ASTM A288 クラス5 調質鋼：特性と規格
ASTM A288 クラス5 調質（焼入れ・焼戻し）鋼の特性と規格
ASTM A288 クラス5 は、クラス4 よりさらに高強度を要求される高温・高圧用ボルト・スタッド材として規定される調質低合金鋼です。化学成分はクラス4 と同等ですが、熱処理条件の最適化によりより高い機械的特性を実現しています。室温（23℃）での主要特性を以下にまとめます。
一般特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|
| 密度 | 23.0 ℃ | 7.8 – 7.9 g/cm³ | 中炭素鋼の典型値 |
機械的特性（室温）
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|
| シャルピー衝撃値 | 23.0 ℃ | 41 J | |
| ヤング率（弾性率） | 23.0 ℃ | 200 – 215 GPa | 中炭素鋼の典型値 |
| 伸び（A50） | 23.0 ℃ | 16 % | |
| ポアソン比 | 23.0 ℃ | 0.29 | 中炭素鋼の典型値 |
| 絞り | 23.0 ℃ | 40 % | |
| せん断弾性率 | 23.0 ℃ | 75 – 80 GPa | 炭素鋼の典型値 |
| 引張強さ | 23.0 ℃ | 895 MPa | |
| 降伏強さ（Rp0.02） | 23.0 ℃ | 760 MPa | |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|
| 線膨張係数 | 23.0 ℃ | 1.32×10⁻⁵ 1/K | 中炭素鋼の典型値 |
| 最高使用温度 | — | 500 ℃ | 炭素鋼の典型値 |
| 融点 | — | 1,380 – 1,514 ℃ | 中炭素鋼の典型値 |
| 比熱容量 | 23.0 ℃ | 470 – 520 J/(kg·K) | 中炭素鋼の典型値 |
| 熱伝導率 | 23.0 ℃ | 21 – 52 W/(m·K) | 中炭素鋼の典型値 |
電気的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|
| 電気抵抗率 | 23.0 ℃ | 1.43×10⁻⁷ – 1.74×10⁻⁷ Ω·m | 炭素鋼の典型値 |
化学成分（代表値、質量%）
| 元素 | 含有量 |
|---|
| 炭素 (C) | 0.45 % |
| クロム (Cr) | 0.7 – 1.25 % |
| マンガン (Mn) | 1.00 % |
| モリブデン (Mo) | 0.20 % |
| ニッケル (Ni) | 1.65 – 3.50 % |
| リン (P) | 0.03 % |
| ケイ素 (Si) | 0.15 – 0.35 % |
| 硫黄 (S) | 0.02 % |
| バナジウム (V) | 0.07 – 0.12 % |
クラス4 とクラス5 の違いと用途
クラス5 は、クラス4 に対して引張強さ（895 MPa 対 825 MPa）と降伏強さ（760 MPa 対 655 MPa）が約 8–16% 高く設定されています。一方、伸び（16% 対 18%）、絞り（40% 対 45%）、衝撃値（41 J 対 47 J）はやや低下します。より高い許容応力で設計したい高温高圧ボルト・スタッド用途でクラス5 が選定されます。ASME BPVC Section I・VIII の設計応力値表において、クラス5 は高温側でより高い許容応力が割り当てられています。
