鉄の強度を徹底解説｜性質・種類・加工方法による違いと活用ポイント

鉄は私たちの生活や産業に欠かせない金属ですが、その「強度」は成分や加工方法によって大きく変化します。
鉄の強度を正しく理解することは、構造設計や加工、材料選定において非常に重要です。
本記事では「鉄 強度」に関する基礎から応用までを詳しく解説し、初心者から技術者まで役立つ情報をまとめました。

鉄の強度とは何か

強度とは、物体に力が加わったときに「壊れにくさ」や「変形しにくさ」を示す指標です。
鉄の強度は炭素量や合金元素の有無によって変化し、純鉄は柔らかく低強度ですが、
炭素を含む鋼（スチール）になると強度が飛躍的に高まります。

鉄における主要な強度の種類

材料工学では「強度」と一口に言っても、いくつかの指標があります。
鉄を扱う上で特に重要なものを以下に整理します。

• 引張強さ：引っ張る力に対する強さ
• 圧縮強さ：押しつぶす力に対する強さ
• 曲げ強さ：たわみやすさを表す強度
• 硬さ：表面のへこみにくさ
• 靭性：壊れる前にどれだけ変形できるか

純鉄と鋼の強度の違い

純鉄は柔らかく加工しやすい反面、強度が不足するため、工業利用には適していません。
炭素を含む鋼（スチール）は、炭素量や熱処理によって強度が大きく変化します。

加工方法による違いについてはフライス加工の精度も参考にしてください。

鉄の強度を高める方法

鉄の強度はそのままでは限界があるため、加工や処理を通じて高めるのが一般的です。
以下に代表的な方法を解説します。

熱処理

焼入れや焼き戻しといった熱処理は、鉄の結晶構造を変化させ、強度や硬さを向上させます。
特に高炭素鋼では、焼入れによって非常に硬く耐摩耗性の高い性質を得られます。

合金元素の添加

クロムやニッケル、モリブデンを添加することで、耐食性や耐熱性を向上させることができます。
代表的なのがステンレス鋼で、錆びにくく強度も高いため幅広い用途で活躍しています。
関連情報は材料選定の基本でも紹介しています。

冷間加工

圧延や引抜きといった加工を常温で行うと、結晶欠陥が増え、強度が向上します。
これは「加工硬化」と呼ばれる現象です。

鉄の強度と用途の関係

鉄はその強度の幅広さから、多様な分野で利用されています。
必要な強度によって使い分けられる代表例を整理します。

• 建築物の骨組み → 低炭素鋼（靭性重視）
• 橋梁や大型構造物 → 中炭素鋼（強度と耐久性のバランス）
• 切削工具や刃物 → 高炭素鋼（硬度重視）
• 磁気特性を利用する製品 → 純鉄

加工時に必要な工具の選び方は工具選定のポイントも参考にしてください。

よくある質問（FAQ）

鉄の強度はどのくらいですか？

純鉄の引張強さは200〜250MPa程度と比較的低いですが、鋼にすると400〜2,000MPaまで幅広く調整可能です。
炭素量や熱処理、合金元素によって大きく変化します。

鉄の強度を高めるにはどうすればよいですか？

一般的には炭素量を調整する、熱処理を行う、クロムやニッケルなどの合金元素を加えるといった方法で強度を高めます。
加工硬化による強化も効果的です。

鉄とアルミではどちらが強いですか？

一般的に鉄（鋼）の方がアルミよりも強度は高いですが、アルミは軽量性や耐食性に優れます。
用途によって使い分けられ、強度を重視する場合は鉄、軽量化を重視する場合はアルミが選ばれます。