鉄鋼教育センター(ISEC)

　鉄の一般的なイメージは、「硬い」、「強い」、「冷徹」等ですが、これらは「鉄の強度が大きい」という鉄の性質から生まれてきた言葉だと思います。
では、強度が大きいとはどういうことでしょうか。一般的には強度が大きいとは、衝撃や加工による変形が起きにくい性質をいいます。この強度を定量的に表す場合、引張試験や衝撃試験を行い強度を計算します。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　鉄の強度に影響を与える一番大きな要因は、鉄中に含まれる炭素の量です。この鉄中に固溶（固体が溶けるという意味）している炭素の量で、鉄の性質が大きく変わります。この点が、鉄の最大の特徴になっています。
　鋳鉄と鋼は、鉄関係でよく使われる言葉ですが、鋳鉄と鉄の大きな違いは、固溶炭素量です。鋳鉄と鋼の固溶炭素量の境界は約2.1%で、鋳鉄は炭素量2.1%以上、鋼は炭素量2.1％以下といわれています。鉄は、炭素を非常に多く固溶できる金属で、6.7％迄固溶することができますが、実用的には、炭素量2~3%の鋳鉄と炭素量1.2%以下の鋼がよく使われます。
　鉄は、炭素量が増加すると、次第に強度を増し、ある上限を超えさらに炭素量が増えると脆くなってきます。この脆くなる上限の炭素量が、だいたい2％程度と考えられます。したがって、強度が必要な用途には、炭素量が2%以下の鋼が使われています。
又、鉄は、炭素量により鉄の組織が大きく変わります。この組織の違いも鉄の大きな特徴です。鉄の炭素量による組織の違いは、鉄－炭素状態図に表されています。固溶炭素量の順番に、ほとんど炭素を固溶しないフェライト（α鉄）、炭素を多く固溶するオーステナイト（γ鉄）、炭素を一番多く含む化合物のセメンタイト（Fe3C）です。
鉄－炭素系状態図を見てください。状態図の左端の炭素量の少ない領域にフェライト、フェライトの右上にオーステナイト、右の方にセメンタイトの領域が示されているのが分かると思います。又、鉄の固溶炭素量の上限は炭素量6.7%であり、それ以上の状態図はありません。この理由は、全ての鉄が炭素を一番多く含むセメンタイトとなった場合、鉄の固溶炭素量が6.7%と計算されるからです。