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合金鋼：定義、種類、用途など！

合金鋼が私たちの日常生活や産業用途に欠かせないのはなぜでしょうか？合金鋼は、クロムやニッケルなどの元素を添加することで、強度、靭性、耐摩耗性、耐腐食性が向上します。この記事では、様々な種類の合金鋼、そのユニークな特性、そして自動車、建設、製造などの様々な分野における重要な役割について説明します。さらに読み進めることで、これらの万能材料がどのように技術の進歩に貢献し、製品の耐久性と性能を向上させるかを知ることができます。合金鋼の魅力的な世界とその不可欠な用途を理解するために飛び込んでみてください。

合金鋼の定義、種類、用途など！

目次

1.合金鋼の分類

合金鋼とは、基本的に炭素鋼をSi、Mn、W、V、Ti、Cr、Ni、Moなどの合金元素で強化したものである。

これらの元素は、強度、靭性、焼入れ性、溶接性など、鋼の様々な特性を向上させる。合金鋼は合金元素の含有量によって分類されることが多い。

さらに、合金鋼はさまざまな産業で使用されるため、用途によって分類されるのが一般的である。

合金含有量による分類

  • 低合金鋼：全合金含有量5%未満
  • 中合金鋼：総合金量5%～10%
  • 高合金鋼：総合金量10%以上

用途による分類

  • 合金構造用鋼：普通低合金鋼; 合金浸炭鋼、合金鋼 焼き入れと焼き戻し 鋼、合金バネ鋼; ボールベアリング鋼。
  • 合金工具鋼合金 鋼の切断 (低合金切削鋼、高速度鋼を含む）、合金金型鋼（冷間金型鋼、熱間金型鋼を含む）、ゲージ鋼。
  • 特殊性能鋼：ステンレス鋼、耐熱鋼、耐摩耗鋼など

2.合金鋼ナンバリング

1) 低合金高強度構造用鋼

その等級は、降伏点を表す中国語のピンイン文字（Q）、降伏限界値、品質等級記号（A、B、C、D、E）の順に並んでいる。

例えば、Q390Aは低合金高強度構造用鋼を意味する。 降伏強度 σs=390N/mm2、品質等級A。

2) 構造用合金鋼

その等級は「2桁＋元素記号＋桁」で形成される。

最初の2桁は平均値の1万分の1を表す。 炭素含有量 元素記号は鋼に含まれる合金元素を示し、元素記号の後の数字はその元素の平均含有量の100分の1の質量を示す。

の平均質量分率が 合金元素 が1.5%未満の場合は、その元素のみ無記号とする。平均質量分率が1.5%以上、2.5%以上、3.5%以上の場合は、合金元素の後に2、3、4などの数字が付されます。

例えば、こうだ、 40Cr炭素の平均質量分率Wc=0.4%、クロムの平均質量分率WCr<1.5%。高級鋼の場合、鋼種の末尾に "A "を付ける。例えば38CrMoAlA鋼は高級合金構造用鋼である。

3) 転がり軸受鋼

品位の前に "G"（"圧延 "の中国語ピンインの頭文字）を付け、その後ろの数字はクロム含有量の質量千分率を示し、炭素含有量は表示しない。

例えば、GCr15鋼は転がり軸受鋼で、クロムの平均質量分率はWCr=1.5%である。

クロム中に他の合金元素が含まれる場合 軸受鋼一般合金構造用鋼と同じように表現される。すべての転がり軸受鋼は高級品質鋼ですが、等級は "A "で終わりません。

4) 合金工具鋼

この番号の付け方 鋼種 は合金構造用鋼と同様であるが、Wc < 1%の場合、1桁の数字で炭素含有量の千分率を表す。炭素の質量分率が1%以上の場合は表示しない。

例えば、Cr12MoV鋼の場合、炭素の平均質量分率はWc=1.45%~1.70%であり、表示されていない。Crの平均質量分率は12%であり、MoとVの質量分率はいずれも1.5%未満である。

ただし、高速度工具鋼は例外で、炭素の平均質量分率は量に関係なく表示しない。合金工具鋼も高速度工具鋼も高級品質鋼であるため、等級末尾に "A "を表示する必要はない。

5）ステンレス・耐熱鋼

鋼種の前の数字は炭素質量分率の千分率を示す。

例えば 3Cr13 鋼、平均質量分率Wc=0.3%、平均質量分率WCr=13%。炭素質量分率Wc≦0.03%およびWc≦0.08%の場合、接頭辞としてそれぞれ "00 "および "0 "が使用され、例えば、00Cr17Ni14Mo2、0Cr19Ni9鋼など。

3.一般的な合金鋼の説明

1) 通常の低合金鋼

Q345

用途主に橋梁、船舶、車両、ボイラー、圧力容器、石油・ガスパイプライン、大型鋼構造物などの製造に使用される。熱間圧延された空冷状態で使用され、組織は細粒のF+Pで、熱処理はされない。

化学組成 wt%
CムンSiVNbティ
0.18~0.201.0~1.60.550.02~0.150.015-0.060.02~0.2

について Q345 旧鋼種12MnV、14MnNb、16Mn、18Nb、16MnCuを含む。

厚さ mm機械的特性
σs MPaσb MPaσ5 %Akv (20 ℃) J
<16≥ 345470-63021-2234
16-35≥ 325
35-50≥ 295

Q420

正規化された状態で使用され、構造はF+Sである。Q345は旧鋼種の15MnVN、14MnVTiREを含む。

化学組成 wt%
CムンSiVNbティCrニー
≤ 0.201.0~1.70.550.02~0.20.015-0.060.02~0.2≤ 0.40≤ 0.70
厚さ mm機械的特性
σs MPaσb MPaσ5 %Akv (20 ℃) J
<16≥ 420520-68018-19
GB/T159		3491-1994
16-35≥ 400
35-50≥ 380

2) 焼入れ焼戻し合金鋼（低焼入れ性）

40Cr

用途工作機械のギア、メインシャフト、自動車エンジンのクランクシャフト、コネクティングロッド、ボルト、インテークバルブなど、自動車、トラクター、工作機械などの各種重要部品の製造に使用される。

主な化学組成 wt%C0.37-0.44
ムン0.5-0.8
Si0.17-0.37
Cr0.81-1.1
モ0.07-0.12
熱処理ブランクサイズ<25mmクエンチング850オイル
焼き戻し520ウォーターオイル
機械的性質 (≥)σb MPa980
σs MPa785
熱処理ブランクサイズ<25mm9
ψ %45
Akv J47
アニールHB207

3) 合金バネ鋼

65Mn 60Mn2Si

65Mn 60Mn2Si鋼の用途例：車両用緩衝コイルばねのような、断面が25mm以下のばね。

鋼種65Mn60Si2Mn
主要構成部品 w%C0.62-0.700.56-0.64
ムン0.90-1.200.60-0.90
Si0.17-0.371.50-2.00
Cr≤ 0.25≤ 0.35
熱処理クエンチング830オイル870オイル
焼き戻し540480
機械的特性σs MPa8001200
σb MPa10001300
δ10 %85
ψ %3025

20クロム

用途自動車、トラクター、内燃機関のカムシャフト、ピストンピン、その他の機械部品の歯車を製造することができます。強い摩擦摩耗、より大きな交互荷重、特に衝撃荷重に耐えることができる。

主な化学組成 wt%C0.17-0.24
ムン0.5-0.8
Si0.20-0.40
Cr0.7-1.0
熱処理カーボン930
準備加工880 水と油
焼き入れ780-820 水と油
焼き戻し200
機械的性質 (≥)σb MPa835
σs MPa540
δ5 %10
ψ %4o
Akv J47
ブランクサイズ mm<15

4) 合金浸炭鋼（中硬度）：

20CrMnTi

主な化学組成 wt%C0.17-0.24
ムン0.8-1.10
Si0.17-0.37
Cr1.0-1.3
熱処理カーボン930
準備加工880 水と油
焼き入れ770 水と油
焼き戻し200
機械的性質 (≥)σb MPa1080
σs MPa850
δ5 %10
ψ %45
Akv J55
ブランクサイズ mm<15

5)ローラーベアリング鋼：

GCr15：

転がり軸受の転動体（ボール、ローラー、ニードル）、内輪、外輪などの製造に使用される。また、精密ゲージ、冷間パンチ金型、工作機械のリードスクリュー、その他の耐摩耗部品の製造にも使用できる。

主な化学組成 wt%C0.95-1.05
Cr1.40~1.65
Si0.15~0.35
ムン0.25~0.45
熱処理仕様性能クエンチング820~ 840
焼き戻し150~160
焼戻し後のHRC62~66
主な目的肉厚14mm未満、外径250mmのフェルール。直径25～200mmの鋼球。直径約25mmのローラー

6) 低合金切削工具鋼：

9SiCr、CrWMn

鋼種9SiCrCrWMn
化学組成 wt%C0.85-0.950.9-1.05
ムン0.3-0.60.8-1.1
Si1.2-1.60.15-0.35
Cr0.95-1.250.9-1.2
W1.2-1.5
熱処理油焼き入れクエンチング温度≥62
硬度 HRC180-200140-160
焼き戻し焼き戻し温度60-6262-65
硬度 HRCダイ、タップ、ドリルビット、リーマ、ギヤフライスカッタ、コールド スタンピング・ダイ冷間圧延ローラー金型、ブローチ、ゲージ、複雑で高精度なプレス金型など

7) 高速度鋼：

W18Cr4V

CムンSiCrWV高速切削工具、プレーナー、ドリル、フライスカッターなどの製造
0.7~0.80.1~0.40.2~0.43.8~4.417.5-19.01.0~1.4

8) 冷間金型鋼：

Cr12だ：

各種冷間パンチ金型、冷間圧造金型、冷間押出金型、伸線金型などの製作に使用される。Cr12鋼を使用した大型冷間金型は、熱処理による変形が少なく、重厚長大で複雑な金型の製作に適しています。

化学組成 wt%
CSiムンCrV
2.00-2.30≤ 0.40≤ 0.4011.50-13.500.15~0.30
アニーリング油焼き入れ焼き戻し
温度硬度HB温度温度硬度 HRC
870-900207-255950-1000200-45058-64

使用例コールドスタンピング金型 抜き型スタンピングダイ、ローリングダイ

9) ホットモールド鋼：

4Cr5MoSiV：

その構造は、強化ガラスで構成されている。 マルテンサイト粒状炭化物、少量の残留オーステナイト。熱間硬度を確保するためには、複数回の焼戻しを行う必要がある。

化学組成 wt%
CSiムンCrモV
0.32-0.420.80-1.200.404.50-5.501.00-1.500.30-0.50
アニーリング油焼き入れ焼き戻し
温度硬度HB温度温度硬度 HRC
840-900209-2291000-1025540-65040-54

用途例：熱間圧造金型、ダイカスト金型、熱間押出金型、精密金型 鍛造用金型

10) ゲージ・スチール

測定ツール鋼種
平らなテンプレートまたはカードボード10.20または50、55、60、60Mn、65Mn
一般的なゲージとブロックゲージT10A、T12A、9SiCr
高精度ゲージとブロックゲージCr (切削工具 鋼）、CrMn、GCr15
高精度で複雑な形状のゲージとブロックゲージCrWMn（低変形鋼）
耐腐食性測定ツール4Cr139Cr18（ステンレス鋼）

11) ステンレススチール：

ステンレス鋼とは、大気中や一般媒体中で高い耐食性を持つ鋼種を指す。

鋼種化学組成 wt%σbσ0.2δ5ψアク硬度
CCrMPaMPa%%J
1Cr13
Mタイプ		≤0.1511.5-13.5≥540≥345≥25≥55≥78≥159 HB
熱処理：9501000℃オイルまたは 水冷700750 ℃ 急冷・焼戻し；
目的：蒸気タービンのブレード、水圧機械のバルブ、構造フレーム、ボルト、ナットなど、弱腐食性媒体に耐性があり、衝撃荷重に耐える部品を製造する。
9Cr18
Mタイプ		0.9-1.017-19≥55HRC以上
熱処理：1000-1050℃油焼入れ、200-300℃油、空冷、焼戻し；
使用法: ステンレス製の切れの機械切削工具、切削工具、外科刃、高い摩耗抵抗力があるおよび防蝕部品
1Cr17
Fタイプ		≤0.1216-18≥450≥205≥22≥50≥183HB以上
熱処理780℃〜850℃空冷。
目的：吸収塔、熱交換器、酸タンク、輸送パイプライン、食品工場設備などの硝酸工場設備を生産する。

マルテンサイト系ステンレス鋼：

1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13など。いずれも酸化媒体中では十分な耐食性を持つ。低炭素の1Cr13と2Cr13鋼は耐食性に優れ、機械的性質も良い。3Cr13と4Cr13鋼は炭素含有量が増加するにつれ、強度と耐摩耗性が向上するが、耐食性は低下する。

フェライト系ステンレス鋼：

1Cr17、1Cr17Tiなど。この種の鋼はクロムの質量分率が17%~30%で、炭素の質量分率は0.15%以下である。単相フェライト組織を持ち、Cr13鋼よりも耐食性に優れている。

オーステナイト系ステンレス鋼：

Cr18Ni9タイプ（18-8タイプステンレス鋼としても知られる）は、最も一般的に使用されるステンレス鋼の一つである。このタイプのオーステナイト系ステンレス鋼は、炭素含有量が低く（約0.1%）、耐食性に優れています。Ti（チタン）やNb（ニオブ）の添加により、耐食性に優れています。 粒界腐食.

このクラスの鋼材は、より低い。 強度と硬度で、非磁性である。しかし、Cr13系ステンレス鋼に比べ、塑性加工性、靭性、耐食性に優れている。溶体化処理により耐食性をさらに向上させることができる。

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シェーン
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シェーン

MachineMFG創設者

MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。

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