EN 10132-4 51CrV4焼入れ鋼(Q):高性能冷間圧延ストリップ
概要
51CrV4鋼(材料番号 1.8159)は、EN 10132-4規格に準拠したクロムバナジウム合金鋼で、焼入れ状態(Q)で供給される冷間圧延ストリップです。厚さ 6mm までのばね用冷間圧延帯鋼として、また厚さ 0.30〜3.00mm の焼き戻し済み冷間圧延帯鋼として供給されます。高い降伏強度、優れた疲労特性、良好な耐緩み性を備え、自動車・産業機械の精密ばね、座金、クリップ、ソーブレード、精密機構部品に広く採用されています。
主な特長
- クロム・バナジウムによる高い焼入れ性と焼き戻し軟化抵抗
- 焼入れ状態(Q)供給で、成形後の焼き戻しのみで目標特性発現可能
- 焼き戻し済みグレードはプレス成形後、追加熱処理不要で量産効率向上
- 優れた弾性限度と疲労強度(回転曲げ疲労強度 10⁷ サイクルで約 1000〜1200 MPa)
- 薄板(0.30mm〜)から中厚板(6mm)まで幅広い厚み対応
物理的・機械的・熱的・電気的・化学的特性
一般特性
| 特性 | 温度 | 値 |
|---|---|---|
| 密度 | 20.0℃ | 7.83 g/cm³ |
機械的特性
| 特性 | 温度 | 値 |
|---|---|---|
| ヤング率 | -100.0℃ | 217 GPa |
| 20.0℃ | 212 〜 212.6 GPa | |
| 100.0℃ | 207 GPa | |
| 200.0℃ | 199 GPa | |
| 300.0℃ | 192 GPa | |
| 400.0℃ | 184 GPa | |
| 500.0℃ | 175 GPa | |
| 600.0℃ | 164 GPa | |
| ロックウェルC硬度 | 20.0℃ | 57 HRC |
| ビッカース硬度 | 20.0℃ | 640 HV |
| ポアソン比 | 20.0℃ | 0.29 |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 線膨張係数 | -100.0℃ | 1.05×10⁻⁵ 1/K | |
| 20.0℃ | 1.15×10⁻⁵ 1/K | ||
| 100.0℃ | 1.21×10⁻⁵ 1/K | ||
| 200.0℃ | 1.27×10⁻⁵ 1/K | ||
| 300.0℃ | 1.32×10⁻⁵ 1/K | ||
| 400.0℃ | 1.36×10⁻⁵ 1/K | ||
| 500.0℃ | 1.40×10⁻⁵ 1/K | ||
| 600.0℃ | 1.44×10⁻⁵ 1/K | ||
| 融点 | – | 1382 〜 1529℃ | クロムバナジウム鋼の典型値 |
| 比熱容量 | -100.0℃ | 423 J/(kg·K) | |
| 20.0℃ | 461 J/(kg·K) | ||
| 100.0℃ | 479 J/(kg·K) | ||
| 200.0℃ | 499 J/(kg·K) | ||
| 300.0℃ | 517 J/(kg·K) | ||
| 400.0℃ | 536 J/(kg·K) | ||
| 500.0℃ | 558 J/(kg·K) | ||
| 600.0℃ | 587 J/(kg·K) | ||
| 熱伝導率 | 20.0℃ | 45.1 W/(m·K) | |
| 100.0℃ | 45.1 W/(m·K) | ||
| 200.0℃ | 44.1 W/(m·K) | ||
| 300.0℃ | 41.9 W/(m·K) | ||
| 400.0℃ | 39.4 W/(m·K) | ||
| 500.0℃ | 36.9 W/(m·K) | ||
| 600.0℃ | 34.4 W/(m·K) | ||
| 熱拡散率 | 20.0℃ | 12.5 mm²/s | |
| 100.0℃ | 11.6 mm²/s | ||
| 200.0℃ | 10.6 mm²/s | ||
| 300.0℃ | 9.5 mm²/s | ||
| 400.0℃ | 8.4 mm²/s | ||
| 500.0℃ | 7.1 mm²/s | ||
| 600.0℃ | 5.8 mm²/s |
電気的特性
| 特性 | 温度 | 値 |
|---|---|---|
| 電気抵抗率 | 20.0℃ | 2.31×10⁻⁷ Ω·m |
| 100.0℃ | 2.84×10⁻⁷ Ω·m | |
| 200.0℃ | 3.58×10⁻⁷ Ω·m | |
| 300.0℃ | 4.48×10⁻⁷ Ω·m | |
| 400.0℃ | 5.52×10⁻⁷ Ω·m | |
| 500.0℃ | 6.71×10⁻⁷ Ω·m | |
| 600.0℃ | 8.06×10⁻⁷ Ω·m |
化学組成(質量%)
| 元素 | 含有範囲 |
|---|---|
| 炭素 (C) | 0.47 〜 0.55% |
| クロム (Cr) | 0.90 〜 1.20% |
| マンガン (Mn) | 0.70 〜 1.10% |
| モリブデン (Mo) | 0.10% |
| ニッケル (Ni) | 0.40% |
| リン (P) | ≤ 0.03% |
| ケイ素 (Si) | 0.40% |
| 硫黄 (S) | ≤ 0.025% |
| バナジウム (V) | 0.10 〜 0.25% |
供給形態と寸法範囲
| 供給形態 | 厚さ範囲 | 幅範囲 | 表面仕上げ | 主用途 |
|---|---|---|---|---|
| 焼入れ状態(Q) | 0.50 〜 6.00 mm | 10 〜 600 mm | 酸洗・光輝・マット | 成形後焼き戻し用ばね材 |
| 焼き戻し済み(QT) | 0.30 〜 3.00 mm | 10 〜 600 mm | 光輝・マット | 追加熱処理不要の精密ばね・座金 |
典型的用途
- 自動車ばね:バルブスプリング、クラッチダンパースプリング、シートベルトリトラクタばね、サスペンション用スタビライザーバー
- 精密ばね:電子機器用接点ばね、コネクタ端子、リレーばね、時計ゼンマイ
- 産業用ばね:波形座金(ディスクスプリング)、スナップリング、リテーニングリング、定荷重ばね
- 工具・刃物:バンドソー、ハンドソー、工業用ナイフ、せん断刃
- 機構部品:テンションアーム、リンク機構ピン、カムフォロワ
熱処理指針(焼入れ状態材の場合)
| 工程 | 温度 | 時間・条件 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 焼き戻し(低温) | 300〜350℃ | 30〜60分、空冷 | 高硬度・高強度(ばね用:50〜55 HRC) |
| 焼き戻し(中温) | 400〜450℃ | 30〜60分、空冷 | 強靭性重視(45〜50 HRC) |
| 焼き戻し(高温) | 500〜550℃ | 30〜60分、空冷 | 高延性・耐水素脆性(40〜45 HRC) |
| 応力除去焼き鈍 | 250〜300℃ | 1〜2時間、炉冷 | 成形後残留応力除去(硬度変化最小) |
機械的特性の代表値(焼き戻し後、厚さ 1〜3mm)
| 焼き戻し温度 | 引張強度 (MPa) | 降伏強度 (MPa) | 伸び (%) | 硬度 (HRC) |
|---|---|---|---|---|
| 300℃ | 1900〜2100 | 1600〜1800 | 2〜4 | 52〜56 |
| 400℃ | 1600〜1800 | 1300〜1500 | 4〜7 | 47〜51 |
| 500℃ | 1300〜1500 | 1000〜1200 | 7〜12 | 42〜46 |
設計上の留意点
- バナジウム炭化物による微細組織制御で、優れた疲労特性と耐摩耗性を発現
- 水素脆性感受性があるため、メッキ処理後は 190〜220℃ × 1〜2h の脱水素焼き鈍を推奨
- 曲げ加工時は、焼き戻し温度に応じた最小曲げ半径(R/t ≥ 1〜3)を遵守
- 溶接は原則不可(高炭素・高硬度のため)。接合は機械的締結またはろう付けを推奨
金属
- EN 10083-1 51CrV4鋼:焼入れ焼戻し(QT)クロムバナジウム鋼の全特性
- EN 10084規格 22CrMoS3-5 焼入れ鋼—自動車・機械部品向け高耐久性
- EN 10084規格 20NiCrMoS2-2 焼入れ鋼 - 自動車・機械部品向け高性能材料
- EN 10084 17Cr3 焼入れ鋼:自動車・機械向け高耐摩耗部品
- EN 10084 20NiCrMo2-2 鋼(焼入れ/Q)— 自動車・機械向け高性能鋼
- EN 10132-4 80CrV2 焼入れ鋼 (Q) – 高性能バネ・冷間圧延ストリップ用
- EN 10132-4 C55Sグレード 焼入れ鋼 – ばねおよび精密用途向け高性能冷間圧延ストリップ
- EN 10132-4 C60Sグレード 焼入れ鋼 – 高性能冷間圧延ストリップ
- EN 10132-4 C90Sグレード 焼入れ鋼 – ばねおよび冷間圧延ストリップに最適
- EN 10132-4 102Cr6鋼 - 高性能用途向け焼入れグレード
- EN 10132-4 51CrV4鋼 (QT) - 高性能冷間圧延ストリップ用焼入れ焼き戻し鋼