素形材（そけいざい）メーカーとは、「素材をかたちあるものに造形して部品を作るメーカー」のことです。

具体的には「鋳造（ちゅうぞう）メーカー」、「鍛造（たんぞう）メーカー」、「金属熱処理メーカー」などがあります。

いかにも町工場っぽくて「地味なことをやってそう」と思うかもしれませんが、働いてみたいと思えてくる魅力がたくさんあります！

もしものづくりに興味がある、就職先選びで悩んでいる方がいたら、素形材メーカーを視野に入れることをおすすめします！

本記事では、そのことについて詳しく解説しています。ぜひ最後までご覧ください！

ひろ

素形材メーカーで働く現役の材料エンジニアが、素形材メーカーの魅力を伝えます！

素形材メーカーとは？

素形材（そけいざい）メーカーとは、「素材をかたちあるものに造形して部品を作るメーカー」のことです。

さまざまな造形法を利用し、主に鉄やアルミなどの金属素材を加工して部品を作っています。

ここでいう加工とは、素材を削って形をつくる「切削（せっさく）加工」とは違います。

材料の流動性を利用し、熱や力を加えることによって素材を変形させる加工のことをいいます。一般的に「成形加工」と呼ばれます。

例えば、代表的な造形法の一つに「ダイカスト」があります。

ダイカストとは、金型の中に溶けた金属を高速で圧入し、部品を型どる造形法のことです。古典的な造形法である「鋳造（ちゅうぞう）」が進化した造形法です。

これと似た造形法に「粉末冶金（ふんまつやきん）」があります。

粉末冶金とは、粉末にした金属を金型に入れて圧縮し、その後焼き固めて部品を作る造形法です。超硬材質の部品を作れるという特徴があります。

その他には「鍛造（たんぞう）」や「金属プレス」などの造形法があります。いずれの方法も金属素材に圧力を加えて変形させ、目的の形状をもつ部品を作ります。

素形材メーカーは、これらの造形法を活用してさまざまな部品を作っているメーカーです。

素形材メーカーによって作られた部品は、自動車メーカーや電機メーカーなどに供給されます。そこで部品が組み立てられ、製品が完成します。

つまり素形材メーカーは、完成品メーカーが必要とする形状や性質の部品をサポートする役割を担っています。

素形材メーカーが作る優れた部品がなければ、性能のよい自動車や家電を作ることができません。

日本のものづくりは素形材メーカーの技術力にかかっており、素形材メーカーがいなければものづくり産業が崩壊してしまう危険性すらあります。

素形材メーカーがそれほど重要な存在であることを知っていましたか？

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2025.06.08

素形材メーカーで働きたくなる魅力

素形材メーカーには、どのような魅力があるのでしょうか。

一番の魅力は、完成品の高性能化に貢献していることです。その完成品の代表例が、自動車です。

日本製の自動車は壊れにくいことで知られています。耐久性があり、長距離走行しても壊れにくく、世界各国から圧倒的な信頼を得ています。

また、安全性能、環境性能、快適走行性能にも優れ、その性能の高さは世界トップクラスです。

それらの性能の高さは、素形材メーカーが作る高品質な部品が実現しているといっても過言ではありません。

例えば日本のダイカストメーカーは、高品質で超精密なエンジン部品を作る技術力があります。

日本製のダイカスト・エンジン部品は、海外製のものと比べると材料上の欠陥が少なく、なおかつ精密に作られています。

これがエンジンの性能を強化し、高い信頼性や環境性能をもった自動車を実現しています。

他にも日本の金属プレスメーカーは、プレス成形が難しい素材をプレス成形する技術力をもっています。

具体的には、ハイテンと呼ばれる超高強度な鋼材を割れないように、なおかつ精密に曲げる技術をもっています。

この技術により、軽量でありながら高強度の部品を作ることができます。これが自動車の衝突安全性能と環境性能の向上に役立っています。

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2025.01.05

このように、素形材メーカーの技術力は完成品の高性能化に大きく貢献しています。

素形材メーカーで働く人は、それが「仕事のやりがい」となっています。そのようなやりがいを感じてみたくありませんか？

素形材メーカーで働くべき理由

もしものづくりに興味があり、就職先選びで悩んでいるなら、素形材メーカーを候補に入れましょう。

その理由を３つ、詳しく解説します。

① 国が後押ししているから

日本政府は、素形材産業が日本のものづくり競争力に重要な役割を果たしていると認識しています。

そして「素形材産業ビジョン」と呼ばれる政策を策定しており、素形材産業の維持・強化を後押ししています。

素形材産業ビジョンでは、2040年までに高付加価値分野への素形材品需要を増やすことなどを掲げています。

また、金属積層造形などの新しい造形技術の開発を支援しています。そのために、若い人材を取り込むことも積極的に行っています。

このように政府が後押し、さらには人材を求めているのに素形材メーカーで働かない手はないでしょう。

② 脱３Ｋが進んでいるから

３Ｋとは、「きつい」、「汚い」、「危険」の頭文字をとったものです。

労働環境が厳しい職場を揶揄する言葉であり、かつて素形材メーカーも３Ｋ職場と呼ばれていました。

鋳造メーカーを例にとると、作業員は粉塵まみれになり、火の粉を浴びながら作業することが当たり前で、劣悪な環境そのものでした。

いまでは業界全体で作業環境の見直しが進められており、多くの素形材メーカーが「脱３Ｋ」に取り組んでいます。

工場は粉塵が飛散しないように改善され、クリーン化が進んでいます。ロボットの導入により、危険をともなう作業が自動化されているところもあります。

これにより素形材メーカーは快適な職場へと変わってきており、誰もが安心して働くことができます。

③ 女性でも働きやすいから

ここまでご覧になって、素形材メーカーは男の職場というイメージをもった女性も多いかと思います。

ものづくりに興味・関心があったとしても、自分には難しい世界と感じる方もいるでしょう。

しかし、素形材メーカーでは女性社員を積極的に採用しているところが多くあります。

素形材メーカーに限らず、製造業界では人手が不足していることから、女性であっても貴重な人材となっています。

そこで素形材メーカー各社は、先ほど解説したような「脱３Ｋ」や「作業の自動化」などを進め、女性でも働きやすい職場を目指してきました。

実際、多くの女性従業員が活躍している素形材メーカーがたくさん見受けられます。

また「育児休業制度」や「子の看護休暇制度」などの取得に寛容的な素形材メーカーが多く、子育てと仕事を両立しながら働くことができます。

ものづくりに興味・関心がある女性の方は、ぜひ素形材メーカーに挑戦されてはいかがでしょうか。

おわりに

本記事では「素形材メーカーの魅力」や「素形材メーカーで働くべき理由」について解説してきました。

素形材メーカーの重要性や魅力、取り組みを知っていただけたのではないでしょうか。

就職活動、転職活動をされている方の就職先選びの参考になれば幸いです。

なお本サイトでは、ものづくり業界に従事する方・したい方の支援も行っています。

ぜひ以下のページもご覧ください。

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2025.01.25

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この国の製造業が「素形材（そけいざい）産業」によって支えされていることをご存じですか？

日本製の自動車や家電などの製品は品質や性能が高く、世界で高く評価されています。

日本の高品質・高性能な製品は、素形材産業が手がける素形材があってこそ実現しています。素形材産業なくして、日本の製造業は成り立たないと言っても過言ではありません。

素形材産業はそれほど重要な産業ですが、その存在はあまり知られていません。ものづくり業界に興味がある人ならば、ぜひとも知ってもらいたい産業です。

そこで本記事では、素形材産業とはどのような産業なのかを詳しく解説しています。

もしあなたが就職先選びに悩んでいるなら、就職先選びの参考となる内容となっています。ぜひ最後までご覧ください！

ひろ

現役のエンジニアである筆者が、あなたの就活・転職活動を支援します！

素形材産業とは？

素形材産業とは、一体どのような産業のことなのでしょうか。

そのことを詳しく知る前に、「日本の産業構造」について見ていきましょう！

日本の産業構造について

日本の産業構造は、川の流れになぞらえて大きく「川上」、「川中」、「川下」に分けることができます。

川の上流である川上で「製品のもと」が作られ、川下に行くにつれて製品が出来上がっていくイメージです。

• 川上・・・製品のおおもととなる素材を作る産業。主に鉄鋼業と非鉄金属業があり、鉄鋼、アルミなどの素材を製造して川中に提供する。

• 川中・・・製品の一部となる部品を作る産業。川上が作った素材を使って部品を製造し、川下に提供する。

• 川下・・・最終製品を作る産業。川中が作った部品を組み立て、自動車や産業機械などを製造する。

日本の産業はこのような構造で成り立っており、川上から川下のメーカーへ順に素材や部品が提供されていく体制が出来上がっています。このような体制を「サプライチェーン」と言います。

このような産業構造の中で、川中に位置する産業が「素形材産業」です。

筆者

素形材産業は「国内総出荷額約9.7兆円」、「従業者数約41万人」、「約1.8万事業所」を有する一大産業なんです！

素形材とは？

素形材とは、熱や圧力によって素材のかたちを変形させ、機能的なかたちにした材料のことです。

自動車にしろ家電にしろ、どんな製品も「素材」から作られています。

素材には「鉄鋼」、アルミやチタンなどの「非鉄金属」、「セラミックス」、「ゴム」、「プラスチック」などがあります。それらの素材は、川上産業である「素材メーカー」が製造しています。

素材は最初、ただの「板」や「角材」です。そのため、製品を作るには、素材を必要な形に「成形」する必要があります。

機械を使用し、素材を変形させたり、加工したりします。ときには素材に熱処理を加え、強度があるものにします。

そうやって作られた製品（多くは部品の状態）が「素形材」であり、それを行っているのが「素形材産業」です。

ちなみに、自動車をはじめとした多くの製品に使われている素材は「鉄鋼」となります。そのため、素形材の主役は鉄鋼であり、多くの素形材メーカーは鉄鋼を用いて素形材を作っています。

ものづくり業界にかかわるなら、鉄鋼の知識をもっておくとよいです。鉄鋼がどのような材料であるかは以下の記事で詳しく解説していますので、ぜひご覧ください！

どんな材料？なぜ使われる？意外と知らない鉄鋼のことを詳しく解説！

ビル、橋梁、発電プラントなどの社会インフラから自動車、家電、食器といった身近なものまで、あらゆる場所やものに鉄鋼（てっこう）が使用されています。鉄鋼に対して「硬い」「重い」などのイメージをお持ちだと思いますが、鉄鋼とは一体どのような材料なのでしょうか。また、なぜ鉄鋼が多くの場所やものに使用されている...

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2024.12.14

ここまでのまとめ

まとめると、素形材産業とは「素材に変形や加工などを施し、素形材と呼ばれる製品を作り出す産業」のことです。

「技術者」や「技能者」と呼ばれる人たちが技術を駆使し、目的の形状や性能をもった製品を作ります。

なお、「素形材を作るのに必要な機械や装置などを生産する産業」も素形材産業に含まれます。

筆者

目的の製品を作るために「素材を変形させる」、「素材を強くする」。それを行っているのが「素形材産業」です！

素形材産業の重要性

現在、素形材産業が作っている製品のうち、約７割は自動車産業向けの製品となっています。

自動車産業と言えば、国内総出荷額112.7兆円の超巨大産業（2022年時点）です。自動車を生産して海外に多く輸出し、日本の経済を下支えしています。

具体的な自動車メーカーを挙げると、「トヨタ」や「ホンダ」などが挙げられます。誰もが知る世界的な自動車メーカーであり、高性能な自動車を生み出し続けています。

自動車産業が高性能な自動車を作れる理由は、各パーツの品質や性能が優れているためです。

パーツは高い寸法精度で作られ、耐久性がある材質に仕上げられ、品質が徹底的に作りこまれています。それを実現しているのが、まぎれもなく「素形材産業」です。

つまり、素形材産業の支えなしに、自動車産業が高性能な自動車を作ることはできません。素形材産業の支えがあってこそ自動車産業が成り立ち、この国の経済が潤っています。

素形材産業によって支えられている川下産業は、自動車産業以外にもたくさんあります。

このように、素形材産業は多くのものづくり産業を支える「サポーティング・インダストリー」として機能しています。

そして、最終製品の高い品質や性能の実現に貢献しています。まさしく縁の下の力持ちと言える存在です。

筆者

素形材産業がなければ「高品質・高性能な製品」を生み出せないため、素形材産業は超重要な産業です！

素形材産業の種類

素形材産業には、多くの種類の産業があります。

それぞれ異なる工法を活用し、素形材を手がけています。

豊富な工法が多様な形状や材質の素形材を生み出し、最終製品の品質や機能性向上などに寄与しています。いわば素形材産業は引き出しが多い産業であり、それが素形材産業の魅力と言えます。

具体的にどのような産業があるのか、見ていきましょう！

① 鋳造（ちゅうぞう）産業

鋳造産業とは、鋳造品を生産する産業のことです。

鋳造とは、「溶かした金属を型に流し、冷やし固めて製品を造形する工法」のことです。

鋳造品は別名「鋳物（いもの）」と呼ばれており、鋳鉄（ちゅうてつ＝炭素量が多い鉄のこと）を素材としたものが鋳物の代表格となっています。

ステンレス鋼、アルミ（アルミ合金）、銅（銅合金）などを素材とした鋳物の生産も行われており、これらは自動車、工作機械、建設機械などに欠かせない製品となっています。

鋳造の歴史は大変古く、古代の日本では鋳造によって大仏やお寺の鐘などが作られてきました。驚くことに、日本には江戸時代から続く鋳造メーカーも存在します。

鋳造産業は古くて地味な産業だと思われがちですが、中には「精密鋳造技術」をもち、世界から注目される鋳造メーカーもあります。

筆者

日本の鋳造産業は高品質なものを作れる技術力があり、その技術力は世界でもトップクラスです！

② ダイカスト産業

ダイカスト産業とは、ダイカスト製品を生産する産業のことです。

ダイカストとは、「溶かした金属を精密な金型に圧入し、造形する工法」のことです。

ダイカスト製品は鋳造品（鋳物）に比べて表面の肌質がきれいで、寸法精度が高いという特徴があります。

ダイカスト製品はアルミ合金素材のものが主流で、自動車、オートバイ、電気・電子機器などの部品に使われています。

ダイカストは1830年代にアメリカで開発されたとされており、日本では昭和初期にダイカストの工業化が始まりました。

その後ダイカスト産業は大きな成長を遂げ、それにともなって日本のダイカストメーカーは技術力を向上させてきました。日本のダイカスト製品は海外の製品に比べ、欠陥が少ないとされています。

筆者

近年は、自動車の車体をダイカストマシンで一体成形する「ギガキャスト技術」が注目されています！

③ 粉末冶金（ふんまつやきん）産業

粉末冶金産業とは、粉末冶金製品を生産する産業のことです。

粉末冶金とは、「金属の粉末を金型に入れて押し固め、焼結（しょうけつ）して造形する工法」のことです。焼結とは、焼いて粉末どうしを結合することです。

粉末冶金法は、他の工法では作れない材質の部品を作ることが可能です。そのため、自動車部品を中心に、家電や情報機器などの部品、超硬工具などに使われています。

使われる素材は鉄系のものが主流ですが、銅、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデンなどの素材も一部で使われています。

粉末冶金の歴史は古く、古代ヒッタイト時代には粉末冶金法で武器を製造していたと言われています。日本においても、古代から砂鉄を用いた粉末冶金法で日本刀が作られてきました。

日本の粉末冶金産業は、世界的に見ても高い技術レベルをもっています。しかし全国的に事業所数が少ないため、貴重な産業となっています。

筆者

粉末冶金法は他の工法と比べて材料ロスやエネルギー消費が少なく、環境にもやさしい工法です！

④ 鍛造（たんぞう）産業

鍛造産業とは、鍛造品（鍛工品）を生産する産業のことです。

鍛造とは、「素材をハンマーまたはプレスで叩き、変形させることで目的の形状に成形する工法」のことです。

鍛造品は鋳造品などと比べて強度が優れることから、自動車、航空機、産業機械など、高い安全性が求められる製品の部品に多く使われています。

素材は鋼（はがね）が多く、鋼でできた鍛造品は「鍛鋼品（たんこうひん）」と呼ばれています。アルミ（アルミ合金）や銅（銅合金）の鍛造品も多く作られています。

鍛造産業は、かつて刃物や日本刀などを作っていた「鍛冶屋（かじや）」がルーツとなっています。鍛造品の素晴らしさは、決して折れない日本刀が物語っています。

日本の鍛造メーカーは、高品質な鍛造品を川下産業に安定供給できる強みをもっています。その品質力・対応力は、世界一の水準にあります。

筆者

鍛造メーカーが生産する「高品質な鍛造品」が、最終製品において高い安全性を実現しています！

⑤ 金属プレス産業

金属プレス産業とは、金属プレス製品を生産する産業のことです。

金属プレスとは、「プレスによって金属板を曲げたり、絞ったり、打ち抜いたりして目的の形状を造形する工法」のことです。

板から部品を成形したいときに適した工法であり、自動車部品、電気通信機器、事務用機器など、多くの製品に金属プレス製品が使われています。

使われる素材は、鉄鋼やアルミ（アルミ合金）が多くなっています。近年ではマグネシウム素材の採用も増えています。

金属プレス法は単純そうな工法に見えますが、使う素材によっては成形中に「割れ」、「寸法の戻り（スプリングバック）」などが発生します。それをいかに無くすかが、金属プレス技術の見せ所となっています。

日本の金属プレス産業は世界に誇れる高い成形技術をもっており、新しい技術の開発にも取り組んでいます。

筆者

日本の金属プレス産業は、「高強度鋼板（ハイテン）」をプレス成形する技術で世界一の技術をもっています！

⑥ 金型産業

金型産業とは、金型を生産する産業のことです。

金型とは、「素材を成形するための金属製の型」のことです。

素材をはさんで加圧することで、金型の形がそのまま素材に転写される仕組みです。身近な例で言うと、「たい焼きを焼く型」がそうです。

ここまでに紹介したどの素形材産業においても、金型が活用されています。素形材産業にとって金型は必要不可欠なツールであり、あらゆる製品が金型によって生産されています。

金型の出来が製品の出来に直結するため、金型の「設計」と「加工」には高い技術力を要します。そのため、金型メーカーにとって金型は「ノウハウの塊」であり、各社高い技術力をもっています。

近年は部品の微細化が進んでいることから、金型にも精密化が要求されています。これに対応できる日本の金型産業は、グローバル金型市場において強みとなっています。

筆者

金型産業は、素形材産業の中では鋳造産業に続く規模をもつ大きな産業です！

⑦ 金属熱処理産業

金属熱処理産業とは、金属製品を熱処理する産業のことです。

熱処理とは、「金属の性質を向上させることを目的に、金属に熱サイクルを与える処理」のことです。材料を高温に加熱したのち、水や油などに浸けて冷やす操作を行います。（焼き入れの場合）

熱処理は、金属の強度を上げたり、摩耗しにくくするなどの効果があります。そのため、強度が求められる自動車や産業機械などの部品に対して必ず熱処理が行われます。

熱処理は、製品の品質（機能性、安全性）を保証する重要な役割を担っています。

温度の条件が少しでも変わると目的の材質が得られないため、高い温度制御技術が求められます。日本の金属熱処理メーカーは高い技術力をもっており、品質の高い製品づくりを支えています。

筆者

日本の金属熱処理メーカーは、燃焼にともなうCO₂の発生を抑制する技術開発にも取り組んでいます！

⑧ 金属積層造形産業

金属積層造形産業は、金属積層造形品を生産する産業です。

金属積層造形とは、いわゆる「３Dプリンターによって目的の形状を造形する工法」のことです。

電子ビームやレーザによって金属粉末を溶融・凝固させ、一層ずつ積層しながら目的の形状をもつ製品を作ります。

金属積層造形法は、近年特に注目が高まっている新しい素形材工法です。造形可能な金属はステンレス鋼、チタン合金、ニッケル基合金、コバルト基合金など、豊富にあります。

金属積層造形品市場はまだ発展途上ですが、今後大きく成長する可能性を秘めています。

日本にはまだ専業の金属積層造形メーカーが少なく、世界に遅れをとっています。そのため、世界で覇権を取れるメーカーの出現が期待されます。

筆者

金属積層造形技術が発達すれば、これまで作れなかったものが簡単に作れてしまう可能性があります！

おわりに

本記事では「素形材産業とはどのような産業なのか」を解説してきました。素形材産業がこの国の製造業を支える必要不可欠な産業であることがお分かりいただけたと思います。

筆者自身も素形材産業でエンジニアの仕事に携わっていますが、仕事にやりがいがあり、日々達成感を感じています。

この達成感を、ぜひ本記事ご覧の方にも味わっていただきたいです。

素形材産業で働いてみませんか？そして素形材産業を盛り上げていきましょう！

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2025.06.08

鉄と炭素がある組成で混ざり合ったとき、どのような合金状態を作るか。それを教えてくれるのが「Fe－C系平衡状態図」です。

「これが何に役立つの？」と思うかもしれませんが、鉄鋼材料に関するものづくりにおいて重要なアイテムです。

また鉄鋼材料の特性を理解したいなら、Fe－C系平衡状態図を読めるようになることが不可欠です。

本記事では、Fe－C系平衡状態図の基礎知識や読み方について分かりやすく解説しています。鉄鋼材料の知識を深めることができますので、ぜひ最後までご覧ください！

ひろ

この記事は、現役の材料エンジニアが書いています！

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Fe－C系平衡状態図とは？

これが「Fe－C系平衡状態図（えふいー・しーけい・へいこう・じょうたいず）」です。

見るからにグラフの形をしていますが、縦軸には温度が書かれていますね。

横軸には炭素のパーセンテージが書かれており、グラフの中には直線やカーブなどが描かれています。

この図は一体、何を示している図なのでしょうか？

合金の状態を示している

まず、FeーC系平衡状態図の「Fe」と「C」はそれぞれ成分を示しており、「鉄」と「炭素」のことを意味します。

• Fe・・・鉄のこと
• C・・・炭素のこと

「系」は、外界（がいかい）から独立して１つの状態をとりえる物質の集合のことです。つまり、何らかの合金や化合物のことです。

そして「平衡状態」とは、物質の反応においてつり合いがとれ、それ以上変化しない状態のことを意味します。下の図のように、異なる物質どうしを混ぜて反応させたとき、反応しきった状態が平衡状態です。

つまりFeーC系平衡状態図は、次のことを示した図です。

鉄と炭素を混ぜ合わせると、鉄と炭素の合金となります。

このとき、合金がとろうとする物質的な状態は、合金の組成（＝炭素の濃度）や温度によって変わります。

ある組成や温度のときに合金がどのような状態をとるか、これを教えてくれるものが「FeーC系平衡状態図」となります。

なお、FeーC系平衡状態図では合金の状態を「相（そう）」という概念で見ます。

相（そう）とは？

相とは、化学的組成と物理的状態が均一な物質系の実体のことです。

英語では「フェーズ（Phase）」と言います。

相は基本的に「気相」、「液相」、「固相」の３つの形態に分類されます。

• 気相・・・気体の形をとる相
• 液相・・・液体の形をとる相
• 固相・・・固体の形をとる相

私たちが普段「液体」や「固体」と言っているものは、「物質の状態」を指します。

一方の相は「境界によってはっきりと区切られている物質そのもの」を指します。

例えば水と油を混ぜたものは、見た目の状態としては液体ですが、それぞれ分離しています。この液体中では「水の相」と「油の相」が存在することとなります。

また氷水の場合、氷の部分は「固相」で、水の部分は「液相」となります。氷水には組成が同じ２つの相が混在することとなります。

このように、相とは状態が物質的に均一な実体のことであり、合金の状態を知るときのカギとなっています。

鉄で起こる相転移

ある相が別の相に変わることを「相転移（そうてんい）」と言います。別名、「相変態（そうへんたい）」とも呼ばれます。

温度を変化させたときに鉄で起こる相転移について見ていきましょう。

鉄の融点は1536℃であるため、鉄を1536℃以上に加熱すると溶融し、液体となります。

液体となった鉄の温度を下げていくと鉄は固まっていき、鉄の相は液相から固相へと転移していきます。

固相に転移するとき、鉄の内部では自由に動き回っていた原子が規則的に配列し始め、いわゆる「結晶」を作ります。結晶の粒（結晶粒）が一つ一つ作られて固体の鉄となるため、鉄は結晶の集合体であると言えます。

さらに温度を下げていくと、1392℃と912℃でそれぞれ結晶構造の変化が起こります。このプロセスは、固相が別の固相に転移するプロセスとなります。

このように、溶融した鉄を冷やしていくと単に冷え固まるのではなく、相転移（結晶構造の変化）を繰り返しながら固まっていきます。

ここに炭素が溶け込んでいる場合、作られる相がちょっと複雑になります。どのような相を形成するかは本記事の後半で解説しますが、ともあれ、どのような相を作るかを教えてくれるものがFeーC系平衡状態図となります。

なお、FeーC系平衡状態図は、反応があくまでも平衡状態であるときの合金の状態を示しています。焼入れのように、反応が急速に行われた場合の状態は示していません。

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2024.12.14

Fe－C系平衡状態図が重要な理由

ここまで、「FeーC系平衡状態図とは “鉄と炭素の合金の状態” を示したもの」と解説してきました。

鉄と炭素の合金とは、まさしく「鉄鋼材料」のことを指します。

FeーC系平衡状態図は、目的の材質をもつ鉄鋼材料を得たいときの道しるべとなるため、重要なアイテムとなっています。

鉄鋼材料とは？

鉄鋼材料と言えば、現代のものづくりにおいて欠かせない重要な材料です。

硬さがあることから工具の材料として、また強靭性があることから自動車、機械、構造物などの部材として、その他幅広い用途に使用されています。

金属製品の約90%は鉄鋼材料から作られているとも言われています。

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2024.12.14

ここで驚くべきことを言うと、鉄そのものはまったく強度がありません。荷重が加わる場所に使おうものなら、すぐに折れ曲がってしまいます。

しかし、鉄に少量の炭素を加えることで鉄が硬くなり、強度が出ます。

炭素を加えすぎると逆に材料がもろくなりますが、適量の炭素を加えることで硬さや強度を調整したものが鉄鋼材料です。

鉄鋼材料の硬さや強度には、「相」や「結晶構造」が深く関係しています。

つまり、鉄鋼材料の材質を理解するには、どのような相や結晶構造が生じているかを見る必要があります。そのため、鉄鋼材料を扱う場面ではFeーC系平衡状態図を理解することが大切となっています。

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2024.12.14

Fe－C系平衡状態図が使われる場面

では、具体的にどのような場面でFe－C系平衡状態図が使われているのでしょうか？

例えば、次のような工程においてFeーC系平衡状態図が活用されています。

• 鉄鋼材料の成分設計
• 鉄鋼材料の熱処理
• 鉄鋼材料の溶接

鉄鋼材料の成分設計では、材料エンジニアが目的とする材質に応じた成分設計を行います。

例えば、成形性（曲げやすさ）を重視したやわらかい相をもつ材料を作りたいとき、Fe－C系平衡状態図からその相をもつ組成を導くことができます。

鉄鋼材料の熱処理を行うときも、FeーC系平衡状態図がよく活用されています。

熱処理は「熱サイクルを与えることによって材質を変化させる処理」ですが、熱サイクルによって生じる相転移を利用して材質を変化させています。

鉄鋼材料の溶接も材料に熱が加わる処理となるため、溶接後に生じる相を検討するためにFeーC系平衡状態図が活用されています。

Fe－C系平衡状態図の読み方

FeーC系平衡状態図の読み方について見ていきましょう！

縦軸は「温度」、横軸は「炭素濃度（%）」を示しています。

そして線で囲まれた領域は「その合金が平衡状態でとりえる相の範囲」を示しています。

高温域側には液相の領域が存在し、低温域側には固相の領域がいくつか存在します。それらの中間部には、液相と固相が混在する領域も存在します。

• 液相の領域・・・融液（L）
• 固相の領域・・・フェライト（α）、デルタフェライト（δ）、オーステナイト（γ）、α＋γ、δ＋γ、α＋セメンタイト（Fe₃C）、γ＋Fe₃C
• 液相と固相が混在する領域・・・L＋δ、L＋γ

実際にこれを活用するときは、検討したい炭素濃度のところで縦線を引きます。そして縦線をたどり、温度ごとにどのような相が存在するかを見ます。

例えば炭素濃度が１％の融液を冷却させたとき、どのような相が現れるかを見てみましょう。

融液の温度が下がると「液相線」と呼ばれる線に到達し、液相の中から「オーステナイト」と呼ばれる固相が晶出（しょうしゅつ）し始めます。

そこから温度が下がるにつれて固相の量は増えていき、「固相線」と呼ばれる線に到達すると、相は完全な固相（オーステナイト一相）となります。

さらに温度が下がると「A_cm線」と呼ばれる線に到達し、オーステナイトの固相の中に「セメンタイト」と呼ばれる固相が析出（せきしゅつ）します。そこから温度が下がるにつれ、セメンタイトの量は増えていきます。

炭素濃度が0.77%以下の場合は、同じ温度域に「A₃線」と呼ばれる線が存在します。A₃線を通過した場合は、オーステナイトの固相から「フェライト」と呼ばれる固相が析出することとなります。

さらに727℃まで温度が下がると、「A₁線」と呼ばれる線に到達します。A₁線は共析（きょうせき）が生じる線であり、残っていたオーステナイトがフェライトとセメンタイトに変態します。

A1線を通過したときに生じた相が、最終的に室温で現れる相となります。このとき炭素濃度が増えるにつれ、相の中に現れるフェライトの量は少なくなります。

なお、A₃線とA_cm線が交わる点のことを「共析点」と言います。

共析点は炭素濃度が0.77%の地点であるため、炭素濃度が0.77%の鋼は「共析鋼」と呼ばれます。炭素濃度が0.77%より低い鋼は「亜共析鋼」、0.77%より高い鋼は「過共析鋼」と呼ばれます。

FeーC系で見られる相の性質

先ほどの図の中で解説したように、FeーC系平衡状態図には多くの相が存在します。

それぞれ構造や性質が異なり、これが材料の機械的性質に影響を与えます。

それぞれの構造や性質を以下に解説します。

フェライト（α）

フェライトは、910℃以下の範囲に現れる鉄の固相です。記号では、α（アルファ）と書かれます。

結晶構造は体心立方構造（bcc）を取り、炭素をごく微量固溶できます。固溶できる最大炭素量は、727℃で0.02%となります。

フェライトは純鉄が室温で示す相でもあり、軟らかくて展延性があるのが特徴です。鋼の加工性を生むカギとなっています。

デルタフェライト（δ）

デルタフェライトは、1392～1536℃の範囲に現れる鉄の固相です。記号では、δ（デルタ）と書かれます。

結晶構造は、体心立方構造（bcc）を取ります。1494℃で最大0.1%の炭素を固溶できます。

デルタフェライトは高温域でのみ現れる相であり、室温では他の相に変態するため、鋼の材質に影響しません。

オーステナイト（γ）

オーステナイトは、710～1494℃の範囲に現れる鉄の固相です。記号では、γ（ガンマ）と書かれます。

結晶構造は面心立方構造（fcc）を取り、多くの炭素を固溶できます。固溶できる最大炭素量は、1147℃で2.14%となります。

オーステナイトは710℃以上で現れる相であり、室温では他の相に変態します。しかし、オーステナイト状態のときに固溶した炭素量が室温で現れる固相の性質に影響するため、オーステナイトは特に重要な固相となっています。

セメンタイト（Fe₃C）

セメンタイトは、1147℃以下（炭素濃度が2.14%以下の鋼では727℃以下）で現れる金属化合物です。

セメンタイトは板状の結晶で、展延性がありません。硬く、もろい性質をしています。室温では、フェライトと共存してパーライト組織を形成します。

パーライト

パーライトは、727℃以下で現れる組織です。

非常に薄い板状のフェライトとセメンタイトが、交互に並んだ形態をとっています。

炭素濃度0.77%では、金属組織が全てパーライトとなります。

おわりに

本記事では、FeーC系平衡状態図の読み方について解説してきました。お分かりいただけましたか？

筆者は学生時代に受けた材料講座の中で、FeーC系平衡状態図の構成を細かく覚えさせられた記憶があります。

しかしこれがきっかけで金属材料を面白いと感じるようになり、金属材料の道を志すようになりました。

この記事を読んだ方の中にも、そのように感じてくれた方がいましたら嬉しい限りです。

なお、本記事だけではよく理解できなかったという方は、ぜひ専門書を読んで勉強されることをおすすめします。

おすすめの書籍を以下に紹介しておきます。

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金属製の部品がある時間経過後に突然破壊する現象として「遅れ破壊」が知られています。

遅れ破壊は高強度鋼で起こりやすく、過去には高力ボルトで多発した事例があります。

昨今、部材軽量化などの観点から機械や構造物に高強度鋼を使用するケースが増えています。大きな事故を発生させないために、エンジニアは遅れ破壊について知識を持っておくことが大切です。

本記事では、遅れ破壊のメカニズムや対策方法などについて詳しく解説しています。ぜひ遅れ破壊について知識を取り入れていってください！

ひろ

この記事は、現役の材料エンジニアが書いています！

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遅れ破壊とは？

遅れ破壊とは、材料や部品がある時間経過後に突然破壊する現象のことです。

その名の通り、材料や部品を使用し始めてから遅れて破壊がやってくるため、遅れ破壊と呼ばれています。英語では「Delayed Fracture」と呼ばれます。

金属材料の破壊は普通、材料に急速な衝撃荷重が加わったときや、変動荷重によって疲労したときなどに起こります。

後者の破壊は「疲労破壊」と呼ばれており、金属材料の代表的な破壊現象として知られています。材料に繰り返し変動荷重が加わることで材料の弱い部分からき裂が発生し、き裂が広がることで起こります。

遅れ破壊と疲労破壊はどちらも時間が経ってから生じるため、似ている現象と言えます。

しかし大きな違いは、遅れ破壊は静的な負荷条件で生じるという点です。

材料に負荷している荷重が一定で変動性がないのに、材料がもろくなって突然破壊します。そのため、遅れ破壊は別名「静的疲労破壊」とも呼ばれています。

どんな部品で起こる？

遅れ破壊は、高強度鋼を使用した部品で起こりやすい現象です。

遅れ破壊が起こりやすい部品として有名なものが、橋梁や建築物において部材どうしを接合するために使用される高力ボルトです。

高力ボルトの遅れ破壊では、締め付け後、数か月～数年経ってから突然破壊します。ボルトの頭部首下やナットとの境界部などからポッキリと折れてしまいます。

遅れ破壊を起こした箇所は、脆性（ぜいせい）的な破壊を生じています。

つまり、材料がガラスのようにもろくなって破壊したことを意味します。

また破壊を生じた箇所には、腐食した痕跡がよく見受けられます。

そのため、遅れ破壊は腐食によって生じるものと思われがちです。しかし、腐食は遅れ破壊の直接の原因ではありません。

のちほど詳しく解説しますが、腐食などによって生じた水素の侵入が深く関与しています。

過去には遅れ破壊が相次いだことにより、製造や使用が禁止となった高力ボルトもあります。遅れ破壊が原因でF13Tの製造が禁止となった話はあまりにも有名です。

近年は、自動車用ハイテンにおいて遅れ破壊の発生が懸念されています。

ハイテンとは高い引張強さをもつ鋼板のことであり、薄くて軽いのに高い強度を誇ります。車体を軽量化できるため、燃費の向上とCO₂の削減に効果的な材料として多くの自動車に採用されています。

いま自動車業界では、燃費の向上を図るためにハイテンの高強度化が進んでいます。1,500MPa級の超高強度のハイテンも登場しており、遅れ破壊の懸念も高まっています。

ハイテンについては以下の記事で詳しく解説していますので、ぜひあわせてご覧ください。

【スーパー鉄鋼材料】ハイテンとは？どんな材料なのか徹底解説！

「ハイテン」と呼ばれる高機能材料を知っていますか？あまり聞いたことがないかもしれませんが、ハイテンは身近な“あるもの”に欠かせない材料であり、社会課題の解決に大きく貢献しています。また日本はハイテンで世界最高水準の技術力を持っており、他国を圧倒しています。しかし、その凄さは一般にはあまり知られていま...

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2025.01.05

高力ボルトやハイテンに限らず、使用中に遅れ破壊が発生すると大きな事故につながりかねません。そのため、遅れ破壊が起こりやすい部品に対しては遅れ破壊対策を講じることが必要です。

知らなかったでは済まされない事態が起こらぬよう、高強度鋼を扱うエンジニアは遅れ破壊に対する知識を持っておくこと大切です。

遅れ破壊が起こる条件

一般的に遅れ破壊は、３つ要素が重なったときに起こるとされています。

３つの要素とは、「材料・応力・環境」です。これらの要素が相互的に作用することで遅れ破壊が起こります。

より具体的に言うと、次の３条件が当てはまるときに遅れ破壊が起こります。

• 材料が高強度である（材料）
• 材料に荷重が負荷している（応力）
• 材料中に水素が存在する（環境）

詳しく見ていきましょう。

① 材料が高強度である

遅れ破壊は、材料の強度が高いものほど起こりやすいという特徴があります。

具体的には、引張強さが1,200MPa以上の鋼材において遅れ破壊の発生リスクが高まります。

下の図は、各種鋼材の引張強さと遅れ破壊の影響を示した図です。引張強さが1,200MPa程度までは遅れ破壊の影響が生じませんが、1,200MPaを超えると急激に遅れ破壊の影響が生じることが分かります。

1,200MPa以上の引張強さをもつ鋼材には、焼入れを行ったクロムモリブデン鋼（SCM）、ニッケルクロムモリブデン鋼（SNCM）、マルエージング鋼などがあります。

また高強度の部類に入る部品としては、高力ボルト、PC鋼材、ハイテンなどが挙げられます。

② 材料に荷重が負荷している

遅れ破壊は、材料に荷重が負荷しているときに起こります。

運用中の機械や構造物では、材料には常に荷重が負荷しています。先ほど例を示した高力ボルトで見ると、高力ボルトは締め付け中に引張荷重が負荷しています。

荷重が動的で変動性があるときは、材料は繰り返し荷重を受けることによって疲労し、疲労破壊します。一方の遅れ破壊は、荷重が一定状態の静的荷重のときに起こります。

また、通常時の破壊応力（引張強さ）よりもはるかに低い応力で破壊します。

③ 材料中に水素が存在する

遅れ破壊が起こる条件の中でもっとも特徴的と言えるのが、この「材料中に水素が存在すること」です。

遅れ破壊の一番の原因は「水素」と言っても過言ではありません。

水素は材料の外部から侵入し、材料の内部にとどまります。内部に水素があると材料はもろくなり、そこに荷重が負荷すると遅れ破壊が生じます。

水素によって遅れ破壊が生じるメカニズムは、以下に詳しく解説します。

遅れ破壊の発生メカニズム

遅れ破壊は、材料内に侵入した水素が材料をもろくすることによって起こるとされています。

金属にとって水素はとてもやっかいな存在です。金属内にたやすく侵入して金属をもろくし、劣化させます。

水素が金属をもろくする現象は「水素脆化」と呼ばれ、金属材料界隈ではよく知られています。

水素脆化については以下の記事で詳しく解説していますので、ぜひあわせてご覧ください。

【エンジニアなら知らなきゃまずい！】金属の水素脆化とは？

水素がもたらす金属の劣化現象として「水素脆化（すいそぜいか）」が知られています。水素脆化は、金属内部に水素が入り込むことで起こります。水素脆化を起こした金属は強度が低下するため、低い応力下で破壊を起こす危険性があります。日本ではいま水素利用社会の構築が進められていますが、金属設備が水素と接触する機会...

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2025.03.25

水素によって遅れ破壊が起こるメカニズムは、こうです。

①材料内に水素が侵入する
②水素が材料内で拡散し、応力集中部に濃化する
③応力集中部からき裂が生じ、進展する

このように、外部から侵入した水素が応力集中部に集まり、そこからき裂が発生・進展することで遅れ破壊が生じます。

ここで応力集中部とは、以下のような箇所が該当します。

• 穴（孔）
• 急激な形状変化部
• 溶接部
• 介在物、ボイドなどの材料欠陥部

ボルトでは頭部首下やねじ谷底が応力集中部となるため、き裂はたいていそこから生じて破壊します。

水素によってき裂が発生する理由は、水素が鉄同士の原子間結合力を低下させる、水素が局所的な塑性変形を促進するなど、学者によって色々な説が唱えられています。しかし、詳しいメカニズムはまだ解明されていません。

水素の侵入経路

ここまで読んで、「水素はいったいどこからやってくるの？」と疑問に思われたのではないでしょうか。

水素は、主に次の２つの経路で材料内に侵入します。

① 部品の製造工程で侵入する

１つ目は、部品の製造工程で水素が侵入するという経路です。

部品の製造時には、部品に対してさまざまな処理が行われることとなります。その中に水素の侵入が生じる処理があります。

代表的なものは、電気めっき処理です。

電気めっき処理は前処理工程を含めると、酸洗、電解脱脂、電気めっきの工程からなります。これらのいずれの工程においても水素が発生し、材料内に侵入します。

また、線材をボルトなどに圧造するさいに行われるりん酸亜鉛処理も水素侵入に影響をおよぼします。圧造後の熱処理時に材料が浸りんを起こし、遅れ破壊を助長させることが知られています。

このように、材料内に水素が侵入する可能性がある処理を行うさいは注意が必要です。

② 部品の使用中に侵入する

２つ目は、部品の使用中に水素が侵入するという経路です。

どうやって部品内に水素が侵入するかと言うと、主に腐食による侵入が挙げられます。

腐食とはいわゆる「サビ」のことですが、サビは金属に雨水がかかったときや、結露したときなどに生じます。

金属は腐食を起こすと、水素が発生します。そして発生した水素が材料の内部に侵入していきます。

そのため、雨水がかかりやすい場所や結露が発生しやすい場所などでは、遅れ破壊に注意が必要と言えます。

金属の腐食メカニズムについては次の記事で詳しく解説していますので、ぜひあわせてご覧ください。

エンジニアが知っておきたい金属材料の「腐食」と「耐食性」の知識

鉄鋼などの金属材料は構造用材料として優れた材料ですが、大きな欠点があります。それは、腐食を起こすということです。腐食が起こると材料は劣化し、強度低下をもたらします。機械装置や構造物などでそれが起こると破壊に至り、大きな事故につながる可能性があります。そこで重要になってくる材料の性質こそが“耐食性”で...

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2025.02.21

遅れ破壊の対策

高強度鋼の遅れ破壊を防止するには、どのような対策が有効となるのでしょうか。

ポイントとなる対策方法は、以下の通りです。

• 製造時の水素の侵入を阻止する
• 使用時の水素の侵入を阻止する
• 応力集中を阻止する
• 耐水素脆化特性が優れた材料を使用する

詳しく見ていきましょう。

① 製造時の水素の侵入を阻止する

遅れ破壊をもたらす主犯格は水素であるため、製造中の水素の侵入を阻止することが遅れ破壊対策に有効です。

電気めっき処理を行うときは、水素の侵入量をおさえるためにできるかぎり処理の時間を短くします。

電気めっき処理を行ったあとは、ベーキング処理を行います。ベーキング処理とは、材料中に侵入・拡散してしまった水素を除去するための熱処理のことです。部品を190～230℃の温度で4時間以上加熱します。

りん酸亜鉛被膜処理を行ったときは、熱処理前にりん酸亜鉛を除去します。もしくは、りんを含まない被膜剤を使用することで遅れ破壊の発生リスクを低減できます。

② 使用時の水素の侵入を阻止する

使用時に生じる部品の腐食は、水素の侵入をもたらします。そのため、使用時の腐食を防止することが遅れ破壊対策に有効です。

部品に結露が発生しないように通気をよくし、また、雨水などがかからないような構造とします。

表面塗装による防錆処理や、防水コーティングなどを行うことも水素侵入対策に有効です。

③ 応力集中を阻止する

遅れ破壊は応力集中部から生じるため、一箇所に応力が集中しない部品形状とすることが遅れ破壊対策に有効です。

例えば高力ボルトでは、頭部首下やねじ谷底に大きなアールを取り、応力集中しないようにします。

また、穴や切り欠きが生じない形状とすることも有効です。

④ 耐水素脆化特性が優れた材料を使用する

材料メーカーでは、耐水素脆化特性に優れた材料の開発が精力的に行われています。そのような材料を使用することが遅れ破壊対策に有効と言えます。

材料の耐水素脆化特性を確保するため、以下のような対策が取られています。

• 材料中の不純物（P、Sなど）を低減する
• Ti、Nb、Vなどの合金元素の添加によって結晶粒を微細化する
• Mo、Vなどの合金炭化物を析出させて水素トラップ能力を向上させる

これらの対策により、高強度鋼において侵入した水素を無害化することが可能となってきました。

メーカーの努力もあり、今では14T（1,400MPa級）の超高力ボルトが開発され、実際に使用されています。現在、18T（1,800MPa級）の高力ボルトの開発も進められています。

おわりに

本記事では、高強度鋼の遅れ破壊について解説してきました。

金属材料の構造や特性にかかわる話であったため、ちょっと理解しづらいと感じた方もいると思います。

ただ、ものづくりではこのように金属材料の知識が必要となる場面が多くあります。

もっと根本的に金属材料の勉強をしたいという方のために、おすすすめの書籍を紹介しておきます。ぜひ参考になさってください。

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水素がもたらす金属の劣化現象として「水素脆化（すいそぜいか）」が知られています。 

水素脆化は、金属内部に水素が入り込むことで起こります。水素脆化を起こした金属は強度が低下するため、低い応力下で破壊を起こす危険性があります。 

日本ではいま水素利用社会の構築が進められていますが、金属設備が水素と接触する機会が増えつつあります。そのため、エンジニアは水素脆化の知識を持っておくことが大切です。

本記事では、水素脆化について知らないエンジニアのために、水素脆化の基礎知識を分かりやすく解説しています。

ひろ

この記事は、現役の材料エンジニアが書いています！

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水素脆化とは？

どのような現象なのか

水素脆化（すいそぜいか）は、金属の内部に水素が侵入し、水素が金属の機械的性質を低下させる現象を言います。

脆化は“もろくなる”ことを意味します。水素脆化は、まさに金属が陶器のようにもろくなる現象です。

金属の脆化現象としては低温環境下で起こる「低温脆化」が有名ですが、この水素脆化は雰囲気中の水素が関与する脆化現象となりなます。

金属で水素脆化が起こる現象は、古くから知られています。1960年代にはNASAが水素脆化による水素貯蔵タンクの破壊事故を経験しており、そこから水素脆化の研究が盛んに行われるようになりました。 

水素脆化は鉄、銅、アルミニウムなどのほとんどの金属で起こりえる現象であり、「水素環境脆化」や「水素脆性」とも呼ばれています。

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2024.12.14

水素脆化で起こること

水素脆化した金属ではどのようなことが起こるかと言うと、次のようなことが起こります。

• 材料の延性（えんせい）や靭性（じんせい）が低下する
• 材料の破断強度が低下する
• 遅れて破壊がやってくる

ここで一度、金属の性質について整理しておきましょう。

金属は普通、引っぱったときに伸びる性質を持っています。この性質は「延性（えんせい）」と呼ばれ、材料のもろさや粘り強さにかかわっています。

どういうことかと言うと、いま、材料を強い力で引っぱり続けたとします。材料には応力が生じます。

材料は伸びていき、限界の応力を超えたときに材料が破断します。破断するまでの間、伸びて破断に抵抗するような材料＝粘り強い材料ということになります。

逆に伸びることなく、突然プツッと破断してしまうような材料＝もろい材料となります。このように材料のもろい性質のことを「脆性」と言います。

材料に延性や粘り強さがあるおかげで、実際の機械や構造物では衝撃的な荷重を受けたとき、急速に破壊することがなくなります。材料の延性や粘り強さは、装置の安全性にかかわっていると言えます。

なお、材料の粘り強さのことを「靭性（じんせい）」と言います。

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2025.01.25

では水素脆化した材料はどのような状態になるかと言うと、材料の延性や靭性が低下します。

これにより、普通の状態であれば延性を示していた材料であっても、強い応力が生じたときに脆性的な破壊を起こします。

下の写真は、水素脆化していない材料（b）と水素脆化した材料（c）の比較写真です。低ひずみ速度引張試験（SSRT）と呼ばれる試験により、材料を水素雰囲気中とそうでない雰囲気（アルゴン雰囲気）中でゆっくり引っぱり、破断させたときの写真を示しています。水素脆化した材料は伸びがなく、脆性的に破断しているのが分かります。

また水素脆化した材料は、通常よりも低い破壊応力で破壊します。

下の図は、汎用的なステンレス鋼であるSUS304を大気中と水素中でそれぞれ引張試験し、得られた応力ー伸び線図です。材料を引っぱり、ある伸び量の時点で発生した応力と、破断時の応力を知ることができます。

青い線を見て分かるように、大気中では約800MPaの応力が加わったときに材料が破断しています。一方で赤い線を見て分かるように、水素中では約550MPaの応力で材料が破断しています。このように、水素脆化した材料は低い応力で破壊します。

水素脆化した材料で起こるもう一つの特徴的な現象は、遅れて破壊がやってくるという点です。

先ほど示した応力－伸び線図を見て分かるように、通常は伸びと応力が増大し、応力が限界値を超えたときに材料が破壊します。発生している応力が低く、一定（静的）であれば材料は破壊することはありません。

しかし水素脆化した材料は、静的状態の応力下で突如破壊することがあります。材料を使用して時間が経ってから破壊を起こすため、「遅れ破壊」とも呼ばれます。

このように水素脆化は材料の強度低下をもたらし、材料に致命的な損傷を与えます。

機械や構造物などでこれが起こった場合、大きな事故や災害をもたらす危険性があります。そのため、水素と接触する金属設備では水素脆化に注意する必要があります。

水素脆化のメカニズム

では、水素脆化はどのようなメカニズムによって起こるのでしょうか。

水素脆化は、大きく４つのステップをたどって起こります。

① 水素が金属に固溶し、拡散する

金属の周囲に水素分子があるとき、水素分子が金属表面に物理吸着します。

その一部が乖離し、水素原子として化学吸着します。さらにその一部が固溶熱を超えて金属内部に侵入し、固溶します。

金属内部に固溶した水素は、金属格子のすき間を拡散します。水素は全元素の中でもっとも小さな原子をもつ元素であるため、金属中の原子のすき間を自由に動き回ることができます。

②原子配列が乱れたサイトに水素が捕獲される

金属は結晶構造体であり、金属原子が規則正しく配列した結晶構造となっています。

しかし転位や原子空孔により、原子配列が乱れた箇所（サイト）が存在します。また析出物、介在物、ボイドなどが存在し、それらの界面や結晶粒界なども原子配列が乱れたサイトとなります。

金属に固溶した水素は拡散途中で、原子配列が乱れたサイトに捕獲（トラップ）されます。

③水素が凝集してボイドが形成される

実際の機械や構造物では、応力が負荷された状態で使用されます。金属が塑性変形をともなっている場合、金属結晶中に空孔が作られます。

トラップされた水素は空孔に凝集して空孔ー水素クラスターとなり、ボイドを形成します。

④き裂が成長・伝搬する

応力の負荷とともにボイドはき裂となって成長し、伝搬していきます。最終的に金属は破壊を起こします。

これが水素脆化のメカニズムです。と言っても、水素脆化はいまだ詳しいメカニズムの解明に至っていません。

水素はもっとも小さい原子であり、拡散速度が速く、その動きを捉えるのが難しいからです。ただし、今のところは次の３つの説が有力な水素脆化のメカニズムとして唱えられています。

有力説１：格子脆化説

格子間に固溶した水素が鉄同士の原子間結合力を低下させ、微視的なき裂の発生や進展を促進し、大域的な破壊をもたらす。

有力説２：水素助長局所塑性変形説

水素が転位の発生や移動を助長し、局所的な塑性変形を促進して延性破壊をもたらす。

有力説３：水素助長ひずみ誘起空孔説

塑性変形によって生じた空孔が水素によって安定化し、空孔がクラスター化して凝集し破壊を助長する。

（画像引用元：山陽特殊製鋼技報第22巻『鉄鋼材料の水素脆化研究における基盤構築と最近の展開』）

どの説が正しいかは、今のところ決着が付いていません。多くの研究者が追求しているところであり、今後の解明が期待されます。

水素脆化の対策

高まる水素脆化の懸念

ここまで解説してきたように、水素は金属内に侵入して金属を劣化させてしまう恐ろしい存在です。

しかし水素自体は、有害な物質ではありません。

燃やしてもCO₂などの温室効果ガスが発生しないことから、化石燃料に代わる次世代のエネルギー源として注目されています。そして日本では今、水素利用社会の構築が進められています。

水素利用社会の実現に向け、水素を燃料とした燃料電池自動車（FCV）や、FCVに水素を供給するための水素ステーションなどが今後普及するものと思われます。そこでは水素を輸送したり、貯蔵したりするための金属設備が必要となります。

そのため、これらの金属設備には水素脆化に対する安全性が求められます。

特に水素ステーションでは、水素が圧縮機によって82MPaもの高圧状態に圧縮されるため、金属に多大な負荷が生じます。

高圧水素ガス環境では、金属は通常の場合よりもき裂の進展速度が早まるため、水素脆化による破壊の危険性が増すとされています。

さらにFCVへの水素充填時は、水素タンクの温度上昇を防ぐために水素がマイナス40℃にまで冷却されます。

金属は低温環境でも脆化することが知られているため、これらの金属設備では低温脆化と水素脆化の両方の対策が求められます。

水素脆化の対策方法

では、水素環境に晒される金属はどのように水素脆化対策する必要があるのでしょうか。

何度も言うように、水素脆化を起こさない金属は存在しません。どの金属も水素環境では水素脆化を起こす危険性があります。

ただし、これまで盛んに行われてきた研究によって水素脆化を起こさない条件があることが解明されています。

そのため、水素環境では水素脆化を起こさない条件のもとに金属を使用することが前提となっています。

使用条件は高圧ガス保安法などの法令や基準で定められているため、設備の製造者はそれに従って設計、材料選定を行う必要があります。

ここでは、基本的な水素脆化対策の考え方について述べたいと思います。

以下は、基本的な水素脆化対策の方法です。

• 高強度鋼を使用しないこと
• 水素脆化感受性が低い材料を使用すること

これらのことについて、詳しく解説したいと思います。

① 高強度鋼を使用しないこと

鉄鋼材料は、機械や構造物においてもっとも多く適用されている材料となります。

鉄鋼材料の場合、強度が高い材料ほど水素脆化が起こりやすいことが知られています。そのため、水素ガス設備などでは高強度鋼の使用が避けられています。

具体的には、引張強さが1,200MPaを超えると、水素脆化による材料特性の低下が顕著になります。過去には建築分野で1,300MPa級高力ボルト（F13T）の水素脆化による遅れ破壊が多発し、製造禁止となったこともあります。

高圧水素ガス設備では、引張張強さが900MPa以下の低合金鋼を使用するなどの対策が取られています。

② 水素脆化感受性が低い材料を使用すること

水素脆化感受性とは、水素脆化の起こしやすさのことです。

これまでの研究によって、水素脆化感受性は材料の種類によって異なることがわかっています。水素脆化感受性が低い材料であれば、水素ガス環境化でも使用が可能となります。

水素脆化感受性が低い材料を以下に紹介します。なお、ここで紹介する材料は使用を推奨するものではないため、ご注意ください。

高圧ガス保安法などの法令や基準では、設備の条件ごとに使用可能な材料が例示されています。実際に材料を選定するさいは、それらの法令や基準等を確認するようにしてください。

SUS316

SUS316は、高ニッケル（Ni）・高モリブデン（Mo）系のオーステナイト系ステンレス鋼です。

SUS304と並ぶ代表的なステンレス鋼としても知られています。

SUS316は炭素含有量や製法の違いなどにより、SUS316L、SUSF316、SUSF316Lなどの種類があります。これらの材料は水素環境中の疲労限度が大気中と同程度で、水素の影響が少ないことが認められています。

SUS316の水素脆化感受性が低い理由は、ニッケル当量の高さにあります。ニッケル当量とは材料成分から求められる指数のことであり、水素脆化感受性の指標として活用されています。

ニッケル当量（質量%）＝12.6×C＋0.35×Si＋1.05×Mn＋Ni＋0.65×Cr＋0.98×Mo

高圧ガス保安法では、SUS316のニッケル当量ごとに使用できるガス設備の条件が定められています。

SUS316の強度や硬さは比較的低い部類に入りますが、圧縮水素の蓄圧器、液体水素が通る配管・弁など、多くの部位に採用されています。ただし、冷間加工して使用することや溶接することはできません。

なお、同じオーステナイト系ステンレス鋼でもSUS304は高圧水素ガス設備には使用できません。SUS304は塑性変形したときにマルテンサイト組織に変態し、結晶構造が変化するためです。

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2024.12.26

SCM435

SCM435は、クロム（Cr）とモリブデン（Mo）を主要成分とした低合金鋼です。代表的な機械構造用鋼としても知られています。

SUS316ほど水素脆化感受性は高くないものの、900MPa程度の高い強度を有することから、蓄圧器用の材料に採用されています。

高圧ガス保安法では、超音波探傷試験により傷、割れ等の有害な欠陥がないものに限り、常用の圧力が40MPa以下での使用が認められています。

SUH660

SUH660は、析出硬化型のオーステナイト系ステンレス鋼です。耐熱性が非常に高く、使用温度が700℃のガスタービンや蒸気タービン用の材料としても知られている材料です。

この材料は1,000MPaを超える高い強度を持ち、耐水素脆化特性も良好です。設計上、SUS316では強度や硬さが不足するディスペンサーや、水素圧力計器用部材などに採用されています。

高圧ガス保安法では、固溶化熱処理を965～995℃で実施し、時効処理をしたものに限り、常用の圧力が82MPa以下、常用の温度が-253～120℃での使用が認められています。

SUH660は高いポテンシャルを持つ材料ですが、ニッケル含有量が約25%と高いために高価であるというデメリットがあります。

XM-19，TPXM-19

XM-19とTPXM-19は、どちらも窒素強化型の高強度オーステナイト系ステンレス鋼です。先に紹介した３材料はJIS材ですが、本材料はASME材となります。

本材料は耐水素脆化特性に優れると同時に、SUS316よりも高い強度を有しています。圧縮水素や液体水素が通る配管や弁で採用されています。

高圧ガス保安法では、常用の圧力が82MPa以下、常用の温度が-253～200℃での使用が認められています。

なお、日本製鉄は本材料と同等成分の「HRX19」を高圧水素ガス設備用材料として販売しています。

C3604，C3771

C3604とC3771はどちらも、黄銅に鉛を添加した銅合金です。別名「快削黄銅」と呼ばれ、切削性に優れた銅合金としても知られています。

本材料は高い耐食性を持ち、耐水素脆化特性にも優れるため、水素チャンバーのハーメチックコネクタで採用されています。

高圧ガス保安法では、常用の圧力が25MPa以下、常用の温度が-40～100℃での使用が認められています。

A6061-T6

A6061-T6は、Al-Mg-Si系アルミニウム合金です。

本材料は耐水素脆化特性が高く、高圧水素中のSSRTや疲労試験において大気中と特性に大差がないことが確認されています。35MPaのFCV用圧縮水素容器に採用されています。

おわりに

本記事では、エンジニアの方々に「水素脆化」の重要性を知っていただきたく、その現象や対策等を解説してきました。

あまり金属材料に詳しくない方でも理解できるよう、なるべく難しい用語を避けて執筆しました。そのため、中には物足りなさを感じた方もおられるかもしれません。

そこで根本的な金属材料の知識を身に付けたい方や、より専門的な水素脆化の知識を学びたいという方に役立つ書籍を掲載しておきます。

きっとあなたのエンジニアスキル向上につながりますので、ぜひ参考になさってください。

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材料の強さは単に「硬さ」や「引張強さ」だけで決まるものではなく、「靭性（じんせい）」と呼ばれる性質が重要となってきます。

靭性とは衝撃を受けても破壊しまいとする材料の性質のことであり、機械や溶接構造物などで重視されています。

材料がもつ靭性を評価するときにカギとなるのが「シャルピー吸収エネルギー」です。

この記事ではシャルピー吸収エネルギーについて理解したい人のために、分かりやすく解説しています。

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シャルピー吸収エネルギーとは？

シャルピー吸収エネルギーは、シャルピー衝撃試験によって求められる材料の機械的性質の一種です。

機械的性質とは外からの力に対して材料が示す力学的な反応の程度のことであり、例えば「硬さ」や「引張強さ」がその代表的な性質です。

• 硬さ・・・押されたときに材料が変形しまいとする抵抗力のこと
• 引張強さ・・・引っ張られたときに材料が破断しまいとする抵抗力のこと

これらの機械的性質は、機械や構造物などを設計するときに重視されています。

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2024.12.14

シャルピー吸収エネルギーはそういった機械的性質の一種であり、衝撃を受けたときに材料が破壊しまいとする抵抗力（＝靭性）を数値化したものです。

一部の材料規格では、その材料が有するべきシャルピー吸収エネルギーの量を規定しています。

例えばSFVQ材と呼ばれる圧力容器用の鍛造合金鋼は、規格内で次のように機械的性質を規定しています。

SFVQ1Aでは、0℃の試験温度においてシャルピー吸収エネルギー（3個の平均）が40J以上あることが規定されています。ここで「3個の平均」とは3個の試験片による平均値を、「個別の値」とは試験片1個あたりの値を意味します。

つまりSFVQ1Aは、0℃で3回試験したときにシャルピー吸収エネルギーの平均値が40J以上あれば、規格上は認められた破壊強さを持っていることを示しています。

では、そのシャルピー吸収エネルギーを求めるシャルピー衝撃試験とは、一体どのような試験方法なのでしょうか？

シャルピー衝撃試験とは？

シャルピー衝撃試験は、材料から切り出した試験片に対して振り子式のハンマーで打撃を与え、試験片を破断させる試験方法です。

1901年にフランスのG. Charpyによって試験方法が提唱されたことから、そのような試験名称となっています。

なお、衝撃試験には「アイゾット衝撃試験」と呼ばれる試験方法もあります。アイゾット衝撃試験は、あまり一般的ではありません。

シャルピー衝撃試験の方法は、ISOやASTMといったさまざな国際規格において規格化されています。

日本では日本産業規格内で「金属材料のシャルピー衝撃試験方法（JIS Z 2242）」が規格化されており、広く普及しています。ここでは、JIS Z 2242で規定された内容に基づいてシャルピー衝撃試験方法を解説します。

試験片は通常、長さ（L）が55mmで、一辺（W, B）が10mmの正方形断面をもった形状の試験片が使用されます。

また、試験片の中央部には「ノッチ」と呼ばれる切り欠きが加工されます。ノッチの形状には「Vノッチ」と「Uノッチ」があり、関係する材料規格などによって使用する形状が異なります。

上の図は、シャルピー衝撃試験機の構造を示しています。

ハンマーには「衝撃刃」と呼ばれる刃が付いており、これを高い位置から振り子のように振り下ろして試験片に打撃を与えます。

試験片は下の図のように配置され、ノッチが付いた面とは反対面の方向から打撃されます。

ハンマーは、振り下ろされるときの高さ（持上げ角）に応じて位置エネルギーを持っています。

ハンマーが試験片を打撃すると、ハンマーのエネルギーによって試験片が真っ二つに破断します。このとき、ハンマーがもつエネルギーは試験片によって吸収され、減少します。その結果、試験片打撃後のハンマー振上げ角は、持上げ角よりも小さくなります。

シャルピー衝撃試験では、ハンマーの持上げ角と振上げ角の差から、試験片が吸収したエネルギーを求めます。これこそが「シャルピー吸収エネルギー」です。単位は「J（ジュール）」となります。

試験片を破壊するのに大きなエネルギーを要した場合は、シャルピー吸収エネルギーの値も大きくなります。つまりシャルピー吸収エネルギーは、試験片を破断するのに要したエネルギーと言えます。

ただし、ハンマーは試験中に回転軸受の摩擦抵抗や空気抵抗を受けてわずかにエネルギーを失うため、損失エネルギーを補正したものが正確なシャルピー吸収エネルギーとなります。

なお、シャルピー吸収エネルギーを試験片中央部の断面積（破断する前の状態）で除したものを「シャルピー衝撃値」と言います。材料の評価ではこちらが使用されることもあるため、混同しないように注意しましょう。

シャルピー衝撃値（J/cm²）＝　シャルピー吸収エネルギー（J）　÷　試験片中央部の断面積（cm²）

シャルピー衝撃試験ではシャルピー吸収エネルギーだけでなく、以下の項目も求めることができます。

• 横膨出・・・・打撃によって幅方向に増加した試験片の破面の長さ

• 延性破面率・・・試験片の破面の全面積に対する延性破面の面積の比率
• 脆性破面率・・・試験片の破面の全面積に対する脆性破面の面積の比率

• 破面遷移温度・・・各温度で衝撃試験したとき、破面が延性から脆性に変化する温度

シャルピー吸収エネルギーはどう役立つ？

シャルピー吸収エネルギーとは、シャルピー衝撃試験によって求められる数値でしたね。これが分かると何が分かるのでしょうか？

基本情報として、求められたシャルピー吸収エネルギーから次のことが分かります。

• シャルピー吸収エネルギーの値が大きい　→　材料の靭性が高い
• シャルピー吸収エネルギーの値が小さい　→　材料の靭性が低い

靭性とは、材料の破壊に対する抵抗力のことです。

シャルピー吸収エネルギーの値が大きいということは、衝撃によって試験片を破断させるのに大きなエネルギーを要したということになります。つまりその材料は衝撃に耐える力があり、靭性が高い材料ということになります。

逆にシャルピー吸収エネルギーの値が小さいということは、衝撃によって試験片を破断させるのにあまりエネルギーを要しなかったということになります。つまりその材料は衝撃に耐える力がなく、靭性が低い材料ということになります。

例えばSCM440などの低合金鋼は、焼入れを施した材料は非常に硬く、強度があります。しかし靭性は低く、シャルピー吸収エネルギーは低い数値となります。その材料を高温で焼戻しすると、軟化して靭性が生まれます。シャルピー吸収エネルギーは高い数値を示します。

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2024.11.06

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2024.12.14

このように、シャルピー吸収エネルギーを求めると材料がもつ靭性の程度が分かるのですが、これが構造物やその溶接物の脆性破壊の起こしにくさを評価するのに役立ちます。

脆性破壊とは？

脆性破壊とは、材料が衝撃を受けたときにほとんど塑性変形せず、割れが一気に進展していく破壊のことです。

陶器が割れる様子をイメージすると分かりやすいかと思います。陶器は衝撃などによってき裂が入ると、またたく間もなくき裂が進展して真っ二つに割れます。

このような破壊の仕方がまさしく「脆性破壊」です。脆性破壊は、材料に次の３つの条件が揃ったときに起こります。

1. き裂状の欠陥が存在している
2. 応力が発生している
3. 材料の靭性が低い

実際の構造物では、経年的に起こる腐食や疲労によって材料にき裂が生じることがあります。あるいは溶接不良（溶接割れ）を起こしていると、そこにき裂が存在します。

材料のどこかにき裂があると、そこに応力が集中することとなります。そして材料の靭性が低いと、そこを起点として瞬時に材料全体にき裂が伝搬し、脆性破壊を起こします。

構造物で脆性破壊が起こると大事故につながる恐れがあるため、対策が施されなければなりません。

もし材料の靭性が高ければ、き裂があっても脆性破壊を防げる可能性があります。そこで材料のシャルピー吸収エネルギーが分かれば、材料の靭性を評価することができます。

このように、シャルピー吸収エネルギーは構造物やその溶接部の脆性破壊を回避する保証値として活用されています。

実際、シャルピー吸収エネルギーは「リバティー船折損事故」をきっかけに使われるようになりました。

リバティー船折損事故とは？

リバティー船折損事故は、第二次世界大戦中のアメリカにおいて、リバティー船を主とした戦時標準船の折損が多発した事故です。約5,000隻建造された船のうち、約1,000隻で3m以上のき裂が発生し、200隻以上が折損して沈没するなど、重大な損害を受けました。

下の写真は、そのうちの1隻のスケネクタディー号が岸壁に係留中、突然真っ二つに折損したときの様子を収めた写真です。

事故の発生原因として考えられているのが、「鋼材の溶接性不良」と「構造設計不良」です。

リバティー船は、船体を鋼材で全溶接する構造を採用していました。これは当時としては新しい製造方法でした。

しかし溶接技術が未熟であったため、溶接部には溶接割れや残留応力などの欠陥を起こしていました。また全溶接構造は、発生した応力が溶接欠陥部などに集中しやすい構造でした。これにより応力が溶接欠陥部に集中し、これが起点となってガラスが割れるように船体全般にき裂が伝搬し、脆性破壊をもたらしました。

その後の調査で、脆性破壊とシャルピー吸収エネルギーに関係性があることなどが明らかにされました。具体的に得られた知見は以下の通りです。

• 鋼材は低温において靭性が低下する「低温脆性」が発生する。
• 鋼材のシャルピー吸収エネルギーが13～27Jあれば、脆性破壊を起こさない。

当時得られたこれらの知見は、脆性破壊防止の目安として現在の材料技術でも活かされています。

例えば日本産業規格の「溶接構造用圧延鋼材（JIS G 3106）」ではグレードBの鋼種に対し、0℃の試験温度でシャルピー吸収エネルギーが27Jとなることを規定しています。

このような歴史背景のもと、シャルピー吸収エネルギーは低温脆性、脆性破壊防止のために活用されています。

おわりに

本記事では、シャルピー吸収エネルギーについて解説してきました。ご理解いただけたでしょうか？

シャルピー吸収エネルギーの解説には「靭性」や「脆性破壊」と言った用語が飛び交うため、少し理解が大変だったかもしれません。

しかし、これらの用語は材料を扱う上で重要な用語であるため、ものづくりエンジニアであれば理解しておきたいところです。

材料の評価方法、材料の破壊現象、もしくは材料の基礎そのものを勉強したいという方のために、筆者おすすめの参考書を紹介しておきます。ぜひ手に取ってみてください。

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鉄鋼、アルミなどの金属は、腐食（サビ）によって自然と劣化していきます。

それらの金属が使用されている構造物で腐食が発生すると、強度低下をもたらし、崩壊の危険性が生じます。この国では腐食による経済損失が年間数兆円に達すると言われており、いかに腐食を防止するかが重要となっています。

腐食を防止する技術は「防食（ぼうしょく）」として知られており、現場ではさまざまな防食処理が実用化されています。

本記事では防食について学びたい方のために、防食処理方法や各種防食処理の効果などについて解説しています。

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防食の重要性

防食とは？

金属の腐食を防止するための対策を施すことを「防食」と言います。

腐食とは、化学的作用によって金属が溶け出し、形が損なわれる現象のことです。朽ちたようにボロボロになる現象であり、サビもその一種として知られています。

金属の腐食は、表面に水や酸素があるときに発生します。水と酸素は大気中に存在するため、金属が大気中に置かれた以上、腐食は発生し続けます。さらに海塩粒子が飛来する沿岸や海洋などでは、腐食の程度が大きくなります。

一方、ステンレス鋼やチタンのように、腐食が発生しづらい金属もあります。これらの金属には「耐食性（たいしょくせい）」と呼ばれる性質が備わっているため、腐食が発生しづらくなっています。

腐食のメカニズムや耐食性について詳しく知りたい方は、次の記事をご覧ください。

エンジニアが知っておきたい金属材料の「腐食」と「耐食性」の知識

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2025.02.21

腐食の怖さ

では、実際の機械や構造物において金属の腐食が発生するとどうなるのでしょうか。

「機械部品がサビついて動かなくなった」、「腐食によって見た目が悪くなった」ということは容易に考えられますが、もっとも怖いのは「崩壊」です。

腐食は金属が徐々に無くなっていくことを意味するため、板厚が減少していきます。これが部材の強度低下をもたらし、最悪の場合は崩壊に至ります。それがトンネルや橋梁などの社会インフラで発生した場合、大きな事故や災害につながる危れがあります。

そのため、腐食は甘く見てはいけない恐ろしい現象です。腐食が発生しやすい環境で金属を使用する場合は、腐食対策を取ることが重要となっています。

防食の効果

ここまで読んでいただき、防食の重要性が何となくお分かりいただけたかと思います。

機械や構造物が腐食しないようにするため、現場ではさまざまな対策が行われます。そこで現場で活かされている技術が「防食処理」です。

防食の基本は、環境中から腐食因子を取り除くこと、または腐食環境中から避けて使用することが第一です。しかし現実的にはそれが困難な場面が多くあり、その場合は対象物に直接手を施す防食処理が用いられます。

防食処理では、金属に表面処理などを施し、金属が腐食するのを防ぎます。防食処理を行うことでが機械や構造物の安全性が長期間維持され、腐食による崩壊などの事故を防止することができます。

防食処理の方法

防食処理の方法は、大きく分けると３つあります。

• 耐食材料を使用する方法

耐食材料を使用する方法では、対象物に高い耐食性を持った材料を使用することで防食します。

耐食材料には、ステンレス鋼、耐候性鋼、チタンなどがあります。材料によって得意とする腐食環境や強度などが異なるため、使用環境や必要な強度に応じて材料を選定することが可能です。しかし、塩化物イオン（Cl^–）による孔食などの発生に注意する必要があります。

本方法は、対象物を腐食させないようにする根本的な方法と言えます。ただし、実際に使用するさいは金属材料の知識がある程度必要となります。

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2024.12.26

• 表面処理を施す方法

表面処理を施す方法では、防食したい金属の表面に被膜（塗膜）を形成することで外部環境との通気を遮断し、防食します。

この方法は、被膜によって金属内部への腐食因子の侵入を防ぐことが根本です。ただし、犠牲防食作用を持った塗膜を形成することによって防食する方法も取られています。

表面処理方法には「塗装」、「ライニング」などがあり、容易に防食できることから現場でも多く採用されています。もっとも手軽なものでは、保管中の一次的な防錆を目的とした防錆剤（サビ止め剤）の塗布が知られています。犠牲防食作用を利用した「亜鉛めっき鋼板」も表面処理法の一つとして分類されます。

• 電気を使用する方法

電気を使用する方法では、腐食環境中で金属に電気を送り、金属を腐食しない電位（防食電位）にまで変化させて防食します。この方法は、一般的に「電気防食法」として知られています。

水中や土壌中では、金属から環境中に電流（腐食電流）が流れることで腐食が生じます。電気防食法では、腐食電流に対抗して環境中から金属に電流を流し、腐食電流の発生を食い止めて腐食を防止します。

電気防食法は防食の効果が非常に高い方法ですが、イニシャルコストが高いというデメリットが存在します。

各種防食処理の紹介

ここでは、代表的な防食処理方法（表面処理、電気防食）を紹介します。それぞれのメリット、デメリットについても解説しています。

① 有機塗装

有機塗装は、有機系樹脂をバインダーとし、防錆顔料を金属表面に塗装する方法です。表面処理による防食法として古くから使用されています。

特に亜鉛粉末を用いた「ジンクリッチペイント」は、もっとも代表的な有機塗装防食法です。素地の金属よりも電位的に碑な亜鉛粉末を塗装することで、亜鉛の犠牲陽極作用によって素地の金属の腐食を抑制します。

有機塗装による被覆の厚さは、0.5～1mm程度となります。船舶や橋梁などの鋼製構造部材を防食するための下塗りとして、多く採用されています。

メリット

• 施工が容易
• 美装効果が大きい
• イニシャルコストが低い

デメリット

• 長期の防食は期待できない
• 衝撃に弱い
• 耐候性が劣る（エポキシ樹脂使用の場合）

② 有機ライニング

有機ライニングは、金属表面に有機系材料（樹脂）を被覆し、腐食因子の遮断を図る方法です。

本防食法は有機塗装法と比べ、被覆部の厚さが2～10mmと厚いことが特徴です。被覆させる材料としてはポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが用いられます。

土壌環境や海洋環境では主力の防食法となっており、水道管用配管、プラント配管、鋼管杭、鋼矢板などに用いられています。

メリット

• 大量生産可能で安価（ポリエチレン樹脂の場合）
• 耐久性に優れている
• 耐候性に優れている（エポキシ樹脂を除く）

デメリット

• 複雑な形状には適用困難（ポリエチレン樹脂の場合）

③ 金属ライニング

金属ライニングは、金属表面に耐食性が高い金属を被覆し、腐食因子の遮断を図る方法です。

現在使用されている防食法は有機ライニングが主流ですが、海洋構造物などでより長期間の防食を図りたいときに金属ライニングが使用されています。

被覆させる金属としては、耐海水性ステンレス鋼やチタンなどが使用されます。これらの金属を直接巻き付け、貼り付けまたは溶接により被覆させます。

メリット

• 耐久性が特に優れている
• 耐衝撃性に優れている
• 工事現場での取り扱いが容易

デメリット

• イニシャルコストが高い
• 異種金属接触腐食に注意

④ 非金属（無機）ライニング

非金属（無機）ライニングは、金属表面に非金属材料を被覆し、腐食因子の遮断を図る方法です。

被覆する材料には、モルタルやコンクリートなどが用いられます。既設の海洋構造物の防食補修・補強工法として用いられています。

メリット

• 耐久性に優れている

デメリット

• 現地施工に限られる

⑤ 複合ライニング

複合ライニングは、複数の材料を被覆材として用いて防食する方法です。高い耐久性を得られる特徴があります。

被覆材としては、石油ワックスの一種であるペトロラタムやセメントモルタルなどの防食用材料が用いられます。これを金属表面に被覆したのち、の上からFRPなどの強化プラスチックを保護カバーとして取り付けます。

複合ライニングは、海洋桟橋の足（鋼管杭）などに用いられています。

メリット

• 耐久性が優れている
• 水中施工が可能

デメリット

• 現地施工に限られる

⑥ 電気防食

電気防食は、腐食環境中で金属に直接電流を流し、金属が腐食しない電位になるよう操作して防食する方法です。

電気防食には「流電陽極方式」と「外部電源方式」があります。どちらも腐食環境中に電極を置き、防食したい金属に向けて電気を流すことで金属からの腐食電流の発生を抑え、防食します。

流電陽極方式では、防食したい金属よりも碑な金属（亜鉛、アルミなど）を陽極として置き、犠牲防食作用によって金属を防食します。外部電源方式では、腐食環境中に設置した電極を通じて、外部電源から直接電流を流して防食します。

電気防食は、主に海水中や海底土中で用いられています。

メリット

• どのような腐食環境でも確実に防食できる
• 防食の信頼性が高い

デメリット

• イニシャルコストが割高
• 電気代がかかる（外部電源方式の場合）

おわりに

本記事では、金属の防食処理について解説してきました。

防食についてもっと詳しく知りたいと思われた方は、以下の本を手に取ってみてください。

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鉄鋼などの金属材料は構造用材料として優れた材料ですが、大きな欠点があります。

それは、腐食を起こすということです。

腐食が起こると材料は劣化し、強度低下をもたらします。機械装置や構造物などでそれが起こると破壊に至り、大きな事故につながる可能性があります。

そこで重要になってくる材料の性質こそが“耐食性”です。

ものづくりを行うとき、材料の耐食性について理解していると腐食について対策を講じることができます。

本記事では、エンジニアが知っておきたい金属材料の腐食と耐食性について分かりやすく解説しています。

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腐食の基礎知識

まず初めに、腐食とはどのような現象のことなのかを押さえておきましょう。

腐食とは？

腐食は主に金属材料において起こる材料の劣化現象であり、材料の表面が水溶液と電気化学的に反応し、溶けて無くなる現象です。

室外に放置していた鉄に赤茶色の錆（サビ）が発生していた、という経験をお持ちでないでしょうか。サビも、腐食の形態の一種です。

腐食した箇所は変色してボロボロになり、簡単に剥がれ落ちます。腐食の程度がひどい場合には減肉したり、穴が空いたりして部材の強度が低下します。それが構造物の一部で発生した場合には、構造物の安全性が損なわれてしまいます。

金属材料の腐食は特定の空間で起こるものと思われがちですが、特定の場所に限らず、自然下でも起こりえる現象です。また、時間をかけてゆっくりと進行していきます。

腐食は長期スパンで材料にダメージを与えるため、かなり年月が経ってから問題が深刻化することもあります。

日本では、高度経済成長期に多くの橋梁やトンネルが建設されました。今、これらが建設から50年もの年月を経とうとしているため、金属部材の腐食によって部品落下や倒壊などの発生が危惧されています。

このように、材料の腐食は大きな社会問題に発展する可能性があるため、見過ごすことはできません。エンジニアならば、腐食という現象を理解しておくことが大切です。

腐食のメカニズム

下の図は、鉄の一般的な腐食メカニズムを表した図です。鉄の腐食は、表面に「水」と「酸素（溶存酸素）」があるときに起こります。自然界で起こる鉄の腐食パターンは、ほとんどがこれです。

鉄の腐食は、外部との電子の受け渡しをともなった電気化学的反応によって起こります。すなわち、鉄の表面で電池のような作用が働いた結果、鉄が溶けて腐食が起こります。

電位が高い鉄側では、鉄（Fe）がイオン化（Fe²⁺となる）し、水中に溶け出します。このとき、鉄は電子（2e^–）を放出します。

電位が低い水側では水（H₂O）と溶存酸素（1/2O₂）が反応し、さらに鉄が放出した電子を受け取って水酸化物イオン（2OH^–）が生じます。

水酸化イオンは鉄イオンと反応し、水酸化第一鉄（Fe(OH)₂）を生成します。水酸化第一鉄は不安定なため酸化して酸化第二鉄（2Fe(OH)₃）となり、さらに酸化して酸化第二鉄（Fe₂O₃・3H₂O）となります。これがいわゆる「サビ」と呼ばれるものです。

鉄の腐食では、これらの反応が同時に起こります。その反応式は、次式によって表すことができます。

• Fe → Fe²⁺ ＋ 2e^–（アノード反応）
• H₂O ＋ 1/2O₂ ＋ 2e^– → 2OH^–（カソード反応）
• Fe²⁺ ＋ 2OH^– → Fe(OH)₂ → 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃・3H₂O（サビの生成）

ここで説明した鉄の腐食メカニズムは、水（中性水溶液）との反応によるものです。酸性水溶液や海水でも、同様のメカニズムによって腐食が起こります。

特に、塩酸や希硫酸などの酸性水溶液は、鉄を著しく腐食させます。そのような薬品類が鉄に付着すると、たちまち腐食してしまいます。

なお、材料の腐食速度は水溶液のpH、溶存酸素量、溶解物質、温度、流速などによって決まります。水溶液のpHが低いほど、もしくは水溶液中の溶存酸素量が多いほど腐食が早まるイメージを持っておくとよいでしょう。

ちなみに「水中と海水中では、海水中のほうが鉄がサビやすい」というイメージをお持ちでないですか？

これは間違いではありません。水中よりも海水中のほうが腐食が早い理由は、導電率の高さにあります。海水には塩化ナトリウム（NaCl）が多く含まれているため導電率が上がり、水中よりも腐食速度が早まります。ただし、海水と大気（酸素）が混ざり合う海洋上では、もっと早く腐食します。

腐食の種類

腐食の形態にはいくつかの種類があります。ここでは代表的な腐食の形態について解説します。

① 全面腐食

全面腐食は、その名の通り、金属の表面全体にわたって均一に起こる腐食です。

全面腐食は、基本的な腐食の形態として知られています。大気下で発生する金属のサビのほとんどが、この全面腐食によるものです。塩酸や希硫酸などの弱い酸性水溶液に晒されたときにも全面腐食が起こります。

② 孔食

全面腐食が金属の表面全体で起こる腐食であるのに対し、孔食は、局部的に起こる腐食です。腐食した箇所は虫食いのようなくぼみが形成されます。最悪の場合、材料が貫通することがあります。

孔食は、表面に不動態皮膜と呼ばれる酸化皮膜を持つ金属（アルミ合金やステンレス鋼など）で起こる腐食です。不動態皮膜は材料を腐食から守る機能がありますが、海水などに含まれる塩化物イオン（Cl^–）などのハロゲンイオンは不動態皮膜を破壊する性質を持っています。つまり、孔食はハロゲンイオンに晒されたときに発生します。

③ すき間腐食

すき間腐食は、ナットとボルトのすき間やフランジ接合部など、構造的なすき間部で発生する腐食です。孔食と同じように、不動態皮膜を持つ金属（アルミ合金やステンレス鋼など）で起こる腐食です。

すき間腐食は孔食と同じく局部腐食の一種ですが、相手がたとの接触部の比較的広い範囲で腐食が起こります。その主たる原因はハロゲンイオンであり、海水などが入り込んだときにすき間のハロゲンイオン濃度が上昇するために起こります。

④ 微生物腐食

微生物腐食は、金属表面に付着した微生物の代謝作用によって起こる腐食です。微生物の代謝によって腐食性の物質が生成されたり、金属表面の電位が異常に上昇したりすることで腐食が起こります。

スプリンクラーの配管など、通常内部液が停滞している場合に微生物腐食が起こりやすくなります。

⑤ 異種金属接触腐食

異種金属接触腐食は、２つの異なる金属を電解質中で接触させたときに起こる腐食です。ガルバニック腐食とも呼ばれます。

２つの金属を接触させたとき、それぞれの金属の自然電位の違いにより、イオン化傾向が高いほうの金属が腐食します。一方、イオン化傾向が低い金属は腐食が抑えられます。亜鉛めっき鋼板はこのメカニズムを利用して腐食を防止している鋼板であり、自動車のパネルや建材などに広く活用されています。

耐食性の基礎知識

腐食について理解されたところで、ここからは金属材料の耐食性について解説していきます。

耐食性とは？

耐食性（たいしょくせい）とは、その材料が持っている腐食に対する抵抗力のことです。

金属材料は、どの材料も一様に腐食を起こすわけではありません。材料の種類によって腐食のしやすさが異なります。その程度を表しているものが耐食性です。

例えば、鉄と炭素の合金である「炭素鋼」はどうでしょうか。炭素鋼はもっとも代表的な構造用材料として知られていますが、基本的に耐食性が低い材料です。大気中で容易にサビます。

しかし、鋼にクロムを10.5%以上添加して作られている「ステンレス鋼」は耐食性が高く、大気中にずっと放置していてもサビることがありません。どちらも原料が同じ鉄なのに、組成によって耐食性が異なるのです。

軽金属の中では、「アルミニウム」が大気中で優れた耐食性を発揮します。しかし、「マグネシウム」は化学的に不安定なために簡単に腐食を起こします。

このように、金属材料は種類や成分によって耐食性の違いがあります。材料の耐食性は、不動態皮膜（ふどうたいひまく）と呼ばれる表面構造が関係しています。

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2024.11.06

不動態皮膜とは？

不動態皮膜とは、金属の表面を覆っている薄い酸化皮膜のことです。

金や銀などのもともと化学的に安定な金属を除き、ステンレス鋼やアルミニウムなどの耐食性が高いとされる金属材料は、この不動態皮膜によって表面が覆われています。

不動態皮膜は非常に緻密な構造で、ステンレス鋼では厚さが1～3nm（ナノメートル）程度と極薄です。不動態皮膜は、金属中の元素が外部の酸素や水と反応することで形成されます。ステンレス鋼の場合はクロムがその働きをし、クロム酸化膜を形成します。

このような不動態皮膜が外部環境から金属を保護し、水や酸素などの侵入をバリアしています。これにより、金属材料は耐食性を発揮します。炭素鋼はこの不動態皮膜を形成する能力がないため、簡単にサビてしまいます。

不動態皮膜にはさらに驚くべき機能があり、自己修復機能があります。すなわち、破壊されても再び不動態化し、耐食性を維持しようとします。

そのため、ステンレス鋼の表面をドリルでガリガリ削っていっても、瞬時に不動態皮膜が作られるためにサビることはありません。

耐孔食指数とは？

かなり専門的な話になりますが、「耐孔食指数（たいこうしょくしすう）」について知っていると耐食性に対する理解をより深めることができるため、解説しておきます。

耐孔食指数とは、孔食の発生に対する抵抗力を表す指数のことです。英語表記は「Pitting Resistance Equivalent（ピッティング・レジスタンス・エクイバレント）」となるため、それぞれの頭文字を取って「PRE」とも呼ばれます。

耐孔食指数は、主にステンレス鋼の塩化物イオン（Cl^–）に対する耐食性を評価するときに使われています。

ステンレス鋼は耐食性が高い金属材料ですが、海水などに含まれる塩化物イオンに晒されると「孔食」や「すき間腐食」を起こすことがあります。しかし、耐孔食指数が高いステンレス鋼であばこれらの腐食が起こりにくくなります。

耐孔食指数は、ステンレス鋼中のクロム（Cr）含有率とモリブデン（Mo）含有率により、次の式によって求められます。

耐孔食指数（PRE）＝Cr（%）＋ 3.3Mo（%）

なお、この式は文献によって異なる場合があります。ただし、基本的にクロム濃度とモリブデン濃度が高いステンレス鋼ほど、耐孔食指数が高いことに変わりありません。

市場では、耐孔食指数が40以上の非常に高いステンレス鋼が販売されています。これらは「スーパーステンレス鋼」と呼ばれ、耐海水用材料として海洋構造物などに使用されています。

各種金属材料の耐食性

ここまでご覧になってお分かりいただけたかと思いますが、金属材料が腐食環境に晒されるときは、適切な耐食性を持った材料が使用される必要があります。

そうすることで材料を腐食から守り、機械装置や構造物などの寿命を延ばすことができます。そのため、どのような金属材料が耐食性を持っているかを知っておくことが大切です。

ここでは、各種金属材料の耐食性について解説します。

炭素鋼

炭素鋼は、もっとも一般的な鉄鋼材料です。適度な強度と延性を持ち、加工しやすいことから、建築物などの構造用材料として広く利用されています。鋼種名では「S45C」、「SS400」、「SPCC」などが有名です。

炭素鋼は耐食性が低く、大気中で容易にサビます。工場内で一晩放置していただけでもサビが発生することがあります。腐食の形態としては、「全面腐食」である場合がほとんどです。

当然、酸性水溶液や海水に対しても耐性がないため、それらに晒される環境でそのまま使用することはNGです。もし腐食環境で使用する場合は、適切な防食処理が必要となります。日常の保管においても、防錆剤を塗布するなどの対策が必要です。

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2025.02.17

合金鋼

合金鋼は、ニッケル（Ni）、クロム（Cr）、モリブデン（Mo）などの合金元素が添加されている鋼です。強靭性、耐摩耗性、耐熱性などの特性が優れていることから、シャフトや歯車などの機械構造用部品として広く用いられています。鋼種名では「SCM440」、「SNCM439」、「SKD11」などが有名です。

合金鋼は炭素鋼と同様、耐食性が低い金属の部類に入ります。大気中では炭素鋼と同レベルでサビが発生する他、酸性水溶液や海水に対しても容易に腐食します。

ただし、クロムやモリブデンなどの含有量が多い鋼種は、耐食性がやや高くなります。それでも、腐食環境で使用するときの防食処理は必要となります。

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2024.11.17

ステンレス鋼

ステンレス鋼は、クロムを10.5%以上添加している鋼です。構造用材料の中では、もっとも代表的な高耐食性材料として知られています。鋼種名では「SUS304」や「SUS316」などが有名です。

ステンレス鋼は一般的な鉄鋼材料と変わらない強度を持ちながら、大気中や水中では高い耐食性を示します。材料に耐食性が求められる場面では第一に選択されるほど、腐食に対する信頼性が高いです。厨房機器、飲料水貯蔵タンク、建材、化学プラント機器、医療用器具など、さまざまな製品に使用されています。

ただし、ステンレス鋼は鋼種によって耐食性の程度が異なります。マルテンサイト系とオーステナイト系を比較した場合は、オーステナイト系のほうが耐食性が高いなどの特性があります。

また、ステンレス鋼は、塩化物イオン（Cl^–）による孔食の発生に注意が必要です。塩化物イオンは海水中に多く含まれるため、海水がかかる場所や海塩粒子が飛来する場所での使用には注意しなければなりません。ステンレス鋼を海洋環境で使用する場合は、耐孔食指数（PRE）が高いスーパーステンレス鋼が選択されます。

また、高温で保持したときなどに発生する「粒界腐食」や、応力がかかっているときに発生する「応力腐食割れ」にも注意が必要です。

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2024.12.26

耐候性鋼

耐候性鋼（たいこうせいこう）は、炭素鋼の約２倍以上の大気腐食抵抗性を示す鋼です。1930年代、アメリカのUSスチールによって開発され、コルテン（COR-TEN）鋼という商品名で販売されました。

大気中で長期間放置された場合、炭素鋼は10年以上経っても腐食が止まることなく、どんどん腐食量が増えていきます。一方の耐候性鋼は、10年以上経過すると表面に安定なさび層が形成され、その後は腐食が鈍化します。

その理由は、耐候性鋼に銅（Cu）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）などの大気腐食抑制元素が少量添加されているためです。大気中で使用するあいだに、表面に保護性のある安定さび層を形成していきます。

耐候性鋼を使用すると、サビの発生に対する補修や維持管理コストを抑えられるメリットがあるため、橋梁やビルの外装などに使用されています。

アルミニウム（アルミ合金）

アルミニウム（アルミ合金）は、一般的に耐食性が高いとされる金属材料です。

表面が0.2～0.3μm（マイクロメートル）程度の厚さの不動態皮膜に覆われているため、大気や水に対して優れた耐食性を示します。

一方で塩素に対して弱く、塩害環境での使用には適していません。また酸性溶液やアルカリ性溶液に対しても腐食に反応します。

アルミニウムの耐食性を高めたい場合は、アルマイト処理が施工されます。アルマイト処理は「陽極酸化皮膜処理」のことで、表面の酸化皮膜を電気的に厚く成長させる表面処理です。

アルミニウムは鉄の1/3の重さでありながら、比較的強度のある金属材料です。軽量化を目的とした製品、例えば建材や航空機などに使用されています。

ニッケル（ニッケル合金）

ニッケル（ニッケル合金）は、高い耐食性と耐熱性を持つ金属材料です。

ニッケル合金はアルカリ溶液、ハロゲンガス、塩酸のような非酸化性酸に強いという特徴があります。特に「Alloy C-276」や「Alloy 22」に代表されるNi-Cr-Mo系のニッケル合金は、ステンレス鋼をはるかにしのぐ耐食性を持ちます。大部分の環境で優れた耐食性を示します。

またニッケル合金は高温特性にも優れており、高温中での酸化や腐食を起こしづらいという特徴があります。高温疲労強度や高温クリープ強度にも優れていることから、優れた耐熱性材料としての一面も持っています。そのため、火力発電所のボイラや航空機のジェットエンジンなどに使用されています。

チタン（チタン合金）

チタン（チタン合金）は、軽量かつ非常に高い耐食性を持つ金属材料です。

質量はステンレス鋼の半分程度で、海水に対する耐食性はステンレス鋼よりも高いという特徴があります。それでいて強度は、ステンレス鋼とそん色ありません。ただし、塩酸や硫酸には弱いため注意が必要です。

チタンはステンレス鋼と比べると高価なため、用途が限られています。ステンレス鋼でもサビてしまうような厳しい環境や、軽さが必要な場所で使用されています。

防食めっき材

防食めっき材は、腐食を犠牲にした金属が表面に被覆されている金属材料です。

防食めっき材では、素地となる金属よりも電気化学的に碑（ひ）な金属が表面に被覆されています。すると、腐食環境に置かれたときに被覆金属が優先的に腐食され、素地の金属は腐食から守られます。

このように、被覆した金属を腐食させ、素地の金属を腐食しないようにする防食法を「犠牲防食」と言います。腐食のところで解説した「異種金属接触腐食」を応用した防食法です。

代表的な防食めっき材に、鋼に亜鉛を被覆させた「亜鉛めっき鋼板」があります。鋼に被覆されている亜鉛が犠牲防食の役割を果たします。

防食めっき加工が施された材料は見た目が美しくなる効果もあり、建材や自動車のパネルなど、多くの場所で使用されています。

おわりに

本記事では金属材料の腐食と耐食性について解説してきましたが、ご理解いただけましたでしょうか。

腐食や耐食性の話は化学的な知識をともなうため、少々理解しづらい点もあったかもしれません。しかしこれを頭に入れておけば、ものづくりの場面できっと役立つときが来るはずです。

金属材料の腐食や耐食性についてもっと詳しく知りたいと思われた方は、一度教材を手に取って勉強されることをおすすめします。

筆者オススメの書物を掲載しておきますので、ぜひ役立ててみてください。

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鉄鋼業界についてネットで調べてみると、「将来性がない」、「オワコン」といったワードが出てきます。

このようなワードを見てしまうと鉄鋼業界に対して不安を覚えますが、本当にそうなのでしょうか。

結論を言うと、鉄鋼はオワコンではありません。鉄鋼業界はこの先も魅力があり、将来性がある業界です。

本記事では、その理由について詳しく解説しています。鉄鋼業界への就職を考えている学生さんや、鉄鋼業界に関わっている社会人さんに役立つ内容となっています。

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鉄鋼業界の立ち位置

まずはじめに、ものづくり業界における鉄鋼業界の立ち位置について確認しておきましょう。

ものづくり業界では、鉄鋼を使ってさまざまな製品が作られています。

鉄鋼が使われている製品の例を挙げると、自動車、船舶、家電、スマートフォン、工作機械、建設機械などが挙げられます。自動車に至っては骨格構造部、ドア、パネル、エンジン部品などの至るところに鉄鋼が使われており、重量の約70%を鉄鋼が占めています。

ビル、橋梁、鉄道、発電所、石油プラントなどの公共物や社会インフラにも多くの鉄鋼が使われています。多くの方が気づいてないだけで、世の中の多くの製品に鉄鋼が使われています。世の中にある金属製品の90%以上は、鉄鋼だとも言われています。

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2024.12.14

これらの製品を作っている自動車メーカー、機械メーカー、建設会社などに対し、必要な材質や強度をもつ鉄鋼を作り、販売しているのが鉄鋼業界です。

鉄鋼業界の主要企業である鉄鋼メーカーは、鉄鉱石や鉄スクラップからさまざまな鉄鋼を作り、各種産業分野に向けて販売しています。鉄鋼メーカーから鉄鋼を仕入れた企業は、それを加工して最終製品を作っています。

つまり、鉄鋼業界はものづくり業界の心臓部とも言える存在です。鉄鋼業界から供給される鉄鋼が無ければ、ものづくり業界が成り立ちません。

当たり前のように自動車や家電があり、道路やビルが発達しているのは鉄鋼があるおかげです。このように、鉄鋼業界はものづくり業界にとっても、社会にとっても重要な存在となっています。

主要な鉄鋼メーカー３社

以下は、国内鉄鋼業界における主要な鉄鋼メーカー３社です。この３社だけで、国内粗鋼生産量のシェアを約８割占めています。

• 日本製鉄・・・総合力世界No.１を掲げる国内最大手の鉄鋼メーカー。国内粗鋼生産量で約４割のシェアを割占める。
• JFEスチール・・・国内２番手の大手鉄鋼メーカー。積極的な海外展開を行って収益を伸ばしている。
• 神戸製鋼所・・・国内３番手の大手鉄鋼メーカー。鉄鋼以外にアルミや産業用機械などの事業も手掛ける。

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2024.10.16

日本の鉄鋼業界の強み

世界的に見たとき、日本の鉄鋼業界はどのような強みを持っているのでしょうか。

日本の鉄鋼業界の強みは、大きく３つあります。

• 世界３位の鉄鋼生産能力
• 柔軟なグローバル展開能力
• 高級鋼材の製造技術力

これらのことについて、以下で詳しく解説していきます。

① 世界３位の鉄鋼生産能力

日本は戦後、鉄鋼生産能力を大きく成長させてきた国です。その歴史を辿ってみましょう。

下のグラフは、世界と日本の「粗鋼生産量（そこうせいさんりょう）」の長期推移を表したグラフです。粗鋼生産量とは、鉄鉱石や鉄スクラップから生産された鉄鋼の量のことで、国力や景気の動向を表わす指標ともなっています。

1960年頃から1970年頃にかけて、日本の粗鋼生産量は驚異的に伸びています。この頃の日本は高度経済成長期にあり、社会インフラの整備にともなって鉄鋼の需要が大幅に増加したため、粗鋼生産量が著しく伸びました。

1972年には粗鋼生産量が大台の１億トンを突破し、1979年には粗鋼生産量で世界２位だったアメリカを抜いています。日本が鉄鋼産業で世界的な地位を確立した瞬間です。

その後は今日まで、日本の粗鋼生産量は１億トン前後で推移しています。現在、中国とインドの経済成長が著しいことから、それらの国が粗鋼生産量で上位を占めています。特に中国の成長が著しく、10億トン以上の粗鋼生産量を誇ります。実に日本の10倍以上の生産量です。

それでも日本は、世界３位の粗鋼生産量を保っています。人口で言えば日本は中国やインドの10分の1程度であるため、人口に対する鉄鋼生産能力を考えると、優れた成績と言えます。

筆者

粗鋼生産量で世界３位を誇る日本は、まさしく世界に肩を並べる鉄鋼大国です。

② 柔軟なグローバル展開能力

日本の鉄鋼業界はグローバルに展開しており、海外事業で大きな収益を上げています。

日本は、アジアなどの新興国を中心とした多くの国に鉄鋼に出荷しています。日本鉄鋼連盟によると、2023年の鉄鋼輸出量は3,270万トンでした。出荷額にして4兆5,000億円で、自動車、半導体等電子部品に次ぐ規模の輸出額となっています。鉄鋼は国の経済にも大きな影響を与えていることがわかります。

また日本は、鉄鋼の製造拠点を世界各国に持っています。日本製鉄は世界15か国に製造拠点を持ち、JFEスチールは世界18の地域に活動拠点を持っています。海外で鉄鋼の生産、販売を行うことで現地での需要を取り込み、収益を上げています。

日本は、新興国や途上国に対する技術支援も積極的に行っています。日本製鉄はこれまでに、韓国の鉄鋼メーカーであるポスコに資金援助と技術供与を行っています。また、中国の国家プロジェクトに関わって上海に大型一貫製鉄所を建設し、鉄鋼事業の立ち上げを支援しています。

このように日本の鉄鋼業界は世界を牽引する存在であり、世界の成長を支えています。

筆者

近年は、日本の鉄鋼メーカーによる海外メーカーの買収も積極的に行われています。その理由は、生産量と収益の拡大を図るためです。

③ 高級鋼材の製造技術力

日本は高度経済成長期以降、鉄鋼生産能力を大きく伸ばしてきました。それと同時に、技術力も飛躍させてきました。

「鉄鋼はどれも同じ」と思われている方がいるかもしれませんが、決してそのようなことはありません。鉄鋼は「合金元素の配合比率」や「熱処理条件」などによって強度、加工性、耐食性などの材料特性が変化します。これらをうまく調整することで、さまざまな種類の鋼材を作ることが可能となります。（鋼材とは、板や棒などの形に成形された鉄鋼材料のこと。）

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日本の鉄鋼メーカーは高度なプロセス制御技術を持っており、高い品質と機能性をもつ鋼材を作ることを得意としています。これにより、さまざまなニーズに合った優れた鋼材をいくつも開発してきました。「ハイテン」や「電磁鋼板（でんじこうはん）」はその代表格とも言える鋼材で、これらの製品は品質と機能性の高さから「高級鋼材」と呼ばれています。

ハイテンとは？

ハイテンとは「高張力鋼板（こうちょうりょくこうはん）」のことで、薄くて軽いのに高い強度を持つ鋼材です。自動車の骨格構造部やドア、パネルなどに適用することで自動車が軽くなり、燃費が向上してCO₂排出量を削減する効果があります。

ハイテンは強度レベルが440MPa～980MPa級のものが主流ですが、日本の鉄鋼メーカーは1,500MPaを超える強度レベルのハイテン（超ハイテン）を開発しています。この超ハイテンは世界最高水準の強度レベルであり、製造に高度な技術を要することから、海外の鉄鋼メーカーは作れません。

ハイテンについてもっと詳しく知りたい方は、以下の記事をご参照ください。

【スーパー鉄鋼材料】ハイテンとは？どんな材料なのか徹底解説！

「ハイテン」と呼ばれる高機能材料を知っていますか？あまり聞いたことがないかもしれませんが、ハイテンは身近な“あるもの”に欠かせない材料であり、社会課題の解決に大きく貢献しています。また日本はハイテンで世界最高水準の技術力を持っており、他国を圧倒しています。しかし、その凄さは一般にはあまり知られていま...

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2025.01.05

筆者

日本の鉄鋼技術力は世界トップレベルで、品質と機能性が高い「高級鋼材」の製造を得意としています。高級鋼材は最終製品の機能を向上させる効果があるため、世界で高く評価されています。

鉄鋼業界が直面している危機

鉄鋼業界は社会的な変動の影響を受けやすいため、決して安泰な業界ではありません。いま鉄鋼業界は、次のような危機に直面しています。

• 鉄鋼内需の低迷問題
• 世界的な鉄鋼の過剰生産問題
• 産業部門最多のCO₂排出量問題

これらのことについて、以下で詳しく解説していきます。

① 鉄鋼内需の低迷問題

2000年以降、鉄鋼は内需（日本国内の需要）の低迷が続いています。

鉄鋼の内需は、ピーク時の1990年（バブル期）には9,400万トンありました。その後内需は半減し、2023年には4,500万トンにまで落ち込みました。

内需が低下している主な要因は、国内のインフラ整備が一段落したことと、人口減少が進んでいることです。現在の日本は人口の割合に対して十分な量のインフラが整っていることから、鉄鋼の需要が減ってきています。

この先、都市再開発や老朽化したインフラの改修にともなう鉄鋼内需はあるものの、内需が大きく回復することは無いと見込まれています。このような状況にあることから、国内では閉鎖に追い込まれている製鉄所も登場しています。

2023年には、主力の製鉄設備を持っていた日本製鉄の瀬戸内製鉄所呉地区が事業を停止しました。他の鉄鋼メーカーでも生産能力の縮小や、事業の見直しを迫られています。国内での売り上げが望めない以上、海外での売り上げ比率を高めることが課題となっています。

筆者

国内では鉄鋼の需要が低迷していますが、鉄鋼メーカー各社は、需要がある新興国向けに事業展開するビジネスモデルに切り替えています。

② 世界的な鉄鋼の過剰生産問題

日本国内における内需の低迷とは裏腹に、世界の粗鋼生産量は2000年以降に爆発的に増加しています。

2000年には8.5億トンだった世界の粗鋼生産量は、2021年には過去最高の19.6億トンに達しました。生産量のほとんどは、ここ20年の間に大きく経済成長を遂げた中国によるものです。現在、中国が世界の粗鋼生産量の半分以上を占めています。

その結果、鉄鋼が過剰に生産され、消費しきれず、いわゆる「鉄あまり」の状況が起こっています。これによって鉄鋼の需給バランスが崩れ、鉄鋼市場では鉄鋼価格が押し下げられています。日中貿易摩擦の影響もあり、日本は世界の鉄鋼市場で苦戦を強いられています。

中国は東南アジアに製鉄所を建設するなど、AEAN展開も図っています。ASEANは日本が事業展開を推し進めてきた重要拠点であり、中国の海外進出は日本にとって驚異の存在となっています。

筆者

日本を含む26か国・地域が参画するグローバル・フォーラム「GFSEC」では、鉄鋼過剰生産問題の解決に向けて協議が行われています。しかし、具体策の実行には至ってない状況です。今後の協議が注目されます。

③ 産業部門最多のCO₂排出量問題

次のグラフは、産業部門別のCO₂排出量（2022年度分）を示したグラフです。このグラフを見ると、鉄鋼部門は全産業部門の中でもっとも多くのCO₂を排出している部門であることが分かります。

鉄鋼部門からのCO₂排出量が多い理由は、高炉生産の比率が高いことにあります。

製鉄方式には、高炉方式と電炉方式の２式があります。日本は鉄鋼生産量の約75%を、高炉方式に頼っています。

高炉方式はCO₂の排出量が圧倒的に多く、電炉方式の約５倍となっています。ただし、不純物が少ない高品位な鉄鋼を生産でき、また大量生産に向いていることから、高炉は欠かせない製鉄方式となっています。

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2024.12.22

世界的な流れとして、深刻化している気候変動問題を解決するためにCO₂排出量を削減することが急務となっています。日本では、2050年までにCO₂排出量を実質ゼロにすること（カーボンニュートラル）を目指しています。その実現のため、鉄鋼業界からのCO₂排出量を削減することが大きな課題となっています。

筆者

現在、鉄鋼業界一丸となってCO₂排出量を削減する取り組みが進められています。例えば高炉方式から電炉方式への製鉄方式の切り替えや、CO₂が発生しない製鉄技術（高炉水素還元製鉄技術）の開発が進められています。

鉄鋼業界の展望

前述の通り、鉄鋼業界はいくつかの危機に直面しています。そんな中でも、鉄鋼業界には将来性ある展望が３つあります。

• 世界的に鉄鋼需要が増加する
• 高機能鋼材市場の成長が見込まれる
• グリーン鋼材市場の成長が見込まれる

これらのことについて、詳しく解説してきます。

① 世界的に鉄鋼需要が増加する

世界の鉄鋼需要は、将来的に見ると増加することが見込まれています。

その理由は、インドやASEANなどの新興国で人口増加や経済成長が起こり、インフラの整備が必要になるためです。2015年に約17億トンだった粗鋼生産量は、2050年には約27億トンにまで増加するという試算が出ています。

日本の鉄鋼業界は、このような世界的な鉄鋼需要増に乗じて、この先も一定量の鉄鋼生産量を確保できると推測されます。

筆者

日本国内の鉄鋼需要は低迷していますが、世界的には鉄鋼の需要が増加するため、鉄鋼業界にとって大きなチャンスと言えます。

② 高機能鋼材市場の成長が見込まれる

世界的に鉄鋼の競争が激化している中、日本の鉄鋼業界を下支えすると見られているのが「高機能鋼材市場」です。

日本は高機能鋼材の分野で、他国に負けない高度な技術力を持っています。その代表的な製品が、先ほど解説した「ハイテン」や「電磁鋼板」などの高級鋼材です。これらの製品は社会課題を解決できる可能性を秘めているため、いま需要が高まっています。

例えばハイテンは、自動車を軽くして燃費を向上させるため、CO₂排出量の低減を実現しています。電磁鋼板は電気自動車の性能を高めるため、電気自動車の普及に貢献しています。このように高機能鋼材は、社会課題解決にポジティブなインパクトを与えます。

また、「高耐食性建材」や「高清浄度軸受鋼」などの特殊鋼も見逃すことができません。これらの特殊鋼を各種機器に適用すると、機器のメンテナンス頻度を抑えたり、寿命を高めたりできます。将来的に普及が見込まれる洋上風力発電機器などの材料に採用されることが期待されます。

いま世界的に「脱炭素化」や「SDGs」に対する関心が高まっているため、このような日本製の高機能鋼材は世界市場で十分に戦える武器になると言えます。

筆者

鉄鋼はポテンシャルが高く、さらに進化する可能性を秘めています。その可能性を引き出せる技術力がある日本は、高機能鋼材市場をリードしていくものと思われます。

③ グリーン鋼材市場の成長が見込まれる

グリーン鋼材とは、製造時のCO₂排出量が少ない鋼材のことです。

世界的に気候変動問題への対応が急がれる中、グリーン鋼材が大きく注目されています。2050年には、グリーン鋼材が世界の鉄鋼市場の半分を占めることが予想されています。そのため、これからは高品位な鋼材であっても、グリーンでなければ市場に参入できない可能性があります。

すでに鉄鋼メーカー各社はグリーン鋼材の製造に着手しており、販売を開始しています。日本の鉄鋼業界はグリーン鋼材市場で主権を取ることが期待されます。

究極は、製造中のCO₂排出量をゼロにすることです。ただし、今のところCO₂排出量をゼロにできる製鉄技術は世の中に存在しません。

現在日本では、超革新的な製鉄技術を開発するプロジェクト「COURSE50」や「Super COURSE50」が進行しています。このプロジェクトは、官民一体となって進められている大型プロジェクトです。「高炉水素還元製鉄技術」などを2025年頃までに実用化し、2050年頃までに普及することを目指しています。

「高炉水素還元製鉄技術」が実現すると、高炉からのCO₂排出量を大幅に削減することができます。試験段階では、日本製鉄がすでに43%という世界最高水準のCO₂削減率を達成しています。今後の実用化、運用が期待されます。

おわりに

日本の鉄鋼業界の強み、直面している危機、展望等について解説してきました。

「鉄鋼業界は将来性がない」、「鉄鋼はオワコン」などと揶揄されることがありますが、決してそのようなことはありません。鉄鋼は社会、いや世界を支える重要な材料であり、今後もそれは変わらないからです。

ただし、中国による台頭、CO₂排出量の問題など、日本の鉄鋼業界が逆風に立たされているのも事実です。しかし日本の鉄鋼業界は、世界に誇れる技術で成長を遂げてきた歴史があります。これからも社会課題を解決するような新しい鉄鋼を開発することが期待されます。

このように鉄鋼業界は魅力的であり、将来性があります。もっと鉄鋼業界のことを詳しく知りたい方は、ぜひ次の書籍を読んでみてください。

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「ハイテン」と呼ばれる高機能材料を知っていますか？

あまり聞いたことがないかもしれませんが、ハイテンは身近な“あるもの”に欠かせない材料であり、社会課題の解決に大きく貢献しています。

また日本はハイテンで世界最高水準の技術力を持っており、他国を圧倒しています。しかし、その凄さは一般にはあまり知られていません。

本記事では、ハイテンが一体どのような材料なのか、また、なぜ社会課題の解決に大きく貢献しているのか、それらについて徹底解説しています。

文系の方や、材料に詳しくない方でもわかりやすい内容となっています。ぜひ最後までご覧ください！

ひろ

この記事は、現役の材料エンジニアが書いています！

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鋼（はがね）の基礎知識

ハイテンのことについて知る前に、基礎知識として「鋼（はがね）」のことを理解しておきましょう。

「鋼がどういうものか」を理解されている人は、ここを読み飛ばしても大丈夫です！

鋼とは？

「鋼」は、あらゆる金属材料の中で最も身近で重要性の高い金属材料として、さまざまな場面で利用されています。

鋼とは、一体どのような金属なのでしょうか？

鋼とは、「鉄（Fe）と炭素（C）の合金」のことです。

ここで合金とは、２種類以上の元素が混ぜ合わさってできた金属のことを言います。

つまり、鋼は「鉄と炭素が混ぜ合わさってできた金属」であり、構造的には鉄の結晶中に炭素の原子が溶け込んだ構造になっています。

これが鋼の正体です。しかし、実際に溶け込んでいる元素は炭素だけではなく、シリコン（Si）やマンガン（Mn）などの元素も溶け込んでいます。鋼は、鉄とさまざまな元素の組み合わせによってできているのです。

基本的に鉄は“もろい”

実は材料工学的に見ると、鉄そのものはあまり強度がなく、もろい金属です。

高層の建築物を支える材料に使おうものなら、大きな負荷に耐えられず、容易に曲がってしまいます。そのため、そのまま材料として使用することはできません。

しかし、鉄に0.02～2%程度の炭素を混ぜると、強度が向上します。強い衝撃や荷重を受けても、粘り強く耐えることのできる強靭（きょうじん）な金属材料となるのです。

そのため、鉄はほとんどの場合「鋼」の状態で使用されます。材料として使用される鋼のことを「鋼材（こうざい）」または「鉄鋼（てっこう）材料」と言います。

鋼材は硬く、強い材料の象徴としてビル、橋梁、車両、機械、プラント設備などの構造物に使われ、人々の暮らしを影で支えています。

そう、普段私たちが「鉄」と言って指しているものは、ほとんどが「鋼」なのです。

本記事の主役であるハイテンも、鋼の一種です。

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2024.12.14

ハイテンとは？

鋼について予備知識を得たところで、ここからが本題です。ハイテンについて深掘りしていきましょう。

ハイテンとは、一体どのような材料なのでしょうか？

軽くて強い「高張力鋼板」のこと

ハイテンは、“High Tensile Strength Steel Sheet（ハイ・テンサイル・ストレングス・スチール・シート）”の略称です。

それぞれの英単語の意味は、次の通りです。

• High（ハイ）＝高い
• Tensile（テンサイル）＝引張り（ひっぱり）
• Strength（ストレングス）＝強さ
• Steel（スチール）＝鋼
• Sheet（シート）＝板

これらの単語をつなぎ合わせると、「高い引張り強さの鋼の板」となります。

つまり、ハイテンとは「高い引張り強さを持つ鋼板（こうはん）」のことです。

ここで「引張り強さ」とは、材料の強度を示すパラメータの一つです。「300MPa（メガパスカル）」のように数値で表され、別名「張力（ちょうりょく）」とも呼ばれます。

そのため、ハイテンは日本語で言い表すと「高張力鋼板（こうちょうりょくこうはん）」となります。

鋼板って？

「鋼板」とは、圧延（あつえん）と呼ばれる方法で板状の形に作られた鋼材のことです。扱いやすく、機械や構造物などの製作において欠かせない材料です。

一般的な話をすると、鋼板の板厚（いたあつ）は最終製品の強度に影響します。

鋼板は、板厚が小さくて薄いほど変形しやすくなり、大きな負荷に耐えられる力が弱くなります。逆に板厚が大きくて厚いほど変形しにくくなり、大きな負荷にも耐えられます。しかし、そのぶん重くなってしまいます。

ハイテンの場合はもともとの強度が高いため、板厚が小さくて薄くても、大きな負荷に耐えられる力を持っています。

板厚が小さいということは、材料が軽いことを意味します。つまり、ハイテンは“軽くても強度がある材料”ということになります。これが、ハイテンの大きな特徴です。

ハイテンが持つ優れた機能

ここまでを要約すると、ハイテンとは高い引張強さを持つ鋼板のことで、別名「高張力鋼板」と呼ばれます。そして、「軽くて強い材料」であることが特徴です。

しかし、ハイテンはただ軽くて強いだけではありません。

ハイテンが持つ優れた機能をまとめると、次のようになります。

• 軽くて高強度である
• 成形性が高い
• 溶接性が高い
• 耐食性が高い

ハイテンはこれらの優れた機能を合わせ持つ材料であり、これが最終製品の機能向上に役立っています。鉄鋼材料としては技術性の高い材料であり、ハイテンはまさしくスーパー鉄鋼材料です。

ハイテンが具体的にどのような機能や技術を持っているかについては、本記事内でじっくり解説しています。

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2024.12.14

どのくらいの強度を持つ？

では、具体的にハイテンはどのくらいの強度を持っているのでしょうか？ここでは、単純に引張り強さのことを「強度」と呼ぶことにします。

一般的な鋼板として知られる“SPHC”（熱間圧延軟鋼板の一種）は、保証されている強度が270MPaです。純鉄の強度が250MPa程度なので、純鉄より少し高い強度です。

これに対してハイテンは、およそ440MPa以上の強度を持ちます。

ここで“およそ”としたのは、ハイテンには明確な強度の定義がないためです。

かつては、340MPa以上の強度を持つ鋼板がハイテンとみなされていました。その後、技術開発が進んでハイテンの強度が引き上げられ、440MPa以上の強度を持つものがハイテンの主流となりました。そのため、ここではおよそ440MPa以上の強度を持つ鋼板のことをハイテンと呼んでいます。

超ハイテンの強度は「980MPa以上」

先述したように、ハイテンは過去の技術開発によって強度が引き上げられてきました。そのため、現在ではさまざまな強度のハイテンがあります。

現在実用化されているハイテンの強度は、主に440～1470MPaです。

強度が980MPaを超えるものはハイテンの中でもかなり高強度なグレードであり、「超ハイテン」または「ウルトラハイテン」と呼ばれています。超ハイテンは、それほど革新的な強度を誇ります。

最近では1500MPa級のハイテンや1700MPa級のハイテンも開発されており、将来的には2GPa（ギガパスカル）を超えるハイテンの開発も期待されています。（※2GPa＝2000MPa）

ハイテンは“あるもの”に欠かせない

ここまでの解説通り、ハイテンとは「高い強度を持つ鋼板」のことです。

そんなハイテンは、“あるもの”を作るときに欠かせない材料となっています。

それは、「自動車」です。

現在、ほとんどの自動車にハイテンが使用されており、「ハイテン＝自動車用の材料」とさえ認識されているほどです。

実際、自動車のどのような場所にハイテンが使用されているのでしょうか？

そのことがよくわかる資料をホンダが公開しています。

左の図は、2024年3月にホンダから発売された新型アコードの骨格構造を示しています。右のグラフは、骨格構造に使用されている鋼材の使用率を強度別に表したものです。

これを見ると、骨格構造の各所に440MPa級、590MPa級、780MPa級、980MPa級のハイテンが使用されていることがわかります。

比率では、全体の53.7%を占める箇所にハイテン（440MPa級以上）が使用されています。

部位別では、センターピラー、ルーフサイドレール、メンバーといった重要な骨格部に強度の高いハイテンが使用されています。上の図では示されていませんが、シャシー、パネルといった部分にもハイテンが使用されています。

このように、ハイテンは自動車のボディに多く使用されており、自動車の構造として機能しています。私たちの身近な存在である自動車の見えないところで、ハイテンは活躍しているのです。

自動車の材料にハイテンが欠かせない理由については、次に解説します。

ハイテンが自動車に欠かせない理由とは？

では、なぜハイテンが自動車の材料に欠かせないのでしょうか？

その理由は、大きく２つあります。

① 衝突安全性が向上する

自動車の材料にハイテンが欠かせない１つ目の理由は、衝突安全性が向上するためです。

衝突安全性とは、自動車がものと衝突したさいに、乗員を安全に保護できる程度のことです。

自動車は走行中に衝突事故を起こすと、衝突の程度によっては車体が大きく変形してつぶれてしまい、乗員を危険な目にさらしてしまいます。そのため、自動車のボディには、万が一の衝突時にも強い衝撃に耐えられる頑丈な作りが求められます。

そこで乗員が入る空間をハイテンで覆うと、強い衝撃に耐えられる頑丈なボディとすることができます。

近年、衝突安全性要求の高まりによってボディのさらなる高強度化が進んでいます。

② 車体を軽量化できる

自動車の材料にハイテンが欠かせない２つ目の理由は、車体を軽量化できるためです。

自動車のボディは鋼材、アルミ材、樹脂など、さまざまな材料で構成されています。

その中でも鋼材は主要な材料であり、車体重量の約70%を鋼材が占めています。そのため、車体重量は大きなものとなっています。

そこで鋼材をハイテンに置き換えると、小さな板厚でも車体の強度を確保することができ、車体を軽量化できます。

ハイテンは高強度材であるほど、その軽量効果は大きくなります。

上の図は、各強度のハイテンの重量削減効果を示したものです。同じ強度を確保するとき、590MPaのハイテンでは板厚が2.4mm必要となるところ、1500MPaのハイテンでは1.6mmの板厚で済みます。この場合、33%の重量削減効果があります。

軽量化はCO₂の削減につながる

国土交通省によると、国内におけるCO₂総排出量のうち、自動車からのCO₂排出量が約２割を占めています。（※2022年時点）

そのため、自動車からのCO₂排出量を抑制することは重要な課題となっています。その有効策の一つとされているのが、車体重量の削減です。

車体重量とCO₂排出量には相関性があります。下の図をご覧ください。

この図を見てわかるように、車体重量が大きくなると、CO₂排出量も増加していきます。そのため、CO₂排出量を抑制するには車体重量をできるだけ減らすことが重要になります。

ハイテンの使用は車体重量を低減させるため、ハイテンは「CO₂排出量を抑制してくれる材料」とも言えます。

ハイテンの高強度化技術とは？

鋼が持つ強度を最大限に引き出すために、ハイテンは高度な材料技術を駆使して製造されています。そこで活用されている技術が、“金属組織の制御技術”です。

少し専門的な話になりますが、ここではその技術について解説します。

鋼の強化法について

一般的に、鋼は次の強化法を利用することで高強度化を図ることができます。

• 固溶強化法
• 析出強化法
• 加工強化法（転位強化法）
• 変態組織強化法
• 結晶粒微細化強化法

この中でも、合金元素の添加によって鋼の強化を図る「固溶強化法」や「析出強化法」は、鋼材の製造においてよく利用されている強化法です。

鋼中に合金元素を添加すると、鋼の変形を抑える効果が生まれ、鋼の強化を図ることができます。鉄に炭素を添加すると強度が向上するのも、この固溶強化によるものです。クロム（Cr）、モリブデン（Mo）、ニオブ（Nb）、バナジウム（V）なども、鋼を強化する効果があります。

これらの強化法を利用すると容易に鋼の強化を図ることができますが、高強度化しようとするほど多くの合金元素を添加する必要があります。その場合、材料の溶接性が低下する問題が発生します。

溶接性とは

溶接性とは、割れなどの溶接欠陥を発生させずに溶接することができる程度のことです。

合金元素の含有量が多い鋼を溶接すると、その箇所が急激に冷やされることによって割れが発生したり、強度が低下したりすることがあります。

自動車の骨格構造やシャシーは、鋼材どうしを溶接でつなぎ合わせているため、鋼材には溶接性の良さが求められます。

そのため、ハイテンは多量の合金元素の添加に頼った強化法ではなく、主に“変態組織強化法”を駆使して鋼の高強度化を図っています。

変態組織強化法とは

変態組織強化法とは、金属組織を変態させ、硬い金属組織を作ることで鋼を強化する方法のことです。

ここで金属組織とは、結晶のでき方によって異なって現れる金属の相（そう）のことです。

金属の内部では、原子が規則正しく配列することによって結晶を作っています。

その金属に合金元素を添加して組成（元素の組み合わせ比率のこと）を変えたり、熱処理（加熱後に冷却する操作のこと）を施したりすると、結晶の種類や大きさなどが変化し、異なる金属組織を生み出します。

鋼の金属組織

鋼は主に次の金属組織を作ることができ、それぞれ持っている性質が異なります。

• フェライト　　：軟質で、伸びやすい組織
• パーライト　　：やや硬質で、伸びがある組織
• ベイナイト　　：硬質で、伸びが少ない組織
• マルテンサイト：非常に硬質で、ほとんど伸びない組織

これらの金属組織は、生成する条件があります。例えば鋼が900℃程度に加熱され、高温の状態では金属組織はオーステナイトになります。

この状態から鋼をゆっくり冷却させると、金属組織は軟質組織であるフェライトと、やや硬い組織であるパーライトの混合組織になります。材料は、低強度で比較的加工しやすい材料になります。

一方、高温の状態から急速に冷却させた場合は、金属組織は非常に硬質な組織であるマルテンサイトになります。材料は、高強度で比較的加工しにくい材料になります。

このとき、炭素の含有量は金属組織の硬さに影響し、炭素の含有量が多い場合は、より高強度な材料となります。

このように、鋼を加熱し、冷却させることで金属組織が変態し、鋼の性質が変わります。さらに、冷却速度を変えることで生成される金属組織も変わり、鋼の強度を向上させることができます。

これが、変態組織強化法のメカニズムです。

高強度化のカギは“精密なプロセス制御”

変態組織強化法では、熱処理によって金属組織を調整することで、目的とする機能の材料を得ます。

しかし、材料の機能を正確にコントロールすることは簡単なことではありません。加熱温度、加熱時間、冷却速度などのわずかな違いが、材料に異なる機能をもたらしてしまうからです。

材料の成分も、ppm（百万分の一）単位のわずかな違いが材料の機能に影響してしまいます。

高強度な材料を作るためには、熱処理プロセスを精密に制御する必要があります。成分調整においても、不純物を極限まで減らす、的確な組成にするなどの技術が求められます。

ハイテンでは、「強度」、「成形性」、「溶接性」、「耐食性」などの機能のバランスが最適になるように、高度な技術でプロセスを管理し、金属組織を精密に制御し、材料を作りこんでいます。

この精密な組織制御技術が、高強度なハイテンを生み出しています。

ハイテンの成形性向上技術とは？

鋼の高強度化において問題となるのが“成形性の低下”です。

ハイテンは、その問題を改善するためのアプローチが積極的に行われている素晴らしい材料です。

ここでは、強度と成形性の関係性や、ハイテンの成形性向上技術について解説します。

高強度化は“成形性の低下”をもたらす

自動車用の部品は材料を加工して作られますが、このとき材料の成形性がきわめて重要な性質になります。

成形性とは、「割れを生ずることなく材料を成形させられる程度」のことです。

車体構造やシャシーなどの部品は、鋼板を金型ではさんでプレス成形することによって作られています。

金型の内部では鋼板を曲げたり、伸ばしたりする操作が行われることで、３次元的な形状の部品が作られます。そのため、鋼板には「曲げやすい性質」や「伸びやすい性質」などが求められます。

この「曲げやすい性質」や「伸びやすい性質」こそが成形性です。

しかし、高強度の鋼では、これらの性質が低下してしまいます。一般的に鋼は強度が上がると、伸び（＝延性）が低下する傾向にあるからです。

鋼板をプレス成形するさい、鋼板の延性が低い（強度が高い）と成形中にシワや割れが発生してしまい、きれいな部品を作れません。逆に鋼板の延性が高い（強度が低い）と、成形中にシワや割れを発生させることなくきれいな部品を作ることができます。

つまり、強度と成形性は相反する性質にあり、高い強度を持つ鋼材では見過ごせない課題となります。

高い強度を持つハイテンでは、その課題を改善するために積極的な技術開発が行われています。そこで活かされているのが、“成形性向上技術”です。

高成形性ハイテン「DP鋼板」と「TRIP鋼板」

ハイテンはこれまで、試行錯誤を繰り返しながら成形性を向上させる技術の開発が試みられました。

ハイテンの成形性を向上させるために活かされた技術が、やはり“金属組織の制御技術”です。

「高い強度」と「高い成形性」を両立させたハイテンを実現するために、金属組織をうまく制御し、高い成形性を持つハイテンを実現させてます。

その中でも特に機能性に優れ、代表的なハイテンが「DP鋼板」と「TRIP鋼板」です。

DP鋼板

DP鋼板は、「フェライト」と「マルテンサイト」の二相組織を持つハイテンです。DPは“Dual Phase（デュアル・フェーズ）”の略で、「二相」の意味を持ちます。

DP鋼板の設計思想は、軟質な相（フェイライト）でプレス成形時の伸びを確保し、硬質な相（マルテンサイト）で高い強度を確保しようというものです。それを実現するために、金属組織は軟質なフェライト地に硬質なマルテンサイトが分散した組織となっています。

そのため、DP鋼板は高い成形性を持ちながら、590MPa～980MPa級の引張り強さを持つ高強度なハイテンを実現しています。

DP鋼板の基本組織は「フェライト・マルテンサイト」ですが、これを「フェライト・ベイナイト」に置き換え、穴広げ性を向上させたハイテンも開発されています。

TRIP鋼板

TRIP鋼板は、「TRIP（Transformation induced plasticity：変態誘起塑性）」と呼ばれる現象を利用して大きな伸びと強度を実現しているハイテンです。

TRIP鋼板は、ベイナイト（あるいはフェライト・ベイナイト）母相中に、オーステナイトを数％から30％前後残留させた金属組織となっています。

TRIP鋼板をプレス成形すると、変形の進行とともにオーステナイトが硬質のマルテンサイトに変態し、その部分の強度が高くなります。このように、加工によって金属組織の変態が起こり、硬化する現象のことを「TRIP」と言います。

TRIP進行中、周囲の相は相対的に低強度であるため、周囲に変形が伝搬することで高い伸びを示します。これにより、980MPa～1180MPa級の高い強度を持ちながら、高い成形性を持つTRIP鋼が実現しています。

TRIP鋼は良好な加工性のみならず、衝突時の衝撃吸収性が大きい特徴もあります。また近年では、DPとTRIPを組み合わせた「TRIP型複合組織ハイテン」も開発されています。

ハイテンの欠点とは？

高強度で成形性に優れ、非の打ちどころがないと思われるハイテンにも欠点がいくつかあります。

ここでは、ハイテンが持つ欠点について解説します。

スプリングバック

スプリングバックとは、鋼板をプレス成形して力を取り除いたときに、一旦は変形した形状が元に戻ってしまう現象のことです。

一般的に、鋼板の強度が高くなるにつれてスプリングバックの発生量が大きくなります。

スプリングバックが発生すると、成型した後の寸法の精度が悪くなり、部品どうしの接合に誤差が生じてしまいます。

この対策として、スプリングバックの量を見込んで金型を作る対策が取られています。

遅れ破壊

遅れ破壊とは、材料内に侵入した水素が材料の強度劣化を引き起こし、使用中に破壊をもたらす現象のことです。

一般的に、引張り強さが1,200MPa以上の鋼において遅れ破壊が発生しやすいとされています。そのため、高強度化が進んでいるハイテンにおいて遅れ破壊は深刻な問題となっています。

遅れ破壊の現象については不明な点が多いため、現在、現象の解明が進められています。また、遅れ破壊に対して耐性の高いハイテンの開発も行われています。

自動車用ハイテン開発の歴史

日本はハイテンの開発・製造に関して、世界でもトッププレイヤーです。前述した“金属組織の制御技術”のように非常に高い技術力を持っており、世界で評価されています。

今では当たり前のように自動車用材料として使用されているハイテンですが、ハイテンが開発されるようになったのにはきっかけがあります。

ここでは、自動車用ハイテン開発の歴史について迫ってみたいと思います。

きっかけは“石油ショック”

ハイテンは、1970年代に起こった石油ショックをきっかけに精力的な開発が始まりました。

その頃の日本は、高度経済成長に伴う個人消費の拡大により、自動車の生産台数を大きく伸ばしていました。車体には、成形性に優れた「270MPa級の軟鋼板」が一般的に使用されていました。

1973年に第１次石油ショックが起こると、世界中でエネルギーに対する危機が高まります。これを受け、自動車メーカー各社は「燃費の向上」を図り始め、自動車は「軽量化」の道を歩むようになります。

当時から日本は鉄鋼づくりで高い技術力を持っており、その技術力を活かしてハイテンの開発に力を注いでいきます。また、鉄鋼メーカーと自動車メーカーが手を組み、共同開発を行うことでハイテンの開発が加速していきます。

その結果、「DP鋼板」や「TRIP鋼板」などの、素晴らしい機能性を持つハイテンが生まれました。強度レベルも、かつて270MPa級が主流だったものが1,480MPa級にまで進化を遂げています。これらのハイテンの開発が、車体の高強度化と軽量化に大きく貢献しました。

その後もハイテンの開発は発展していき、革新的な機能を持つハイテンが日本から次々と生まれています。新しいハイテンの開発は現在進行形で進められており、さらなる高機能化が期待されています。

ハイテンを製造可能にした“連続焼鈍設備”

ハイテンの優れた製造技術は、「連続焼鈍設備（れんぞくしょうどんせつび）」の開発によって初めて可能となりました。

連続焼鈍設備は、鋼板の熱処理を連続的かつ短時間で行うことができる設備です。1970年初頭に日本で開発され、ハイテンの製造に光明を見出した画期的な熱処理設備です。

連続焼鈍設備が開発される前は、「箱焼鈍」と呼ばれる方法で熱処理が行われていました。

これは、箱と呼ばれる炉の中でコイル状に巻き取られた鋼板をじっくり焼鈍（冷間圧延で硬くなった鋼板を軟らかくする熱処理のこと）する方法で、加熱に１日、冷却に３日ほどかかります。その後の調質圧延や検査などの工程を合わせると、計10日程度の時間を要します。

これに対して連続焼鈍設備では、ほどいたコイルを設備内に送りながら連続的に熱処理していきます。加熱から冷却までの時間は、約10分で済みます。

連続焼鈍設備では鋼板の急速加熱と急速冷却を行うことができ、緻密に金属組織を制御することができます。この設備の活用により、高機能なハイテンを製造することが可能となりました。

ハイテンの仲間

ここまでに「DP鋼板」や「TRIP鋼板」といった高機能ハイテンを紹介してきましたが、ハイテンは他にも種類があります。

ここでは、ハイテンの一例を紹介します。

BH鋼板

BH鋼板は、“焼付け硬化（Bake Hardening）”によって“降伏強度（へたり強さ）”を向上させた鋼板です。

焼付け硬化とは、自動車の製造工程で行われる塗装焼付け時の加熱によって、鋼板を硬くさせる技術のことです。塗装焼付けは、170℃の温度で20分程度行われます。

このとき、鋼中ではプレス成形によって導入された転位が“固溶炭素”や“固溶窒素”で固着される現象が起こります。これにより鋼の変形が起こりにくくなり、降伏強度が上昇します。

BH鋼は、プレス成形時には軟らかくて成形性に優れ、使用時には硬い状態となっています。耐デント性に優れており、パネル部品の薄手化を可能にします。

IF鋼板

IF鋼板は、“Interstitial atom in solution free”な鋼板、つまり鋼中に固溶した侵入型元素を限りなくゼロにした鋼板のことです。

ここで侵入型元素は炭素（C）や窒素（N）のことを指し、鋼を作る工程で鋼中に必ず取り込まれます。これらの侵入型元素を真空処理によって数10ppm以下にまで減らし、さらにチタン（Ti）やニオブ（Nb）などを添加して残存した侵入型元素を固定化し、ゼロ近くにまで低減させます。

これによって出来上がった鋼板は純度が高く、非常に高い成形性を持つ鋼板となります。IF鋼は1980年代後半に開発されましたが、現在も主流の外板用材料です。

TWIP鋼板

TWIP鋼板は、「TWIP（Twining Induced Plasticity：双晶誘起塑性）」と呼ばれる現象を利用して大きな伸びと強度を実現しているハイテンです。

材料的には、30%程度のMnを含有した高Mn鋼です。これにアルミニウム（Al）やシリコン（Si）も3%程度含有しており、組織はオーステナイトを呈しています。

TWIP鋼板はプレス成形のさい、変形が進んだ箇所で双晶が起こります。その部分が硬化して割れの発生を抑制し、きわめて高い伸びを示します。これにより、1GPa級の引張強さと50%以上の伸びを示します。

TWIP鋼は高速変形においても十分な強度と延性を有することが特徴的です。衝撃変形時に出来るだけエネルギーを吸収することが可能となっています。

ホットスタンプ材

ホットスタンプ材は、900℃程度に加熱した鋼板をプレス成形し、そのまま金型内で冷却することで焼入れし、高強度化を図った材料です。

一般的なハイテンは、主に組織強化法によって先に高強度な鋼板が作られたのち、室温にてプレス成形されて部品となります。この場合、高強度なものほどスプリングバックが発生し、形状凍結性（寸法精度）が悪くなります。また、高強度なものほど大きなプレス荷重を要します。

これに対し、ホットスタンプ材は材料の高強度化とプレス成形を同時に行うことで、上記の冷間プレス材の問題を克服しています。材料の高強度化を炭素量に依存しているため、1.5GPa級の超強度ハイテンを作ることも可能です。

近年、ホットスタンプ材の自動車部品への適用が急速に進んでおり、ドアビーム、バンパーリインフォース、ピラーリインフォースなどに実用化されています。2.0GPa級が期待されています。

第３世代ハイテン

ここまで紹介した「DP鋼板」や「TRIP鋼板」は比較的初期に開発されたハイテンであり、これらは「第１世代ハイテン」と呼ばれています。

その後、驚異的な強度と伸びを示すハイテンとして登場した「TWIP鋼板」は「第２世代ハイテン」と呼ばれています。第２世代ハイテンは優れた材料特性を示しますが、製造工程やコストの問題から普及が進みませんでした。

第１世代と第２世代の中間的な材料特性を持つように開発されたハイテンが「第３世代ハイテン」です。

第３世代ハイテンには「TBF鋼板」、「TBM鋼板」、「TM鋼板」、「Q&P鋼板」、「中Mn鋼板」などがあります。これらはTRIP効果を最大限に生かし、かつ生地組織の強化が図られています。

第３世代ハイテンは現在、大学や鉄鋼メーカーによって研究開発が進められており、高い成形性と980～1,960MPa級の高い強度を持つハイテンの実現が期待されています。

ハイテンを製造している鉄鋼メーカー

最後に、ハイテンを製造している鉄鋼メーカーを紹介します。

現時点でハイテンの製造・販売を行っているメーカーは、国内では３社しかありません。どのメーカーも、世界に誇れる技術を持つ鉄鋼リーディングカンパニーです。

日本製鉄

日本製鉄は日本最大手の鉄鋼メーカーで、国内１位の粗鋼生産量を誇ります。また、総合力世界No.1の鉄鋼メーカーを目指してグローバルに展開しています。

ハイテン開発の歴史は長く、高い技術力を持っています。現在、1,470MPa級ハイテンや、2.0GPa級ホットスタンプ材を製造、販売しています。

日本製鉄は、次世代鋼製自動車コンセプト“NSafe-AutoConcept（NSAC）”のもと、先進的な材料開発だけでなく、構造・機能設計、工法開発、性能評価までトータルで支援するソリューション開発も行っています。

JFEスチール

JFEスチールは、国内２位の粗鋼生産量を誇る鉄鋼メーカーです。「常に世界最高の技術を持って社会に貢献する」という企業理念のもと、グローバルに展開しています。

同社はハイテンの熱間連続圧延技術（エンドレス圧延）を持っており、ハイテンを高効率・安定生産しています。

商品では、従来のハイテンよりも優れた成形性を持つ590～1180MPa級のハイテンシリーズ「JEFORMA」や、1,470MPa級ハイテンを展開しています。

また、ドイツの大手鉄鋼メーカーとのハイテンの共同開発も行っています。

神戸製鋼所

神戸製鋼所は、素材事業、機械事業、電力事業の３本柱で事業展開している大手鉄鋼メーカーです。

590～1,270MPa級の高加工性ハイテンや、1,470MPa級ハイテンを手掛けています。日系OEM向け超ハイテンでは30～40%のシェアを獲得しています。

鉄鋼メーカーとしては珍しくアルミ事業も展開しているため、自動車軽量化の取り組みとして、ハイテンだけでなく先端アルミ合金の開発にも力を注いでいます。

おわりに

本記事では、ハイテンについて解説してきました。

ハイテンの特徴や凄さについて、多少なりともご理解いただけたのではないでしょうか。

「ハイテンのことをもっと詳しく知りたい」、「鉄鋼材料のことを勉強したい」という方のために、筆者オススメの本を掲載しておきます。ぜひ手にとって読んでみてください。

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ものづくり業界において、材料エンジニアの存在はあまり知られていません。

材料エンジニアは材料の設計や開発などの業務にかかわり、製品づくりを根底から支えています。筆者自身も材料エンジニアをやっており、その魅力を知ってもらいたいと考えています。

そこで本記事では、材料エンジニアの仕事内容や魅力について解説しています。

就職活動中の学生さんや転職を考えている社会人さんに向けた内容となっていますので、職種選びの参考になさってください。

ひろ

本記事は、現役の材料エンジニアが書いています！

材料エンジニアとは？

材料エンジニアとは、主に材料の設計・開発・製作・運用に関して工学的な知識や技術力などを備えている人のことです。

と言われても、なかなかイメージが湧かないですよね・・・。

ざっくりと言うと「材料を作る仕事に携わっているエンジニア」のことです。彼らは材料のことについて卓越した知識と技術力があるため、「材料のプロフェッショナル」と言っても過言ではありません。

とりあえず、ここではそのように覚えてください。

そもそもエンジニアとは？

材料エンジニアについて深掘りする前に、「そもそもエンジニアとは何か？」というところから見ていきましょう。

語源は「Engineer」

エンジニアは英語の「Engineer」から来ています。日本語に翻訳すると「技術者」となりますが、特に次のスキルを持つ人のことをエンジニアと言います。

• 工学的な知識・・・工学とは、工業に役立てることを目的とした学問のこと
• 高度な技術力・・・技術力とは、工学的な知識を応用する能力のこと

つまり、エンジニアとは工業に役立てることを目的とした専門的な知識を持っており、それを応用するスキルを持っている人のことです。

世の中には色んなエンジニアがいる

本記事で扱っているエンジニアは「材料エンジニア」ですが、エンジニアには機械技術のことに強い「機械エンジニア」や、電気技術のことに強い「電気エンジニア」、情報技術のことに強い「ITエンジニア」などもいます。

どのエンジニアも各々の分野でそのスキルをいかんなく発揮し、ものづくりやシステム開発の現場を支えています。

材料エンジニアの役割

色んなエンジニアがいる中でも、材料エンジニアは特に材料のことに関して高度な専門知識と技術力をスキルとして備えています。

私たちは普段、何気なく“もの”を手に取り使用していますが、そこに使われている材料の重要性を意識したことはありますか？

現代社会は自動車や家電、スマートホンなどの登場・普及によって便利な暮らしが形成されていますが、便利な暮らしが作られている背景には必ず優れた材料の存在があります。

優れた材料があると、製品を軽量化させたり、耐久性を向上させたりできるようになります。そうすると、今までに無かった革新的な機能を持つ製品の実現が可能になります。

そんな材料の開発や生産などに関わり、便利な暮らしの実現に貢献してきたのが材料エンジニアであり、材料エンジニアは日本のものづくりを支えてきたと言っても過言ではありません。

研究者との違いは？

材料エンジニアとよく似た存在であるのが、「材料の研究者」です。

どちらも高い専門性を備えているという点では同じですが、活動の内容が少し異なります。その違いは、以下の通りです。

• 研究者は、調査や実験などを行って新しい知識や技術を見つける。
• エンジニアは、先人が見つけた知識や技術を活用して製品を作る。

研究者は、主に研究所、企業、大学などの研究室で調査や実験などを行い、世の中にまだ無い新しい知識や技術を探し出します。例えば「高温に晒された金属内部の挙動を解明する」とか、「鉄鋼やアルミ合金に代わる新しい材料を探す」といったような、未知の領域に対する探求を行います。

一方のエンジニアは、主にメーカーに所属して製品づくりに携わります。研究者や先人のエンジニアが見つけた知識や技術を活用し、新しい材料の設計・開発や、材料の生産を効率化・高品質化するための活動などを行います。

このように、研究者とエンジニアとでは、「新しい知識・技術を探す」か「既存の知識・技術を活かす」かという違いがあります。

材料エンジニアはどんな業種に関わっている？

材料エンジニアは、一体どのような業種に関わっているのでしょうか。

実は意外にも、材料エンジニアは多くの業種に関わっています。その代表的な業種（メーカー）は以下の通りです。

• 金属材料メーカー
• 非金属材料メーカー
• 化学素材メーカー
• 自動車メーカー
• 電機メーカー
• 工具メーカー

以下に、詳しく解説していきます。

① 金属材料メーカー

金属材料メーカーは、鉄鋼、銅、アルミニウム、ニッケル、チタンなどの金属材料を作るメーカーです。

金属は地球上に豊富な資源があり、また加工しやすいことから、金属材料はものづくりに欠かせない材料となっています。金属材料の用途としては多くの家庭用品、工業用品、インフラ構造物など、様々あります。需要先としては建設業界、重工業、自動車業界、電機業界、半導体業界などがあり、金属材料は幅広い分野において需要があります。

金属材料の特徴は、成分や熱処理によって強度や物性を自在に調整できる点です。それらの特性を生かし、日々新しい金属材料が開発されています。そこに材料エンジニアが関わっています。

② 非金属材料メーカー

非金属材料メーカーは、セラミックス、ガラス、セメントなどの非金属材料を作るメーカーです。

これらの非金属材料は工業材料としての用途が大きく、建設業界、電力業界、自動車業界、電子部品業界など、数多くの業界で活躍しています。中でもセラミックスはIC基板やコンデンサなどの電子部品材料としてよく使われており、エレクトロニクス分野の発展に貢献しています。

非金属材料は今なお機能性材料の開発が旺盛で、そこに材料エンジニアが関わっています。

③ 化学素材メーカー

化学素材メーカーは、樹脂、プラスチック、ゴム、炭素繊維などの化学素材を作るメーカーです。

化学素材は生活の中でも触れることの多い身近な素材ですが、スマートホンやパソコンといった電子機器の内部やディスプレイのフィルムなどにも使われており、私たちの生活を支えています。

近年は高い機能性を持つ高機能樹脂（スーパーエンプラ）や炭素繊維強化プラスチック（CFRP）などの開発が盛んで、そこに材料エンジニアが関わっています。

④ 自動車メーカー

自動車メーカーは、金属材料メーカーなどの素材メーカーから素材の供給を受けて自動車を作っていますが、実は材料の研究や開発が盛んなメーカーでもあります。

独自に材料の研究所を持つメーカーが多く、自動車の寿命、安全性、快適走行性、環境性能などを向上させるために、それに応える新しい材料の研究・開発を日々行っています。そこに材料エンジニアが関わっています。

⑤ 電機メーカー

電機メーカーも自動車メーカーと同様、素材メーカーから素材の供給を受けて電気機器を作っていますが、中には材料の研究や開発を盛んに行っているメーカーもあります。

近年、電気機器には電力の省エネ化や高出力化が求められています。また、次世代のパワー半導体や電池などの高機能電子デバイスの実現が期待されています。

電機メーカーは、それに応えるために電子材料や半導体材料の研究・開発を日々行っています。そこに材料エンジニアが関わっています。

⑥ 工具メーカー

工具メーカーも、材料の研究や開発が盛んなメーカーの一つです。

工具は、ものづくりの工場で材料を切断したり、加工したりするのに欠かせないツールです。近年、加工される材料が高強度化していることや、精密な加工が求められることなどを背景に、工具にも高い性能が求められています。

そのため工具メーカーは、工具の強度、耐熱性、耐摩耗性などを向上させるために、日々新しい材料の研究・開発を行っています。そこに材料エンジニアが関わっています。

材料エンジニアはどんな仕事をしている？

では、材料エンジニアは具体的にどのような仕事を行っているのでしょうか。

材料エンジニアは、主に以下の仕事を行います。

• 材料の開発
• 材料の設計
• 材料の生産技術
• 材料の製造技術
• 材料の品質管理

以下に、詳しく解説していきます。

① 材料の開発

材料の開発では、製品化を視野に入れた新しい材料の開発を行います。

どのような材料を開発するかと言うと、機能性の高い材料や、今後需要が見込まれる材料などを開発します。

具体例を挙げてみます。

• 自動車を軽量化させるための高強度鋼板の開発
• 火力発電所の出力を向上させるための耐熱材料の開発
• 電力の省エネ化を実現する電子デバイス材料の開発
• 新しい燃料電池の触媒や電極材料の開発

世の中の動向は絶えず変化しているため、材料もそれに応えることができるものが常に求められます。材料エンジニアは、その期待に応えるために、試行錯誤しながら材料の開発を行います。

② 材料の設計

材料の設計では、主に材質の設計を行います。

材質とは、強度、加工性、耐食性、耐熱性、磁気特性など、材料がもつ性質のことを指します。材質は、材料の種類や作り方によって変わります。

例えば、顧客から「強度と耐熱性が高い、高温容器用の鉄鋼材料を作ってほしい」と依頼されたとします。鉄鋼材料の場合、強度と耐熱性を上げるためには合金元素の添加が必要になり、さらに熱処理方法が重要になってきます。

そこで材料エンジニアは合金元素や熱処理方法などの選定を行い、顧客の要求を満たせるように材質を設計していきます。

③ 材料の生産技術

材料の生産技術では、主にプロセスの設計を行います。

プロセスとは、製品の生産における原料の投入から製品完成までの工程のことです。

例えば、開発に成功した材料を工場で生産するさい、材料をどのようなプロセスで作るかを設計します。そこでは必要な設備の導入や、原料の投入量、加熱条件、加工条件の選定なども行います。さらには試作、検証を行い、品質に問題のない材料を生産できるように設計していきます。

④ 材料の製造技術

材料の製造技術では、主にプロセスの改善を行います。

具体的な活動内容は、歩留まりの向上や良品率の改善です。

原料の投入量に対する生産量の割合のことを歩留まりと言います。歩留まりが悪いと原料やエネルギーの無駄が多く発生していることになるため、操業データの検証やプロセスの見直しなどを行い、無駄を減らしていきます。

プロセスが最適でないと、不良品が発生することもあります。不良品の発生率が高い場合には、良品率を向上させるための改善も行います。

⑤ 材料の品質管理

品質管理とは、生産活動において製品の品質を管理する取り組みのことです。

材料の生産においては、ひとプロセスを終えるごとに適切な検査を行い、不良品の発見が遅れないように管理していきます。例えば寸法が規格内にあるかどうか検査したり、キズがないか検査したり、強度を検査したりします。

材料のことを熟知していなければ材料の品質を評価することができないため、これも材料系エンジニアの重要な仕事のひとつです。

材料エンジニアの魅力

材料エンジニアの魅力とは、一体どのようなところにあるのでしょうか。

ここでは、材料エンジニアの魅力を４つ挙げてみました。

• ものづくり産業を支えている
• 製品の機能向上に貢献できる
• 就職・転職活動において有利になる
• 材料エンジニアの需要はなくならない

① ものづくり産業を支えている

日本には数多くのものづくりメーカーがあり、日々さまざまな製品づくりが行われています。

そこで絶対に欠かせないものが、材料です。どのメーカーも材料が無ければ製品を作ることができません。

材料と言っても何でもよいわけではなく、用途に見合った材料や品質のよい材料でなければいけません。メーカーは品質の悪い材料や、高価な材料を使いたくありません。

材料エンジニアはそんなメーカーのニーズに応えるべく、用途に応じた様々な材料を生み出し、安く作る方法を考え、メーカーに供給してきました。その結果、日本はものづくり産業が活発な国となり、優れた製品が数多く生まれてきました。

このように材料エンジニアは、材料の仕事を通じてものづくり産業を根底から支えています。これは大きな魅力と言えます。

② 製品の機能向上に貢献できる

材料は、もととなる素材の中に他の元素を添加したり、熱処理を加えたりすることで“特性”が生まれます。その特性をうまく活かせば、製品の機能を向上させる材料を生み出すことが可能になります。

製品の機能を向上させてきた代表的な材料として、自動車用のハイテンがあります。

自動車は、車体の大部分を鉄鋼材料が占めています。運転中に衝突事故が起きたさいには、硬くて頑丈な鉄鋼材料が搭乗者を守ってくれる構造になっています。しかし、そのぶん車体が重くなって燃費が悪くなり、多くのCO₂が自動車から排出されてきました。

そこで材料エンジニアは「ハイテン」と呼ばれる高強度な鉄鋼材料を開発し、自動車への適用を進めました。ハイテンは強度が高いため、少ない使用量でも車体の強度を保つことができます。これにより、衝突安全性が保たれながら車体の重量が減り、燃費が向上し、CO₂排出量の抑制につながりました。

このように、材料エンジニアは材料を通じて製品の機能向上、強いては環境規模の問題解決に貢献することができます。これも、材料エンジニアの大きな魅力であると言えます。

③ 就職・転職活動において有利になる

近年、産業の多様化や少子高齢化により、材料エンジニアを志す人が減ってきています。

そのため、ものづくり業界において材料の知識や技術力を持っている材料エンジニアは貴重な存在となっています。したがって材料エンジニアは、就職や転職活動において優遇されやすいと言えます。

一方で、材料エンジニアは働ける業種が限られていると思われがちですが、そんなことはありません。前述しましたが、材料エンジニアが関わっている業種は素材メーカーの他に自動車メーカー、電機メーカー、工具メーカーなど、たくさんの業種があります。

そもそも材料エンジニアは知識や経験を応用できるスキルを備えているため、自分が専門としてやってきたことと異なる業種のメーカーであっても、十分に活躍可能です。

このように、材料エンジニアは就職・転職活動においてメーカーの選択肢が多くあり、しかも選考時に優遇さやすいため、魅力的であると言えます。

④ 材料エンジニアの需要はなくならない

材料エンジニアを目指す人の中には、「この先、材料エンジニアの需要がなくなったりしないの？」と不安に思う方がいるかもしれません。

確かに、これからの日本の製造業は先細りすると言われることがあり、不安に思う人の気持ちもわかります。

しかし筆者は、この先も材料エンジニアの需要がなくなるとは思っていません。

その理由は、人類はこれからも優れた材料を求めて、新しい材料づくりに挑戦し続けると考えるからです。

優れた材料が生まれれば、今よりも快適な社会を作り出せる可能性があります。それを実現できるのは材料エンジニアであり、そういう意味で材料エンジニアは将来にわたり魅力的であると言えます。

材料エンジニアになるには

ここまで、材料エンジニアの仕事内容や魅力などについて解説してきました。ここでは、材料エンジニアになるための方法について解説します。

材料について勉強する

材料エンジニアに求められることは、まず第一に材料のことに関する高い専門知識です。

材料の知識とは、例えば以下のことです。

• 材料の種類
• 材料の結晶構造・組織・性質
• 材料の製造方法
• 材料の熱処理方法
• 材料の加工方法
• 材料の検査方法

これらの知識は、一般的に工学系の大学で材料系の講義を履修することで身に付けることができます。高校生の方が材料エンジニアになりたいと考えているのであれば、工学系の大学に進学しましょう。

材料エンジニアの中には、材料に関するより高度な知識を得るために大学院を出ている人も少なくありません。材料エンジニアとして第一線で活躍したい人は、最初から大学院進学を念頭に置いて進路を決めるとよいです。

もし学生時代に材料の勉強をしてこなかった社会人の方であっても、メーカー入社後の社内研修や自主的な学習によって材料の知識を身に付けていくことも可能です。

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2024.11.14

メーカーで実務的な経験を積む

繰り返しになりますが、エンジニアとは工学に関する知識や技術力をものづくりに活かすことのできる人のことです。

なので、ただ材料の知識があるだけでは材料エンジニアとは言えません。

ちゃんとしたスキルを持った材料エンジニアになるのであれば、メーカーに入社後、材料の設計、開発、生産などに関する業務に最低でも１年以上携わり、実務的な経験を積む必要があります。

そこで与えられた仕事や課題をただこなすのではなく、自ら考えて技術的な調査、検討、提案などができるようになれば、立派な材料エンジニアと言えます。

資格を取る

これは必ずしも必要ではありませんが、材料エンジニアとして活躍するのであれば、それに関わる“資格”を持っているとスキルを飛躍させることができます。

以下に、材料エンジニアに関わりのある資格の例を示します。

• 技能士（金属溶解、金属熱処理、金属材料試験、金属組織試験、粉末冶金など）
• 技術士（化学部門、金属部門など）

技能士は、技能検定に合格した者に与えられる国家資格です。資格の種類はたくさんあり、金属材料に関わる資格だけでも「金属溶解」、「金属熱処理」、「金属材料試験」など、たくさんあります。技能士の資格を持っていると、確かな技能を持つ者として証明することができます。

技術士は、科学技術系の資格の中で最高峰と言われる国家資格です。「科学技術に関する科学的専門知識」、「高等の専門的応用能力」、「豊富な実務経験」、「高い技術者倫理」を有していると認められた者にだけ与えられる難関の資格です。そのため技術士の資格を持っていると、エンジニアとして非常に高い素質があることを証明することができます。技術士にもいくつかの資格の種類があり、材料に関する資格で言うと「化学部門」や「金属部門」などがあります。

材料エンジニアに求められるスキル

ものづくりの現場において、材料エンジニアは製品開発や生産管理の中心を担う重要な存在です。ものづくりをリードしていかなければならないため、一般的な従業員とは異なるスキルが求められます。

材料エンジニアに求められるスキルは次の通りです。

• 論理的思考力
• 発想力
• 問題解決能力
• コミュニケーション能力

１つずつ、詳しく見ていきましょう。

① 論理的思考力

論理的思考力とは、ものごとを論理的に考える力のことです。

例えば、材料のプロセスについて、コストダウンの検討を行っているとします。

このとき、「Aのプロセスを適用すると〇〇の理由によりコストが上がるため、▲▲によって原価を下げられるBのプロセスを適用する」といったように、道筋を立てて考えるスキルが大事になります。道筋が明確でないと、検討した内容に“抜け”が潜んでいるかもしれず、品質上の問題やトラブルを招く可能性があるからです。

自分の考えを人に説明するときにも、「なんとなくこう思ったからこうした」では相手を不安にさせてしまいますよね。相手に説得力を与えるためにも、材料エンジニアには論理的思考力は大事なスキルです。

② 発想力

発想力とは、ものごとを思いつく能力のことです。簡単に言えば、“ひらめき”です。

特に、材料の開発や生産に関わる仕事においては、今までと違った視点で発想できる力が重要になってきます。違った視点があれば、今までにない新しい機能を持つ材料や、従来の方法にとらわれない高効率な生産方法が生まれる可能性があるからです。

③ 問題解決能力

問題解決能力とは、問題（トラブル）が発生したときに解決に導くことのできる能力のことです。

材料の開発や生産において、トラブルはつきものです。例えばプロセスの設計を担当した材料に不具合が発生した場合に、材料エンジニアは対応しなければなりません。

そんなとき状況を冷静に分析し、解決策を考え、解決に向けて実行する力が大切になります。

④ コミュニケーション能力

コミュニケーション能力とは、意思疎通を図るために人と会話する能力のことです。

材料エンジニアの仕事においては、他部署と連携を取りながら仕事を進めることも珍しくありません。場合によっては、顧客と連携を取りながら仕事を進めることもあります。

例えば、材料の加工方法について製造部門と調整したり、顧客に仕様を確認する場面などがあります。そんなとき、仕事を円滑に進めるためのコミュニケーション能力が求められます。

まとめ

材料エンジニアの魅力について解説してきました！

材料エンジニアとは、材料に関する工学的な知識や技術力を備え、それを活かして機能性が高い材料の開発や生産などを行う人のことでした。

日本はものづくりが盛んな国ですが、優れた製品を実現するために、材料エンジニアの存在は欠かせません。そしてこれからも、材料エンジニアは必要不可欠な存在です。

ものづくりで社会に貢献したいと考えている方は、材料エンジニアを目指してみてはいかがでしょうか。

「鉄鋼業界で働くときに、資格は必要？」

その答えは、“資格を持っていなくてもOK”です。

しかし、鉄鋼業界で働くなら資格を持っておくことをおすすめします。資格を持っていると、色々なメリットを受けられるからです。

本記事では、資格を取ることのメリットや、鉄鋼業界で活かせる資格について解説しています。ぜひ最後までご覧ください！

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ひろ

この記事は、現役の材料エンジニアが書いています！

鉄鋼業界で働くときに資格は必要？

鉄鋼製品の製造や販売を手掛けている鉄鋼業界。鉄鋼業界で働くときに、資格は必要なのでしょうか？

そのことについて、詳しく見ていきましょう。

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2024.12.21

基本的に資格はいらない

基本的に、鉄鋼業界で働くときに資格はいりません。

特別な資格を持っていなくても、鉄鋼業界で働くことができます。

「鉄鋼メーカーは危なそうな仕事が多そうだけど、資格がなくて大丈夫なの？」と思うかもしれませんが、鉄鋼メーカーに入社した人は数か月間かけて安全、衛生、社会人マナー、鉄鋼の基礎などに関する研修を受け、必要な知識を身に付けていきます。

そして、各職場に配置されたあとは先輩に教えてもらいながら仕事手順を学び、スキルを身につけていきます。とは言え、中には危険を伴う職場もあるため、安全に対する指導や教育は日常的に行われます。

多くの鉄鋼メーカーでは、このような研修や教育を行いながら社員を育てていくため、未経験、無資格の人でも働くことができます。そのため、鉄鋼業界に就職するときに資格はいりません。

場合によっては資格が必要

職場によっては、資格がないと行えない作業があります。例えば、以下のような作業です。

• クレーン操作
• 玉掛け
• ガス溶接
• アーク溶接

クレーン操作

鉄鋼メーカーで扱う資材や製品はどれも重量があるため、基本的にクレーンを操作してこれらの運搬を行います。クレーンを操作する人は、扱うクレーンの種類に応じた資格がいります。

代表的な資格は、床上操作式クレーン運転資格です。床上操作式クレーン運転資格は、床上操作式クレーン運転技能講習を受けることで取得することができます。工場で作業する人は、大体の人がこの資格を持っています。

玉掛け

玉掛けとは、クレーンのフックに荷をかける作業のことです。この作業を行う人は、玉掛け資格がいります。通常、クレーン運転資格とあわせて取得します。

玉掛け資格は、玉掛け技能講習を受けることで取得することができます。（つり上げ荷重が1トン以上の場合。1トン未満の場合は「玉掛け特別教育」を受けることになる。）

ガス溶接

鉄鋼メーカーでは、鉄鋼構造物の製作や設備の補修などの場面でガス溶接を行います。ガス溶接を行う人は、ガス溶接技能者の資格がいります。

ガス溶接技能者の資格は、ガス溶接技能講習を受けることで取得することができます。

アーク溶接

ガス溶接同様に、鉄鋼メーカーでは鉄鋼構造物の製作や設備の補修などの場面でアーク溶接を行います。アーク溶接を行う人は、アーク溶接技能者の資格がいります。

アーク溶接技能者の資格は、アーク溶接特別教育を受けることで取得することができます。

費用は会社が負担してくれる

資格を取得するときは受講費用、受験費用などが必要ですが、基本的に会社が負担してくれます。

というよりも、「費用を会社で負担するから、ちゃんと資格を取ってきてね！」という感じで資格を取りに行かされます。なぜなら、法律や法令上、それらの資格を持たない者をその仕事に就かせてはならないからです。無資格の人を仕事に就かせると、会社は罰則を受けることになります。

資格を取得するタイミングとしては、会社に入社したときや、資格が必要になったときに取得していきます。

必要なくても資格を持つ人は多い

ここまで述べたことを復習すると、基本的に鉄鋼業界で働くときに資格はいりません。しかし、仕事をする上で資格が必要な場合があるので、その場合は入社したあとに必要な資格を取得していきます。

では、仕事をする上で資格を必要としない人は何も資格を持っていないのかというと、そうではありません。

実際は、鉄鋼業界で働く多くの人が何かしらの資格を持っています。その理由は、資格を保有することによって多くのメリットを受けられるからです。

資格を持つメリット

資格を持つと、以下のメリットを受けることができます。

• スキルアップできる
• 年収が上がる
• 転職しやすくなる

詳しく見ていきましょう！

スキルアップできる

資格は、特定の専門分野について勉強し、その分野の知識やスキルが一定の水準を満たしていると認められた結果、得られるものです。

そのため、資格を取得した人は新しい知識が身に付き、自然とスキルアップしています。資格は、その分野について高い専門性やスキルを有していることの証なのです。

新しいスキルが身に付くと、できる仕事の幅が広がります。新しい仕事にチャレンジできるようになりますから、そこでさらにスキルが磨かれ、どんどんスキルアップしていきます。

また、周りの人が持っていない資格や難しい資格を持っているとモチベーションもアップし、仕事に対するやりがいが生まれます。

年収がアップする

資格を取得すると、会社から報奨金や資格手当てをもらうことができます。

一般的に取得が難しい資格ほど、その金額が大きくなります。難関の資格ともなると、3万円もの報奨金を出しているメーカーもあります。また、取得している資格数が多いほど毎月の資格手当も増えるため、結果として年収がアップします。

それだけではありません。資格を取得すると昇進につながり、年収がアップします。

資格を取得すると、上司からその頑張りを評価してもらえるようになります。問題が発生したときには、高い専門性を生かして問題解決へと導くこともできます。会社への献度が大きいと評価され、それが昇進へとつながり、年収がアップします。

筆者も入社後に「第一種衛生管理者」と「第一種公害防止管理者（大気）」という２つの国家資格を取得しましたが、資格取得時にそれぞれ五千円の報奨金をもらえました。また、毎月数千円の資格手当てをもらえています。

転職しやすくなる

資格は高いスキルを持っていることの証明となるため、転職時に有利になります。

誰もが一度や二度は転職を考えるときがありますが、何もスキルがない状態だと、転職できるかどうか不安ですよね。

採用する側としてはやはりスキルの高い人材を採用したいため、資格の有無は評価の対象となります。資格を持っているとスキルが高いと評価されるだけでなく、向上心や努力があると評価されます。そのため、資格は転職時に大きな武器となります。

資格を持たない人の末路

では、企業に入社してから何も資格を持たないままでいると、どうなるのでしょうか？

• スキルが伸びない
• 年収が伸びない
• 転職がうまくいかない

一概に言えませんが、「資格を持たない人＝スキルが乏しい人」だと言えます。

スキルがない人は、誰でもできるような平凡な仕事を延々とやらされます。また、新しいことを学ぼうという向上心や意欲がないため、周囲から頼りにされません。その結果、会社からの評価が上がらない、なかなか昇進できないということになり、年収が伸びません。

気づいたときには新人と何ら変わらない仕事をしている、同期や後輩にどんどん先を越される、なんてことも。そうなると職場にいづらくなり、いざ職場を変えようと思い転職を試みても、たいしたスキルがないため、よい職場への転職は期待できません。

資格を取ろう！～鉄鋼業界で活かせる資格～

資格を取るメリットがわかったら、ぜひ資格を取得してみましょう！

資格を取得すると、社会人生活が今よりも充実すること間違いなしです。とは言え、世の中には色々な資格があるため、どんな資格を取ったらいいかわからないですよね。

ここでは、鉄鋼業界で活かせる代表的な資格、はたまた他業種でも通用する資格を紹介していきます。鉄鋼業界だけでなく、他業種に転職したいとなったときに役立つ資格ばかりです。

以下は、紹介する資格の一覧です。

• 危険物取扱者
• 電気工事士
• 機械保全技能士
• エックス線作業主任者
• エネルギー管理士
• 衛生管理者
• 公害防止管理者

① 危険物取扱者

危険物取扱者とは、危険物を取り扱うときに必要な国家資格のことです。

鉄鋼メーカーでは燃料に石油や灯油などを使用しますが、これらの燃料を貯蔵または取り扱うときは危険物取扱者の資格が必要になります。

消防法では、一定量以上の危険物の製造・貯蔵・取り扱いを行う施設には危険物取扱者を設置するよう定めてます。そのため、危険物取扱者は石油卸売業や化学業などの幅広い業種で需要があります。

② 電気工事士

電気工事士とは、電気設備の工事や取り扱いに携わることができる国家資格のことです。

鉄鋼メーカーには多くの生産設備があり、中には24時間稼働している生産設備もあります。工場が安定操業できるよう、電気工事士はこれらの生産設備の保全業務を行います。

家屋、ビル、工場など、電気工事が必要な場所には必ず電気工事士が必要なため、電気工事士はあらゆる業種で需要が高い資格です。

③ 機械保全技能士

機械保全技能士とは、機械保全技能検定を合格することによって取得できる国家資格のことです。

機械保全技能士は、工場の機械設備が正常に作動するように、機械設備の保全作業を行います。具体的には、故障を防ぐためにメンテナンスや診断、また故障発生時の復旧作業などを行います。

工場を持つ企業において、機械設備の故障は製品の生産活動に大きな打撃を与えてしまいます。機械保全技能士は工場の安定操業を担ってくれるため、大きな需要があります。

④ エックス線作業主任者

エックス線作業主任者は、エックス線が発生する装置を使った作業をすることができる国家資格です。

鉄鋼メーカーではエックス線が発生する装置を使用し、製品の品質検査や分析などを行います。装置を扱うときは正しい知識が必要となるため、これらの作業はエックス線作業主任者のみが行えます。

エックス線は、老朽化した橋の内部を検査したり、海外から輸入した鉱物を検査したり、古美術品の内部を確認する目的でも使われます。そのため、エックス線作業主任者はこれらを行う建設業、商社、美術館などでも需要があります。

⑤ エネルギー管理士

エネルギー管理士とは、エネルギーの使用に関する管理を行うための国家資格です。

省エネ法により、一定量以上のエネルギーを使用する工場はエネルギー管理士を選任する必要があります。鉄鋼メーカーは多くの熱や電気を使用する業種であり、必ずエネルギー管理士を選任しなければなりません。

エネルギー管理士の基本的な仕事内容は、省エネを目指してエネルギー使用量の削減対策を行います。限りあるエネルギー資源を効率的に使用することはコスト削減にもつながるため、エネルギー管理士は製造業、鉱業、電気供給業、ガス供給業、熱供給業などの幅広い業種で需要があります。

⑥ 衛生管理者

衛生管理者とは、職場の健康障害・労働災害を防止する活動を行うための国家資格です。

衛生管理者の役割は、労働者が安全かつ健康に働ける職場を作ることです。具体的な仕事内容は、作業環境の管理、労働者の健康管理、労働者衛生教育の実施、健康保持増進措置などを行います。

常時50人以上の労働者を使用する事業所は、衛生管理者を設置する義務があります。そのため、衛生管理者は多くの企業で需要があり、社会的ニーズも高いです。

⑦ 公害防止管理者

公害防止管理者とは、公害を発生させないよう公害の防止対策を行うための国家資格です。

公害防止管理者は、公害が発生する可能性のある工場や施設などに常駐し、大気や水質、振動、騒音などの検査を行います。鉄鋼メーカーでは排水や排ガスが多量に発生するため、これによって近隣住民に健康被害を及ぼすことがないよう、公害防止管理者が対策を行います。

法律により、排水や排ガスなどを排出する特定の工場では公害防止管理者を選任することが定められています。そのため、公害防止管理者は製造業、電気供給業、ガス供給業、熱供給業など、幅広い業種で需要があります。

資格の取り方

言うまでもなく、資格を取るには試験を受け、その試験に合格する必要があります。

試験の方式には「学科試験（筆記試験）」と「実技試験」があり、学科試験だけの場合があれば、学科試験＋実技試験を行う試験もあります。それらには合格基準が決められており、その基準をクリアした者に資格が与えられます。

それらの情報はその資格のホームページに載っているので、取りたい資格が決まったら、まずはホームページで必要な情報を入手しましょう。そして受験願書を取り寄せて必要な手続きをすませ、受験しましょう。

ともあれ、試験に合格するためには勉強が必要です。頑張って勉強しましょう！

おすすめの勉強方法

ここでは、おすすめの勉強方法について解説します。

おすすめの勉強方法は、過去問を多く解くことです。

どの試験も出題傾向というものがあり、過去に出題された問題と似通った問題が多く出題されます。そのため、本屋さんに行って過去問集を買い、何度も過去問を解いて同様の問題を解けるようにしましょう。

とは言え、過去問集を買って勉強しても、中には試験に落ち続ける人がいます。そのような人は、問題の本質を理解していない可能性があります。

ただ暗記に頼ろうとしてしまうため、出題の仕方が少しでも変わると対応できなくなってしまうのです。確実に合格したいなら、本質を理解する勉強をしなければいけません。

しっかり本質を理解しながら学習したい人には、【SMART合格講座】の受講がおすすめです。

SMART合格講座とは？

SMART合格講座とは、全日本情報学術振興協会が運営している通信講座のことです。

SMART合格講座の受講がおすすめな理由は、以下の通りです。

• プロの講師が動画で解説してくれるからわかりやすい
• どこでも学習できる
• 他の通信講座と比べて料金が安い

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SMART合格講座は、プロの講師が動画でわかりやすく解説してくれます。

各分野の専門家が最新の知識と実践的なスキルを丁寧に指導してくれるため、プロフェッショナルから直接学べば、確実にステップアップできます。

過去問集やテキストではイマイチわからなかった箇所も、きっとクリアになるはずです。

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SMART合格講座の動画は、スマートホンやタブレットなどを使い、どこでも見ることができます。

何度でも見返すことができるだけでなく、音声ダウンロード機能、復習チェックやメモ機能、時間がない！というときに便利な倍速機能（1.5倍速、２倍速）などが備わっているので、わずかな時間にも効率的に学習を進めることが可能です。

通勤中、お昼休み、入浴中、ちょっとしたすきま時間など、時間を有効活用して学習を進めることができます。

他の通信講座と比べて受講料が安い

SMART合格講座は、他の通信講座と比べて講座受講料が安くなっています。

例えば、第一種衛生管理者の講座受講料は、某有名通信講座では39,600円ですが、SMART合格講座なら29,700です。他の講座も、他の通信講座に比べて安めの設定になっています。

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SMART合格講座の注意点

SMART合格講座の注意点もお伝えしておきます。

それは、扱ってない資格があることです。

本記事内で紹介した資格の中で、SMART合格講座で講座を受けられる資格は以下の資格です。

• 危険物取扱者
• エックス線作業主任者
• 衛生管理者

今後受講できる講座が増えるかどうかはわかりませんが、もし受けたい資格がある方はぜひ利用してみてください！

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