第３章 自動車の材料
分 類
金属材料 鉄鋼材料 → 鉄、鋼、鋳鉄
銅とその合金
機械材料 非鉄金属材料 軽合金（アルミニウムなど）
焼結合金
非金属材料 → ゴム、ガラス、合成樹脂、セラミック、塗料、木材
金属材料の機械的性質
引張り強さ、曲げ
材料試験
引張試験、 かたき試験、 衝撃試験
検 査
・打音による検査
テストハンマーを使用して、材料面、製品等を軽く叩き音の違いで判断する
・染色浸透探傷法
１，洗浄する
２，赤色液を検査範囲に塗り、一定時間待つ
３，洗浄液でふき取る
４，白色現像液を塗り、傷が浮き出る
種類にスーパチェック、 レッドチェック、 カラーチェックがある
・磁気探傷法
鉄鋼材料を探傷コイルの中に入れ磁化しておいて、磁粉を散布し、その吸着状態によって
傷や割れ目を調べる （非磁性材料には適さない）
・火花試験法
グラインダーに試験材料を当てその火花の形、色、明るさ、長さにより、鋼の成分、鋼種
を簡易に速く推測できる
１ 鉄 鋼
特に炭素による影響が大きく、炭素の含有量によって鋳鉄と鋼に大分され、
鋳鉄（炭素量２．５％以上）は鋼（炭素量２．０％以下）に比べて炭素の含有量が多い
１）鋳鉄
成形はもっぱら鋳物でするので鋳鉄という
成分は 炭素 Ｃ ２．５％ ケイ素 Ｓｉ １０〜３０％
マンガンＭｕ ０．４〜１．３％ Ｐ
Ｓ
一般的な性質
耐摩耗性に優れている
衝撃には弱い（もろい）
種 類
破面（破断面）の色によっての分類
白鋳鉄、 ねずみ鋳鉄（普通鋳鉄）
性質によっての分類 炭素含有量
普通鋳鉄（ねずみ鋳鉄） ３．２〜３．８％
高級鋳鉄 ２．５〜３．２％
特殊鋳鉄
可鍛鋳鉄（かたんちゅうてつ）
普通鋳鉄（ねずみ色をしている）
炭素Ｃ３．２〜３．８％ ケイ素Ｓｉ マンガンＭｕ Ｐ Ｓ
成分を指定していなく、普通鋳鉄は不純物が少し入っていてもかまわない
高級鋳鉄
合金元素を加えなく、成分の配合の調整している。例、炭素Ｃ２．５〜３．２％
普通鋳鉄より高級鋳鉄の方が硬い
使用部品
シリンダ、ピストン・リング、シリンダ・ライナ、シリンダ・ヘッド、ブレーキ・ドラム
ディスク・ブレーキのディスク・ロータ
合 金
一つの金属に他の金属を加えたもの
・２つの成分からなるもの → 二元合金
・３つの成分からなるもの → 三元合金
特殊鋳鉄（合金鋳鉄）
ニッケルＮｉ、クロムＣｎ、モリブデンＭｏ、ケイ素Ｓｉ等を加える
強度、耐摩耗性などの性質の改善させたもの
使用部品
シリンダ・ライナ、ピストン・リング、カムシャフト、クランクシャフト、その他
可鍛鋳鉄（かたんちゅうてつ）
鋳鉄は、硬くてもろいもので、伸びがないのが欠点である。
それを、非常に粘り強い（容易に折れない）ものにしたもの
可鍛とは、たたいても、曲げても容易に破壊しないと言う意味
使用部品
ディファレンシャル・キャリヤ（デフのカバー）、ステアリング・ギヤ・ボックス
２）鋼
炭素鋼
軟鋼（なんこう） 柔らかく、粘りがある 引っ張り力 伸 び 硬 さ
炭素Ｃ ０．０８〜０．３０％ 小さい 大 弱い
延性（細く引き延ばす（針金状）ことができる性質）
展性（薄く広げる（板状）ことができる性質）
硬鋼（こうこう） 熱処理効果があり、じん性がやや低い 大きい 小 硬い
炭素Ｃ ０．３〜２．０％
じん性とは粘り強いこと
熱間圧延鋼板
粗材を熱した状態で圧延したもの（フレーム等）
冷間圧延鋼板
熱間圧延鋼板を更に常温で圧延したもの（ボデー外板）
軽量化…高張力鋼板
防錆対策…表面処理鋼板
制振作用をもつ…制振鋼板
炭素工具鋼
硬く、摩耗に耐える性質のものでなければならない
炭素Ｃ ０．６〜１．５％の高炭素鋼
切削能率などが悪いが、安価である
使用部品
ドリルの歯、タガネ、組ヤスリ、タップ、刻印
特殊鋼
炭素以外の元素を加えた鋼を特殊鋼という
（成分から考えると合金鋼とよばれる）
目的
１．鋼を焼入れて、硬化を容易にする
２．鋼を耐食性、耐熱性などの特性を与える
クロム鋼（Ｃｎ）
炭素鋼にクロムＣｎを約１％含有する
安価で強じん鋼として広く用いられている
使用部品
ボルト、ナット、車軸類、ノックピン
クロム・モリブデン鋼（Ｃｎ、Ｍｏ）
ニッケルＮｉの代わりにモリブデンＭｏを使用したもので、クロム鋼に少量の
モリブデンＭｏを加えたもの
強じん鋼として最も使用されている
使用部品
強力ボルト、軸類、アーム類
ニッケル・クロム・モリブデン鋼（Ｎｉ、Ｃｎ、Ｍｏ）
鋼の中で最も優れている強い鋼
使用部品
クランクシャフト、軸類、強力ボルト、コンロッド
ばね鋼
マンガン鋼（Ｍｎ）、ケイ素マンガン鋼（Ｓｉ、Ｍｎ）板ばねからコイルばねに使用
耐熱鋼（弁用鋼）
・インテーク・バルブ（吸気弁）
ケイ素Ｓｉとクロム鋼Ｃｎから成る マルテンサイト
・エキゾースト・バルブ（排気弁）
クロムＣｎ、ニッケルＮｉ、タングステンＷ鋼から成る オーステナイト系
バルブ
・バルブシート部 ステライド（Ｃ、Ｃｎ、Ｗ、Ｃｏ）高温硬度、耐摩耗がよい
・バルブステム（バルブ側） オーステナイト系
・バルブステム（ステムエンド側） マルテンサイト系
・ステムエンド ステライド（Ｃ、Ｃｎ、Ｗ、Ｃｏ）高温硬度、耐摩耗がよい
ナトリウム封入式
軸部（ステム部）にナトリウム（Ｎａ）を封入して、バルブを冷却しているものもある
ステンレス鋼
鋼にクロムＣｎ、ニッケルＮｉを相当量加える
水、空気、果汁などに強い、耐食鋼
・１３クロム・ステンレス鋼
鋼にクロムＣｎ１２〜１８％を含有する
使用部品
歯車、ボルト、刃物、建築金具
・１８−８ステンレス鋼
クロム系ステンレス鋼にニッケルＮｉを加えると耐食性が増加するので
クロムＣｎ１８％、ニッケルＮｉ８％を含有し、磁石にひっつかない非磁性
使用部品
台所用品、弁類、機械部品
熱処理
鉄鋼などの金属に所定の性質を与えるために行う、加熱及び冷却の操作
・焼き入れ
鋼の硬さ、強さを増すため、ある温度（７５０〜９００℃位で炭素含有量で異なる）
まで加熱して水や油で急に冷却する
・焼き戻し
鋼のもろさを緩和し、粘り強さを増すため、ある温度まで加熱して徐々に冷却する
・表面硬化処理
歯車など、表面層は硬く摩耗に耐えると同時に、内部は粘り強くして衝撃に耐える
ようにする
・高周波焼き入れ
高周波電流で短時間で表面層が硬化する
・浸炭焼き入れ
炭素量０．２％以下の鋼を浸炭材に包んで加熱する（８００〜９５０℃）
・窒 化
表面層に窒素を染み込ませて硬化する。
５００℃に加熱して長時間かかり、合金鋼クロム、モリブデンなどに使われる
２ 非鉄金属
１）銅及びその合金
電気や熱伝導の良さ
銀 → 銅 → 金 → アルミニウムの順に悪くなっていく
銅Ｃｕ 比重８．９ 溶融点１０８３℃
電気と熱の伝導性に優れている
展性、延性に優れている（加工性がよい）
鋳物には適さない
青銅（せいどう）
銅と錫（すず２０％以下）を主成分とする合金
黄銅より強度が大きく、耐食、耐摩耗性に優れている
使用部品には、ブシュ（軸受け）など
黄銅（おうどう）又は、しんちゅうとも言う
銅Ｃｕと亜鉛（あえん）Ｚｎの合金
銅Ｃｕ：亜鉛Ｚｎ比率により ７・３黄銅、６・４黄銅がある
美しい光沢があり、展性、延性に優れて、鋳造性が良い
使用部品には、板棒管、ラジエータ
ケルメット
銅Ｃｕと鉛Ｐｂ（３０〜４０％）の合金
軸受け合金として利用される
熱伝導率が大きいので、使用中の温度が低くできる
高速・高荷重の軸受けとして好適である
内燃機関（エンジン）の軸受けとして利用している
三層軸受け合金（トリメタル）
鋼製裏金
ケルメット（銅と鉛）
ホワイトメタル（鉛と錫）
三層よりなる軸受け合金で、初期のなじみ性が良い
エンジンの軸受けとして利用される
アルミニウム及びその合金
軽い比重 ２．７ 溶融点 ６６０℃
電気を良く通す（銀→銅→金→アルミニウム）
非磁性
展性、延性に優れている（加工性がよい）
・ローエックス合金
アルミニウムＡＩとケイ素Ｓｉの合金に、銅Ｃｕ、マグネシウムＭｇ、ニッケルＮｉを
少量加えてもので、熱膨張係数がＹ合金より小さい
（Ｙ合金は、昔のピストンに使用されていた合金）
使用部品は、エンジンのピストンなど
・ジュラルミン
アルミニウムＡＩと銅ＣｕにマグネシウムＭｇ、マンガンＭｎを加えたもの
軽量（比重 ２．８）で、銅に匹敵する強度がある
使用部品には、航空機、トラックの車体側板、リベット
・超ジュラルミン
アルミニウムＡＩと銅ＣｕにマグネシウムＭｇを多めにし、マンガンＭｎを加えたもの
使用部品には、保冷車、アルミ合金製車体
軟質金属及びその合金
白色の合金の総称でホワイトメタルという
硬度が小さく、軸になじみ、粘性がある
↓
軸受合金に適している
亜鉛Ｚｎ及びその合金
比重 ７．１ 溶融点 ４１９℃
耐食性に優れている
鋼板の表面にメッキをして錆止め用として利用される
使用部品には、ブレーキのホイル・シリンダ、ピストンなど
錫Ｓｎ及びその合金
比重 ７．３ 溶融点 ２３２℃
鋼板の表面にメッキをして錆止め用として利用される
展性、延性に優れている
・はんだ
錫Ｃｎと鉛Ｐｂの合金で鉄、銅、ニッケル、錫、鉛などの接合用として利用
錫Ｃｎ２０〜６０％の範囲内
・バビットメタル（ホワイトメタル）
最も優れている軸受け合金で、錫Ｃｎを主成分として、銅Ｃｕ３〜１０％
アンチモンＳｂ５〜１５％の三元合金
粘性、じん性がよく、衝撃に対しても破損しにくい
熱伝導率、耐食性はホワイト・メタル（軸受け合金）中の最大
鉛Ｐｂ及びその合金
比重 １１．３ 溶融点 ３２７℃
耐食性に優れている
使用部品には、バッテリ極板、はんだ、軸受け合金、可融合金（ヒューズ）
可融合金（ヒューズ）
錫Ｓｎが最も低く 、これを合金として利用すると、更に低温度で溶融する
溶融点の温度 高い 単一金属 → 二元合金 → 三元合金 溶融点が低い
３ 焼結合金
金属の粉末（例、鉄や銅など）を金型に入れてプレスで加圧形成したものを、
溶融点以下で焼き硬めたもの
軸受け焼結合金（オイル・ベアリング）
銅粉に錫１０〜１３％と黒鉛４〜５％の粉末を加圧形成したもの
多孔質の合金
油の中で熱すると、油が金属に染み込み、無給油軸受けとなる（潤滑は染み込んだ油）
超硬合金工具材料
非常に硬く、高温度になっても焼き戻ることがない
耐摩耗性が優れている
使用部品には、マイクロ・メータ、ドリルの歯、バイト
４ 非金属
１）ゴ ム
天然ゴム
生ゴムに硫黄、老化防止剤を入れ、加熱している
軟質ゴム
タイヤ、チューブ、窓枠のゴム、防振ゴム
硬質ゴム
エボナイト、電気絶縁、バッテリ・ケース、ディストリビュータ・キャップ
合成ゴム
ブタジュン、ブチル
弾性、引っ張り強さは、天然ゴムが劣る
耐熱性、耐摩耗性、耐オイル性、耐ガソリン性が優れている
使用部品
タイヤ、ブレキシングカッチ、チューブ、燃料ホース、オイル・シール、（油止め）
チューブレス・タイヤの内張り（ブチル・ゴム）
２）ガラス
安全ガラス
合わせガラス
ガラスの間に、プラスチックの中間膜（厚さ０．７ｍｍ位）を入れてある
車の前面（フロント・ガラス）は合わせガラスが使用されている（厚さ５〜６ｍｍ）
破損時には、破片の大部分が飛び散らない
メーカの印字の所にＪＩＳマークと、その下に記号 ＬＳ、 ＬＤ
強化ガラス
熱処理して、強度を増している
車の前面（フロント・ガラス）以外に使用される
破損時には、細片にとなり飛び散る
メーカの印字の所にＪＩＳマークと、その下に記号 ＴＳ、 ＴＰ
部分強化ガラス
メーカの印字の所にＪＩＳマークと、その下に記号 Ｚ
３）ファイン・セラミック
粘度、石灰石などを焼成高温で焼いたり、溶融して作る
ガラス、セメント、陶器
絶縁性、耐熱性、耐食性、耐摩耗性に優れ、衝撃には弱い
使用部品には、ピストンの一部、Ｏ２センサー、グロー・プラグ
４）合成樹脂と複合材
合成樹脂（プラスチック）
合成樹脂と素材（プラスチック）を製品として示すこともある
比重 １．１〜１．３
耐食性、機械的な強度は劣る
電気絶縁性がよい
熱硬化式樹脂
加熱すると硬くなり、再び軟化しない。また、強く加熱すると溶解せず炭化する
フェノール樹脂（ベークライト） → ギヤ、ボルト
熱過疎性樹脂（ねつかそせいじゅし）
加熱すると軟らかくなり、形成し直すことができる。また冷えると硬くなる
塩化ビニール → シート、ナイロン、ギヤ、ファン
ポリエチレン → ウォータ・タンク
複 合 材
合成樹脂と繊維、あるいは繊維と金属を結合成型させてもの
５）塗 料
塗 料
物体の保護、美観、商品性の向上のため、車両に適した色の表示
下塗り塗料
素地金属の錆止め保護、付着性の良いもの
種類 プライマ
中塗り塗料
小さな凹凸を埋めたり、表面調整、付着性の向上
種類 サフェーサ
上塗り塗料
美観、耐久性の向上
塗料の成分
塗料は、顔料、樹脂、溶剤及び添加剤からなる
顔 料
塗膜に着色などを与えるもので、水や溶剤には溶けない
樹 脂
顔料と顔料をつなぎ、塗膜に光沢や硬さなどを与える
溶 剤
顔料と樹脂の混合を容易にする働きをし、透明な液体
希釈材（シンナ）
クリア塗料
無色透明の塗料は顔料を除いたもので、よりいっそうのつやを塗膜に与える
クリアをメタリック塗料の上に塗り使用する
メタリック塗料
エナメル層（上塗り）にアルミ粉を混合したもので塗膜中にある。アルミ粉の浮き
沈みや並び方により、エナメル層を通して金属独自の輝きを発し、よりいっそう光沢
を与えるためにクリア塗料が塗られている
パール塗料
アルミ粉のチタナイズド・マイカ顔料が入ったもので、真珠の光沢を発する
ソリッド塗料
普通の一般な塗料
クリア層
上塗り（エナメル層）
中塗り
下塗り
鋼 板（素地）