強度や硬度が高く、一般的な用途に利用されます。
合金鋼は炭素鋼をベースに他の元素を添加した鋼であり、より高い強度や耐久性を持っています。
ステンレス鋼は炭素鋼をベースにクロムやニッケルを加えた鋼であり、耐食性や美観性に優れています。
鋼の種類は非常に多く、しかも呼び方も様々です。
成分的には同じ物でも規格や分類によって別の呼び方をされることもままあります。
アルミニウムの種類
アルミには、純アルミ、アルミニウム合金など、さまざまな種類があります。
純アルミはアルミニウムを99%以上含む金属であり、軽量で耐食性に優れていますが強度が低いため一般的な用途には不向きです。
アルミニウム合金はアルミニウムに他の元素を添加した合金であり、強度や硬度を向上させることができます。
アルミニウム合金の有名どころは以下の通りです。
- A2017（ジュラルミン）：強度が高く加工性も良い。但し、耐食性に劣る。
- A5052：強度と加工性と耐食性のバランスが良い。設計していると一番目にするかもしれない。
- A7075（超々ジュラルミン）：軽量ながら最高クラスの強度をもつ。航空機などで使われる。
鋼とアルミニウムの加工方法
鋼の加工方法
鋼は切削や鍛造で加工することのが一般的です。
切削加工は、旋盤やフライス盤などの機械を使用して鋼を切削する方法です。
鍛造加工は、鋼を熱し打撃力や圧力で形状を変える方法です。
プレス加工もないことはないですが、鋼は硬いのであまりやりません。
あっても軽い変形だけですね、大きく変形させようとすると鋼が折れるので。
アルミニウムの加工方法
アルミニウムは比較的柔らかいため、切削加工やプレス加工など様々な加工方法があります。
切削加工は、旋盤やフライス盤などの機械を使用してアルミを切削する方法です。
プレス加工は、アルミを金型に挟み込んで圧力をかけ形状を変える方法です。
アルミは柔軟性があるので、初心者がボール盤で加工しようとする時は注意してください。
しっかり固定していないと、ドリルがアルミに食い込んでアルミが大回転します。
本当に怪我をしかねないので要注意！
鋼とアルミの比較
鋼とアルミはそれぞれ特性や用途が異なります。
鋼は強度や硬度が高く、比較的安価であり、建築や機械部品など様々な用途で使用されています。
一方で、アルミは軽量で耐食性や導電性に優れており、自動車や航空機など重量が重要な分野で使用されることが多いです。
また、鋼とアルミには製造コストや加工性にも差があります。
鋼は比較的安価であり、切削加工や溶接などの加工が容易です。
一方で、アルミは比較的高価であり、加工が難しいため加工コストが高くなることがあります。
用途によって使い分けることが重要
鋼とアルミはそれぞれ特性や用途が異なるため、一概にどちらが優れているということはありません。
建築物や機械部品など、強度や硬度が必要な部分には鋼を使用することが多くあります。
一方で、軽量化が求められる自動車や航空機などの分野ではアルミがよく使用されます。
また、用途によっては鋼とアルミを組み合わせて使用することもあります。
例えば、自動車の車体は鋼とアルミを使用して製造されることがあります。
車体の強度を確保するために鋼を使用し、軽量化を実現するためにアルミを使用することで、両方の特性を活かした設計が行われています。
まとめ
本記事では鋼とアルミニウムの違いについて解説しました。
鋼とアルミはそれぞれ優れた特性を持ち、様々な分野で使用されています。
用途によって使い分けることが重要であり、両者を組み合わせて使用することもよくあります。
なお、アルミの製造には大量の電気が必要です。
日本でアルミの製造は行っていませんが、アルミの製造には環境負荷があるためリサイクルなどの取り組みが重要となります。
技術の進歩によって、より環境にやさしい素材の開発が期待されています。