私事になってしまうのですが、私は学生時代に

金属材料の勉強をしていたことがあります。

世にいう「専門」ということになるのですが、

胸を張って、私は金属材料の専門家です！

とは言えない程度の実態であります(^^;

しかしながら、最近ふと、線路のレールの材料

はなんぞやと今頃になって思ったのでした。

もちろん、皆さんもご存じのとおり、線路をを見れば

お馴染みの茶色い錆が出ているわけですから、

鉄が主成分であることはわかっておりました。

では、レールは１００％鉄なのでしょうか？

そこがわからなかったのであります。

少し調べてみると、懐かしい技術用語や図に

ご対面し、教えていただいた先生のお顔までも

思い出してしまいました(^^

そもそも日本語では「軌条」と呼ばれるレールは

欧米から輸入することから始まったようで、

日本では１９０１年にご存じ八幡製鉄所が

できてから生産が始まったとのことです。

しかし、１００％自給自足ができるまでには

約２５年かかり、１９２６年ごろにようやく

輸入する必要が全くなくなったようです。

さて、問題のレールの材料ですが、結論から

いいますと、１００％の純鉄ではございません。

錆や強度の問題から純鉄では力不足なのです。

レールに求められる性質は、硬くてかつ折れない

こと。　硬さがないと車輪であっという間に削れ

重さで曲がってしまうことになるわけです。

では硬ければ折れないのでしょうか？　答えは

全く逆で、標準的な材料は金属に限らず硬くなると

もろく（折れ、割れやすくなる）なるのが一般的です。

ご存じダイアモンドは世界一硬い材料として知られて

いますが、普通の金槌でたたけば割と楽に割れてしまう

ことはあまり知られていないようです。

つまり、レールに求められる硬さと折れにくさ（靱性：

じんせい）は相反する性質であり、この両方のバランス

をとることがポイントになります。

で、肝心のレール材料の話に戻ります。

鉄にカーボン（炭素）を微量加えると急激に硬さが増します。

しかし前述のようにそのままでは同時にもろく折れやすく

なってしまうので、マンガン（Ｍｎ）を微量加えることで、

靱性を改善しているのです。　いわゆる普通レールの場合

（規格：３７Ａ，４０Ｎ，５０Ｎ，６０）、カーボンは0.55～0.75％、

マンガンが0.60～1.10％添加されているそうです。

ところが材料でここまで性能を上げても、まだ必要な強さには

足らないのです。

金属には、生物の細胞と同様な組織があります。もちろん

生きてるわけではありませんが、全く同じ材料の配合比

であっても、その組織形態が異なれば性質は全く違ったもの

となります。　よって、組織の種類によって硬さ、もろさも

大きく変わるわけなのです。

さて、先程のカーボンとマンガンが配合された鉄、これに

製造過程で何度も熱間圧延と呼ばれる手法を使って

硬い組織を作り上げるわけなのです。

まとめて言うと、レールに必要な硬さと靱性は、

カーボンとマンガンの添加という材料からの

アプローチと、熱間圧延によって形成される

硬い組織の制御の両方を組み合わせて、

成し遂げられているわけです。

現在日本で製造されている（新日鉄住金、ＪＦＥ…）

レールはその半分以上が北米に輸出されているそうで、

アメリカの巨大貨物や巨大ディーゼルの過酷な重量

地獄でその高品質な耐久性をいかんなく発揮している

そうです。

今回はちょっと突っ込んだ軌条のおはなしでした。

それではみなさま、また次回までさようなら(^0^)/