構造

地球の誕生~炭素鋼と合金鋼の違いは?~

鋼材

建築士試験において知ってた方がいいかな(笑)。

ちょっと気楽に書いてみたかっただけなんです(笑)。

ふと思いません?・・・地球ってどうやって出来たんだろうと・・・。

興味ないしぃ~っと言う方も、いやっ、知ってるしぃ~っと言う方もまぁ、たまにはこんな記事を読んでみるのもいいかも。

頑張って、最後は建築士試験に出題された問題に(無理矢理にでも)繋げていきますので(笑)。

約138億年前にさかのぼって・・・。

まぁ、誰も知っている人はいないので、定かではないのですが、約138億年前に起こったと言われている大爆発の「ビックバン」。

そこから、塵と石が引力によって集まって出来たのが、「地球」。

誕生したのは、46億年と言われています。

そして、35億年前に誕生した初めての生物「バクテリア」がコロニー(集落)を作って、光合成をして酸素を作って、酸化した鉄分が蓄積して鉱石を作っていくといった何とも不思議なもんで・・・。

このコロニー・・・ストロマトライトっと言われていてこの生物たちがいなければ、今のような生物が生きれるような星になってなかったと言われています。

今でもこのストロマトライトはオーストラリア見かけることができます。

だから、鉄って不思議だなぁ~っと思っている訳なんです。

だからと言って「鉄骨構造」は、正確には「鉄」では出来ていないんです。

「鋼材」で出来ているんですね♪。(何か揚げ足を取ったような表現ですが・・・w)

鋼材とは?

鉄と炭素を合わせたものが「鋼材」です。

一般的には、「炭素鋼」と言われていて、炭素量の違いで「軟鋼」や「硬鋼」のように、まるでテニスの「軟式」や「硬式」のような言葉で分けられたりしています(笑)。

「炭素」の役割としては、多かったら鋼材は「硬く」なるけど、粘らなくなっちゃうので刀や包丁だったら、ある程度の力をかけたらポキッと折れると困りますもんね。

なので、バランスがとても重要となります。

そこで、その「炭素鋼」にサプリ的な鋼材にとって良いものをすこぉ~し加えたものが、「合金鋼」っと言って、たくさんの種類があります。

炭素鋼にとってイイものは・・・。

  1. ニッケル
  2. クロム
  3. マンガン
  4. ケイ素などなど・・・。

ちなみに「ケイ素鋼」っというのも存在するのですが、これは鉄に炭素の代わりに「ケイ素」を混ぜているので、ある意味鋼材の仲間ではないので、「ケイ素鉄」っと呼ばれたりしています・・・まっ、試験に出ないので余談ですが(笑)。

では、次は逆に入ってない方がいいよねぇ~っというものを2つ。

  1. リン(P)
  2. 硫黄(S)

厳密には、加工性を上げるためにわざと入れたりするのですが、基本的には入っていない方がいい2つと覚えてくださいね。

あれだねっ、あれっ。

元素記号の覚え方、覚えていません?。

「すいへい りーべ ぼくのふね ななまがり しっぷす(PS) くらーくか」のこの部分ですね♪。

てことで、ここでひとつ問題を。

一級建築士試験の平成23年度の問題より

リン(P)や硫黄(S)は、鋼材や溶接部の靭性を改善するために添加される元素であり、多いほうが望ましい。

「すいへい りーべ ぼくのふね ななまがり しっぷす(PS) くらーくか」の「P」と「S」ですね。

炭素って何をイメージします?

実は炭素って、身近なもので色々と形を変えているんです。

熱を加えるほど固くなる炭素。

例えば、「えんぴつ」の芯も「鉛の筆」と書くだけあって鉛かなぁ~っと思うけど、実はこちらも炭素。

で、一番硬い炭素の仲間では「ダイヤモンド」も炭素から出来ているんです。

初めて知った時は「へぇ~!」ってビックリしました。

では、その辺りの問題を2問っ♪

一級建築士試験の平成18年度の問題より

鋼材に含まれる炭素量が増加すると、鋼材の強度、硬度は増加するが、靭性・溶接性は低下する。

サク
サク
これは、正しい枝だからそのまま知識として頭にいれておくといいね♪

もう1問は、過去に3回くらい登場した常連問題っ。

全く一緒の問題・・・いやぁ~、正確には微妙に表現が違うので、平成30年度を代表として載せておこうっと。

一級建築士試験の平成30年度の問題より

鋼材は、一般に、炭素含有量が多くなるほど、破断に至るまでの伸びが小さくなる。

サク
サク
多くなったら硬くはなるけど、粘らなくなっちゃうからねっ。これも正しい枝だね。

さいごに

地球の誕生とか人類の誕生とか、どうして恐竜がいなくなったとか最近、興味がありまして・・・(笑)。

無理矢理、建築士の知識にくっつけたかっただけなんです。

どこからやってきたかわからないバクテリアのおかげで酸素ができ、オゾン層が形成して、悪い紫外線が入ってこなくなって、こうやって色々な生物が生きている訳なんだなぁ~っと思うとこうやって生きていることも不思議だなぁ~っと思ってしまいます。

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