鉄鋼材

このページでは、板金加工の素材として幅広く採用されている鉄鋼材の特徴や、板金加工で鉄鋼材を素材として利用する際のメリット・デメリットなどを解説しています。鉄鋼材の特性を把握して、素材の比較検討や製造プランの構築にご活用ください。

鉄の特性

鉄は地球上の様々な場所に存在する金属であり、古今東西の様々な場面で活用されてきた金属素材です。そのため、現代においても鉄を活用した金属素材が板金加工でも幅広く利用されています。

一方、板金加工の分野において純鉄が金属素材として活用されるケースはあまりありません。

一般的に板金加工で鉄を活用する際は、鉄と炭素を合わせた鉄鋼材が中心となります。

鉄鋼材は低コストで加工しやすいなどメリットが多い反面、錆びやすいといったデメリットもあります。

板金加工に用いられる代表的な鉄鋼材

鉄鋼材は鉄と炭素の合金である「炭素鋼」が基本です。そもそも純鉄は製造が極めて困難であり、特殊用途でしか用いられません。

ここでは板金加工において代表的な鉄鋼材である「SPHC（熱間圧延鋼板）」と「SPCC（冷間圧延鋼板）」についてまとめました。

SPHC（熱間圧延鋼板）

SPHC（熱間圧延鋼板）とは、加熱した鉄鋼材に圧延加工を施すことで製造された素材です。具体的には、熱した鉄鋼材を回転ローラーで押しつぶし、引き延ばして板状に成型した素材がSPHCです。

SPHCはローラーの間隔を調整することで板厚を変更できる上、複数のローラーを配置することで独特の断面を有する素材を製造するといったこともできます。

連続的で均一な素材を加工しやすく、板金加工の分野で汎用的に使われている鉄鋼材といえるでしょう。

SPHCのメリット

SPHCは金属素材をあらかじめ熱して高温にするため、熱延加工に必要なパワーを抑えやすいことがメリットです。また、熱による影響で結晶構造が強化され、粘り強い特性を備えることも見逃せません。

さらにSPHCは900～1200度という、再結晶温度よりも高い温度で加工されることが特徴であり、加工硬化を生じさせないといった特性もメリットとして挙げられています。

SPHCのデメリット

SPHCのデメリットとしては、圧延加工時に熱を加えなければならないため、熱エネルギーを発生させるためのコストや環境が必須となります。さらに、空気中で高温下の作業を行った結果、酸素と結合して素材表面に酸化皮膜を生じさせてしまうこともデメリットです。

さらに、熱を加えて冷やすことで熱膨張と収縮といった過程が挟まれてしまい、素材の寸法精度が本来の設計よりもやや落ちる点を考慮しなければなりません。

SPCC（冷間圧延鋼板）

SPCC（冷間圧延鋼板）は圧延加工の際に加熱せず、室温環境や常温下で鉄鋼材を引き延ばした金属素材です。当然ながら、鉄鋼材に物理的なエネルギーを加えて加工するため、完全に鉄鋼材の温度上昇を防ぐことはできません。しかし、加熱工程を必要とするSPHCと比較すれば低温下で作業できることがポイントであり、一般的には600度以下の作業温度が目安となります。

SPCCも板金加工の鉄鋼材として汎用的に採用されます。

SPCCのメリット

SPCCのメリットは、まず加熱用の設備や環境が不要という点です。また、SPHCのように高温下での酸化皮膜形成を予防しやすく、素材の表面が滑らかで光沢を得やすいというメリットも重要です。

熱膨張と収縮といった過程を経ないため、最初に想定している寸法と、仕上がりの素材の寸法に誤差が生じにくいといったこともメリットとなります。

SPCCのデメリット

SPCCのデメリットはまず、加熱によって鉄鋼材を加工しやすい状況に置かないからこそ、圧延加工に必要な物理エネルギーが増大するという点が挙げられます。そのため、SPHCと同程度のマシンパワーではSPCC加工を施すことができません。

また、SPCCでは加工硬化が発生する可能性があるといったこともデメリットです。もしも加工硬化が発生した場合、改めて焼き鈍しなどの熱処理工程を経なければならず、素材製造や加工の手間が増える可能性もあるでしょう。