低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼の違い

炭素鋼は、その強度、耐久性、手頃な価格で知られており、さまざまな用途で広く使用されています。車のタイヤを固定するラグナットや橋を支える梁など、炭素鋼が頻繁に使用されています。さらに、産業用素材としても重要な意味を持っています。 CNC加工.

炭素鋼の分類は通常、炭素含有量に基づいており、低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼に分類されます。これらの分類により、それぞれの炭素組成についての洞察が得られます。ここで、これらの分類が各タイプの特徴に対して何を意味するのかを個別に調べ、その違いを知りましょう。この記事では、各タイプを比較する前に、各タイプについて個別に説明します。

低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼の違い

鉄と炭素は鋼の主成分であり、炭素は合金に強度を与える上で重要な役割を果たします。純鉄には強度や硬度があまりないため、鋼のこれらの特性を強化するには炭素を添加する必要があります。

製鋼に使用される鉄の初期形態には、比較的高い炭素含有量が含まれています。これは、材料が鋼としての分類を維持できる炭素の最大量である 2.1% にも達します。

それにもかかわらず、鉄はさらに処理を行って炭素含有量を減らすことができます。この炭素含有量の操作により、次のようなさまざまな材料特性に変化が生じます。

• 強度: 荷重に耐える材料の能力を指し、降伏点と引張強さによって測定されます。降伏点は、破壊することなく材料に変形が生じる段階を表し、引張強さは材料を破壊するのに必要な応力のレベルを示します。
• 延性: 材料が脆くなることなく伸張または伸長できる程度を測定します。この特性は伸びを通じて評価され、破損点に達する前に材料が受けることができる長さの増加率を定量化します。
• 硬度: 材料の耐摩耗性と効果的な機械加工の能力を指します。この特性は、多くの場合、次のような尺度を使用して評価されます。 ロックウェル硬さ スケールまたはブリネル硬度スケール。

通常、鋼の炭素含有量は減少して、低炭素鋼 (または軟鋼)、中炭素鋼、高炭素鋼の 3 つの主要なカテゴリに分類されます。

1. 低炭素鋼: この種の鋼は炭素含有量が低いという特徴があり、その結果、優れた溶接性、展性、延性が得られます。橋梁やビルなどの大型構造物をはじめ、線材製品や自動車のボディなどにも幅広く使用されています。扱いが簡単で、通常は手間がかかりません 熱処理.
2. 中炭素鋼: 低炭素鋼とは対照的に、中炭素鋼には炭素とマンガンが多く含まれています。これにより、強度と硬度は向上しますが、延性は低下します。機械加工部品、鉄道線路、鉄道車両などの用途によく使用されます。 歯車。中炭素鋼は、 熱処理 その強度を高めるために。中炭素鋼の溶接は、低炭素鋼に比べてより困難です。中強度の用途で高く評価されています。
3. 高炭素鋼：このカテゴリは3つの中で最も高い炭素含有量を誇り、優れた強度と硬度をもたらします。ただし、炭素含有量が高いため、脆くなり、溶接が困難になる傾向があります。高炭素鋼は、ドリル、タップ、ハンマーなどの工具の製造によく使用されます。炭素含有量が高いため、熱亀裂が発生しやすく、溶接が困難です。

これら 3 種類の炭素鋼の主な違いは炭素含有量にあり、それぞれの特性が異なります。以下の表は、炭素含有量と対応する特性の概要を示しています。

低炭素鋼とは何ですか?

低炭素鋼は軟鋼とも呼ばれ、他の鋼種と比較して炭素の割合が比較的低くなります。通常、その炭素含有量は重量で 0.05% から 0.32% の範囲です。その結果、低炭素鋼は、高炭素鋼と比較すると、強度、硬度、脆性が低くなりますが、展性と延性が高くなります。

軟鋼の大きな利点の 1 つは、その費用対効果です。炭素やその他の合金元素の必要性が低いため、一般に他のタイプの鋼よりも安価です。さらに、軟鋼は高炭素鋼よりも広く入手可能であり、加工が容易なため、多くの用途での人気に貢献しています。

低炭素鋼の性質

低炭素鋼の融点は比較的一定ですが、各グレードの特性はわずかに異なります。ただし、この材料の全体的な特性を一般的に理解するために、さまざまな値を提供することはできます。

低炭素鋼のグレード

米国は、すべての炭素鋼に対して次の 3 つの主要な規格を認めています。

• ASTM インターナショナル: 以前は米国試験材料協会として知られていたこの組織は、国際規模で自主的に合意された技術標準の開発と発行を担当しています。
• AISI: 米国鉄鋼協会は、新しい鉄鋼および製鋼技術の進歩と応用を推進する上で重要な地位を占めています。
• SAE: 以前は自動車技術者協会であった SAE International は、自動車工学に関連する規格の開発に焦点を当てた組織です。

これら 3 つの規格の中で、ASTM が最もよく使用されている規格です。一例として、ASTM フレームワーク内の特定の規格の 1 つは ASTM A307 であり、炭素鋼の要件を指定しています。 ボルト、スタッド、引張強度 60,000 psi のネジ付きロッド。

この規格には 2 つのグレードがあります。

• グレード A: このグレードは、高い強度を必要としない、または最小限の応力しか必要としない一般的な用途に適しています。
• グレード B: 配管システムのフランジ継手など、より高い強度が必要な用途向けに設計されています。

規格は、材料が目的の用途に必要な性能基準を満たしていることを確認する上で重要な役割を果たします。逆に、グレードはこれらの規格内の特定の分類であり、材料の特性と特性をさらに定義します。

各グレードは、機械的特性、化学組成、熱処理などの要因によって決定される独自の特性を持っています。たとえば、以下の表では、同じ規格である SAE J403 に 3 つの異なるグレードがあり、これらのグレード間の炭素含有量の変化を反映しています。

以下の表は、一般的に使用される低炭素鋼のグレードをまとめたものです。

低炭素鋼の種類

低炭素鋼にはさまざまな種類があり、それぞれ炭素含有量が異なります。以下に、さまざまなタイプとそれぞれのアプリケーションの例をいくつか示します。  

低炭素鋼の用途

通常、低炭素鋼は最小限の熱処理を経て、さまざまな農業機械、建築部品、コンテナ、箱、炉本体の製造によく使用されます。この鋼種は通常、山形鋼、チャンネル鋼、 Iビーム、鋼管、帯鋼、鋼板など。

高品質の低炭素鋼の場合、自動車のキャブやエンジン カバーなどの深絞り製品を製造するために、薄板に圧延されます。さらに、強度要件の低い機械部品を製造するために、棒状に圧延することもできます。

中炭素鋼とは何ですか?

中炭素鋼には通常、約 0.3 ～ 0.6% の炭素含有量が含まれています。これには、一部の通常の炭素構造鋼だけでなく、高品質炭素構造鋼の大部分が含まれます。このタイプの鋼は主にさまざまな機械部品の製造に使用され、一部はエンジニアリング構造コンポーネントに使用されます。

中炭素鋼は良好な熱処理能力と切削能力を発揮します。ただし、溶接性は劣るため、溶接前の予熱が必要です。この鋼は、低炭素鋼と比較して高い強度と硬度を示しますが、軟鋼よりも可塑性と靭性が低くなります。冷間圧延または冷間引抜材は熱処理を行わずにそのまま使用することもできますが、熱処理を施すことも可能です。焼き入れを施した中炭素鋼で、 焼き戻し 全体的に優れた機械的特性を示します。

中炭素鋼の性質

中炭素鋼の各グレードは、このカテゴリー内の他のグレードとは異なる独特の特性を持っています。以下の表は、中炭素鋼に関連するさまざまな特性の値の範囲を概説しています。

中炭素鋼のグレード

中炭素鋼製品は特定の規格に準拠しており、その規格内でさまざまなグレードが分類されています。以下は、一般的に使用される中炭素鋼のグレードと、それらが属する対応する規格の例です。  

中炭素鋼の種類

中炭素鋼にはいくつかの一般的なタイプがあり、それぞれに独自の用途があります。中炭素鋼の種類とそれぞれの用途の例をいくつか示します。  

中炭素鋼の用途

中炭素鋼は、ポンプ ピストンや蒸気などの高強度可動部品の製造によく使用されます。 タービンインペラ、重機シャフト、 虫、エアコンプレッサー、ギアなど。表面摩耗部品、クランクシャフト、 工作機械 スピンドル、ローラー、ベンチツール、その他同様のアイテム。

高炭素鋼とは何ですか?

高炭素鋼、一般的に呼ばれます 工具鋼、通常 0.6 ～ 1.7% の範囲の炭素含有量を持っています。この鋼の変種は、炭素含有量が高いため、優れた耐食性が認められています。増加した炭素により、鋼に高い引張強度、硬度、耐摩耗性が付与され、優れた強度と耐摩耗性が必要な用途に最適です。

それにもかかわらず、炭素含有量が高くなると、これらの鋼は脆くなり、延性が低下し、特定の状況下で亀裂が発生しやすくなります。高炭素鋼の溶接には、熱影響部での亀裂や脆化のリスクが高まるため、低炭素含有量の鋼に比べてさらなる課題が生じます。

高炭素鋼の性質

規格やグレードが異なるため、高炭素鋼の特性を包括する単一の値はありません。ただし、その特性に関して期待できることを以下に示します。

高炭素鋼のグレード

高炭素鋼のグレードは特定の規格内に分類されています。以下に、頻繁に使用される高炭素鋼のグレードの一部を示します。

高炭素鋼の種類

この表には、高炭素鋼の種類と用途が含まれています。

高炭素鋼の用途

高炭素鋼は、優れた耐久性と耐摩耗性が要求される用途で主に使用されています。これには、ナイフの刃や鋸刃の製造が含まれますが、これらの部品は破損する可能性のある大きな衝撃を受けないため、靭性は重大な問題ではありません。対照的に、中炭素材料または低炭素材料で作られた I ビームのような構造コンポーネントは、受ける可能性のある荷重や衝撃に耐えるために異なる特性を必要とします。

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結論

低炭素鋼、中炭素鋼、高炭素鋼の各グレードは、固有の特性と溶接要件によって決定されるさまざまな用途に適した独自の特性を備えています。

低炭素鋼は、延性が比較的高く、適切な強度レベルを確保できるため、最も溶接可能な材種として広く認識されています。そのため、単一の材料内で強度と成形性の組み合わせが必要な I ビームや類似の耐荷重構造などの構造コンポーネントにとって理想的な選択肢となります。

一方、中炭素鋼および高炭素鋼は、硬度と強度が向上しますが、低炭素鋼種に比べて成形性と靭性が弱くなります。これらの特性は、摩耗保護の恩恵を受ける鋸刃やナイフなどの工具など、優れた耐摩耗性が必要な用途に適しています。

特定の用途に適切なグレードを選択するには、製造プロセス中の各グレードの挙動を理解することが重要です。の専門家などの専門家の指導を求めてください。 Runsom精密 カスタムを提供する人 CNC加工サービスでは、材料の選択とプロジェクトの統合ソリューションについて専門的な提案を確実に受け取ることができます。 すぐに見積もりを取得する 今すぐプロジェクトを始めましょう!

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