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小学生(中学受験)の理科(物理分野)で磁石を勉強していて、疑問に思ったことです。
知っている方がいらっしゃいましたら、教えてください。

こう鉄=かたい鉄。いったん磁化されると磁力が長く残るので永久磁石の材料として使われる。
軟鉄=やわらかい鉄。いったん磁化されても、すぐに元に戻る。

と、ここまでは知識として得たのですが、

・「縫い針」は「こう鉄」でできていて、「鉄くぎ」は「軟鉄」でできている....というのは、どういう理由なのでしょうか?
鉄くぎは固い方がいいんじゃないの?とか、どうして縫い針は「軟鉄」じゃダメなの?とか、いろいろ考えてしまいます。理由をご存知の方がいらっしゃいましたら、よろしくお願いいたいします。
そのほか、身近なものに使われている軟鉄、こう鉄の例がありましたら、教えてください。

gooドクター

A 回答 (4件)

小学生向きの話なので、用語の使い方がいい加減なところがあるようです。



「こう鉄=かたい鉄。いったん磁化されると磁力が長く残るので永久磁石の材料として使われる。
軟鉄=やわらかい鉄。いったん磁化されても、すぐに元に戻る。」

なんて話はないと思います。

一般に磁石材料は硬いですが、「硬い鉄」、「軟らかい鉄」で区別することはできないでしょう。強い磁性材料には鉄を含まないものもあるし、鉄を含んでいても鉄合金には分類しにくいものもある。また、純鉄に近い軟らかい鉄も「硬質磁性材料」として使われています。ここで、「硬質磁性材料」というのは材料の硬さを言っているのではありません。永久磁石になって磁性を失いにくいものを「硬質磁性材料」、磁化するがすぐに磁性を失って永久磁石にならないものを「軟質磁性材料」といっています。
そのことと勘違いされているのかもしれません。

「「縫い針」は「こう鉄」でできていて、「鉄くぎ」は「軟鉄」でできている....というのは、どういう理由なのでしょうか?」

「軟鉄」というのは、炭素の含有量が小さくて「鋼鉄」に分類されない鉄材を言います。質問の「こう鉄」が単に「硬い鉄」を意味し、「軟鉄」が単に「軟らかい鉄」を意味しているのならいいのですが、「鉄くぎ」は「鋼鉄」で「軟鉄」ではありません。「鋼鉄」には軟らかいのから硬いのまでいろいろありますが、「縫い針」には「硬い鋼鉄」、「鉄くぎ」には「軟らかい鋼鉄=軟鋼」が使われるのが普通です。

それは、針と釘の太さの違いです。針のように細いものを「軟鋼」で作ったら、すぐに曲がって使い物になりません。注射針が「軟鋼」だったら嫌ですよね。針を刺そうとしたらぐにゃっと曲がったりして。

釘はそれなりに太いので、「軟鋼」でいいのです。硬いところに打つ釘、たとえば「コンクリート釘」というのがありますが、これはコンクリートに打つものですが、これは「軟鋼」ではだめなので、炭素含有量の高い、ケイ素やマンガンの入った硬い「鋼」材料が使われています。
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縫い針と釘だけに絞ると、縫い針は使うときに曲がっては困ります。

固い布にもまっすぐに通すことが大切です。
釘は、木材より固いものであればいいのです。固い節などに当たれば曲がればいいのです。曲がらなくて折れると困ります。
だから、針は固い鉄で、釘は軟らかい釘がいいのです。
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鉄はおっしゃるようにこうてつ(硬い鉄)となんてつ(軟鉄)に分けられます。

大雑把にいってこうてつには炭素が多く含まれ、軟鉄はそういった混ざりものが比較的少ない純粋な鉄に近いものをいいます。現代は鉄の時代といわれることがありますが、鉄が今のように大量に利用されるようになったことが近代の機械文明を可能にしたといっていいとおもいます。鉄が安く大量に利用できる唯一の有用金属だということと、それが持つ優れた性質が原因ですが、その性質とはその強さと、硬さが自由にコントロールできることがあげられます。
軟鉄はやわらかい代わりに非常に粘り強く、非常に薄く延ばせますし、高熱では何度折り曲げても切れません。鋼鉄の硬さは、その鋼鉄自身を削り、穴を開けるほどの硬さにすることも出きます。

ここまでは前置きです。
軟鉄の特徴を利用したものにくぎ、針金、鉄板(トタン板、ブリキ板、自動車のボデイ用の薄板)などがあげられます。
こう鉄の特徴を利用したものに包丁などの刃物、様々な工具類があげられます。

ちなみにこう鉄と書きましたが、これは硬い鉄という意味で使いました。ふつう鋼鉄と書きますが、これは専門的には炭素鋼といわれる鉄の一種で、適当な量の炭素を含み、いわゆる軟鉄から高級な工具鋼までの広い範囲の鉄の材料をいいます。材料そのものとしては特に硬くはありませんが、使用されるときに適度の硬さを持たせるために、熱処理や他の様々な加工をほどこして硬さを出します。いわゆる鉄釘なども炭素量の少ない鋼鉄の一種です。
鋼鉄の対義語として更に炭素量の多い「鋳鉄」があります。これは鉄が鉄鋼石から還元して作られるときに最初にできる銑鉄といわれる鉄からつくられます。
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硬い鉄はすぐに折れるからです。


継続的に横から負荷がかかる所だと案外もろい。
また、途中まで打った釘を曲げて使うなんてこともできなくなる。

縫い針は曲がったら使いにくいし、針先がくにゃりと曲がると布も貫通できなくなるよね。
折れても新しいのを使えばいいだけで危険はないし。
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