鋼鉄の解明:9 つの主要な特性、定義、特性
この記事ではスチールとは何ですか? について学びます。 鋼の定義、特徴、特性 すべて写真付きで説明しています。
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スチールとは何ですか?
他の形態の鉄とは異なり、鋼は強度と耐破壊性を向上させるために鉄に炭素を混合して作られています。さらに、他の多くの要素が存在または追加される場合があります。鉄は鋼のベースメタルとして非常に重要な役割を果たします。
鋼鉄はその強度と低コストにより、建築、インフラ、工具、船舶、電車、自動車、機械、電化製品、兵器、ロケットなどに優れた材料となっています。鉄鋼の生産は数千年前にブルーマ炉で始まりましたが、その工業的利用は 17 世紀にるつぼ鋼を製造する高炉の導入によって始まりました。
鋼の機械的特性は、最も摩耗しやすい用途で長く効率的に持続するか、頻繁にまたは壊滅的に破損するかどうかを決定します。鋼には多くの種類があり、それぞれの種類にはその性能に影響を与える独自の特性があります。
適切な耐摩耗鋼グレードを選択する際には、これらの特性を理解することが重要です。それでは始めましょう。
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鋼の重要な特性は次のとおりです。
<オル>ナンバー 1 の機械加工性
独自の設計のために材料を切断または除去する場合、鋼の被削性特性が材料の選択に影響を与える必要があります。機械加工性は多くの要因に依存します。たとえば、材料が硬化すると工具寿命が短くなり、部品のコストが増加します。
一般に、鋼の炭素含有量はその被削性に大きく影響します。高炭素鋼材料は強度が高く、切削工具を腐食させる炭化物が含まれている可能性があるため、機械加工が大幅に困難になります。
あるいは、低炭素鋼はその柔らかさのために問題があります。低炭素鋼は切削工具に固着する傾向があり、その結果、刃先が構成され、工具寿命が短くなります。したがって、適度な量の炭素（約 0.20%）を含む鋼は、最高の機械加工性を備えます。
#2 溶接性
溶接性は、製造や製造にどれだけ簡単に使用できるかを示す鋼の特性です。名前が示すように、材料の溶接性とは、材料が溶接する能力を指します。溶接性の低い材料は、局所的な応力や溶接接合部の加熱により亀裂が発生しやすくなります。
材料の溶接性は材料の硬さに反比例します。その結果、材料が硬化可能である場合、溶接プロセス中に硬化する傾向があり、脆くなり、亀裂が発生します。
鋼の溶接性については、水素誘起の低温割れ、ラメラ引き裂き、スポット溶接剥離などのいくつかの破損モードを測定できます。これらの中で最も顕著なものは、水素誘起の冷間亀裂です。
#3 焼入れ性
鋼の硬化性に関しては、材料を処理した後に熱の存在下でどの程度硬化するかを示す尺度です。これを、圧痕や傷に対する試験片の耐性を考慮した硬度と混同しないでください。
これは、溶接性に反比例するため、溶接にとって不可欠な特性です。つまり、硬化性が増加すると溶接性は低下し、その逆も同様です。高硬度鋼は、設計段階で指定された硬度レベルを持つ場合があります。
表面の耐久性が要求される工具や用途の標準です。硬度と延性は反比例の関係にあるため、硬度を調整することで材料の特性をカスタマイズすることが可能です。
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#4 加工性（曲げや成形）
加工性とは、特定の金属加工プロセスで材料が変形する能力のことです。これは、材料をどれだけ簡単に曲げたり形成したりできるかに影響します。一般的に、自動車のパネルから巨大な圧延鋼管に至るまで、板金や鋼板をさまざまな形状に成形するために使用されます。
金属の硬度と延性は加工性に大きく影響します。高炭素鋼は延性が低いため、延性が高い低炭素鋼に比べて加工性が劣ります。熱間加工と呼ばれる、金属を加熱することによって加工性を高めることもできます。
金属が加熱されると延性が増加し、降伏応力が減少するため、加工性が向上します。通常、冷間成形すると割れてしまう高強度金属の加熱に使用できます。
#5 耐摩耗性
刃先やプレス金型を作成する場合、鋼の耐摩耗性によって、工具が故障するまでにどのくらいの期間使用できるかが決まります。これは、摩耗、浸食、付着、疲労、キャビテーションなどの機械的作用による材料の損失に抵抗する材料の能力を指します。
ダイヤモンドとサファイアの素材は非常に高い耐摩耗性を備えているため、宝石や要求の厳しい切削工具としての使用に最適です。材料の耐摩耗性は表面の硬さに大きく影響されます。やすりの表面硬度が高いため、硬度の低い他の金属を大幅な磨耗を経験することなくすり減らすことができます。
#6 耐食性
耐食性は、材料が酸化やその他の化学反応による損傷にどれだけ耐えられるかを表します。金属が異なれば、耐食性のレベルも異なります。雨、水、湿気、または金属表面を酸化させる可能性のあるものにさらされた金属は、腐食による損傷を受けやすくなります。
ステンレスまたは亜鉛メッキ鋼、チタン、アルミニウム、耐候性鋼を使用すると腐食を簡単に制御でき、塗料のようなシーラント層を維持できます。これらの金属は耐食性に優れていますが、耐食性ではありません。
金属が真空にさらされると、時間が経つと錆が発生します。このため、重要なコンポーネントには腐食防止のメンテナンスと監視が必要です。メンテナンスの推奨事項を決定するには、腐食速度を計算する必要があります。
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鋼の特性
鋼の主な特性のいくつかは次のとおりです。
<オル>#1 硬度
画像：factory.com硬度は、材料の摩擦や摩耗に耐える能力として定義され、耐久性の尺度です。これは、引っかき傷に対する耐性、摩耗に対する耐性、凹みや成形に対する耐性、または局所的な塑性変形に対する耐性を示す可能性があるため、最も定義が不十分な材料特性です。
#2 タフネス
靭性は鋼の特性であり、割れたり壊れたりすることなくエネルギーを吸収する能力として定義されます。簡単に言えば、応力が加わったときの材料の破壊に対する抵抗力です。それは、強さと柔軟性に大きく依存します。
材料の靭性は通常、平方フィートポンド、インチまたは平方センチメートルあたりのジュールで測定されます。鋼は、静的荷重下では十分な靭性を備えていますが、動的な荷重や衝撃下では破損する可能性があります。破壊せずに激しく変形する材料としての硬さで表され、非常に丈夫ではありますが、硬くないと考えられます。
#3 耐力
降伏強度とは、材料の変形（つまり、曲げや反り）を開始するのに必要な力の尺度を指します。簡単に言うと、物体の形状や構造が変化する前に物体にかかる最大の力のことです。降伏強度は、要件に基づいて建設に適した材料を選択するのに役立つ重要な値です。
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#4 引張強さ
画像:azom.com引張強さは、材料を破壊するのに必要な力の尺度として定義されます。鋼の引張強さはほぼ同等であり、そのため亀裂や破損が比較的起こりにくくなっており、これは構造物の建設に使用する場合に重要です。構造用鋼の一般的な引張強さは 400 メガパスカル (MPa) ですが、炭素鋼の一般的な引張強さは 841 MPa です。
#5 延性
画像:thoughtco.com鋼の貴重な機械的特性の 1 つは延性です。延性とは、それに加えられる力の影響下で亀裂が入らないように形状を変化させる能力です。これは鋼の最も重要な機械的特性の 1 つです。
さまざまな形状や構造に成形することを可能にする特性は延性として知られています。これにより、形状や構造に応じて、細いワイヤーとして、または大型の自動車部品やパネルとして利用することができます。
#6 耐久性
画像:blog.dahlstromrollform.com金属の耐久性とは、長期間にわたって摩耗、圧力、損傷に耐える能力を指します。スチールは耐久性の高い金属でもあります。スチールは強度と延性にも優れているため、偶発的な損傷に対して非常に耐性があります。
鋼は鉄と炭素を特定の組み合わせで構成した複合金属であるため、ほとんどの部品に対して驚くほど浸透せず、強風、頻繁な嵐、厳しい条件に見舞われる沿岸地域や都市などの地域に最適です。
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#7 展性
画像:hevvypumps.com金属が展性があるということは、金属が壊れることなく、叩いたり、絞ったり、薄いシートや厚いシートに曲げたりできることを意味し、それによって金属が展性という物理的特性を持っていることを示します。簡単に言うと、圧力を受けると変形して別の形状になるというのが金属の特性です。
#8 磁気
画像:monnigindustry.com鋼も磁性材料ですが、どの種類の鋼を指すかによって異なります。たとえば、スチール製の瓶の場合、瓶を構成する成分は鉄などの強磁性体であり、磁石によく引き寄せられます。オーステナイト系ステンレス鋼は、クロムとニッケルが高濃度に含まれているため、磁気的に作用しません。
#9 熱伝導率
画像：stainless-structurals.com熱伝導率は、熱エネルギーが材料を通って輸送される速度です。通常、ワット/メートル/ケルビン度 (W/(mK)) で測定されます。高熱伝導率の材料は、低熱伝導率の材料よりも速く、より効率的に熱を輸送できます。
炭素鋼はアルミニウムに比べて導電率が非常に低いです。これは通常、1 メートルあたりのケルビンごとに約 45 ワットです。室温での電気伝導率は約 600 万ジーメンス/メートル。これは、鋼の導電率を決定する最初の物理的特性です。
終了
それだけです。読んでいただきありがとうございます。 「鋼の特性」についてはすべて説明できたと思います。 何かを見逃した場合、または疑問がある場合は、コメントでお知らせください。この記事が気に入ったら、お友達と共有してください。
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