ASTM A311 グレード 1117 – 冷間引抜き・応力除去焼鈍高性能鋼
ASTM A311 グレード 1117 の概要
ASTM A311 グレード 1117 は、冷間引抜き後、応力除去焼鈍を施した快削炭素鋼（レセラフリー鋼）の規格です。マンガン含有量を高め（1.0–1.3%）、硫黄を添加（0.08–0.13%）することで、マンガン硫化物（MnS）介在物を形成し、優れた切削性（切りくず分離性、工具寿命延長）を実現しています。大量切削部品、精密機械部品、自動旋盤加工部品に最適です。
一般特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 密度 | 23.0 °C | 7.8 – 7.9 g/cm³ | 低炭素鋼として典型的 |
機械的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| ヤング率（弾性係数） | 23.0 °C | 200 – 215 GPa | 低炭素鋼として典型的 |
| 伸び（A50） | 23.0 °C | 12 – 15 % | |
| ポアソン比 | 23.0 °C | 0.29 [-] | 低炭素鋼として典型的 |
| 絞り（断面収縮率） | 23.0 °C | 30 – 40 % | |
| 剛性率（せん断弾性係数） | 23.0 °C | 82 GPa | 低炭素鋼として典型的 |
| 引張強さ | 23.0 °C | 415 – 520 MPa | |
| 降伏強さ | 23.0 °C | 345 – 450 MPa |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 熱膨張係数 | 23.0 °C | 1.32E-5 – 1.38E-5 1/K | 低炭素鋼として典型的 |
| 最高使用温度 | 500 °C | 炭素鋼として典型的 | |
| 融点 | 1480 – 1526 °C | 低炭素鋼として典型的 | |
| 比熱容量 | 23.0 °C | 465 J/(kg·K) | 低炭素鋼として典型的 |
| 熱伝導率 | 23.0 °C | 25 – 93 W/(m·K) | 低炭素鋼として典型的 |
電気的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 電気抵抗率 | 23.0 °C | 1.43E-7 – 1.74E-7 Ω·m | 炭素鋼として典型的 |
磁気的特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| キュリー温度 | 770 °C | 低炭素鋼として典型的 |
化学組成
| 元素 | 含有量（%） |
|---|---|
| 炭素 (C) | 0.14 – 0.20 |
| マンガン (Mn) | 1.00 – 1.30 |
| リン (P) | 0.04 以下 |
| 硫黄 (S) | 0.08 – 0.13 |
1117 と 1018 の比較（快削性 vs 汎用性）
| 特性 | 1117（快削鋼） | 1018（汎用鋼） |
|---|---|---|
| 硫黄含有量 | 0.08 – 0.13%（高） | 0.05% 以下（低） |
| マンガン含有量 | 1.0 – 1.3%（高） | 0.6 – 0.9% |
| 切削性評価 | 約 160%（1112=100%基準） | 約 70–80% |
| 工具寿命 | 長い（2–3倍） | 標準 |
| 切りくず形態 | 細かく分離（チップブレーカー不要） | 連続的（チップブレーカー必要） |
| 溶接性 | 劣る（S高、割れリスク） | 良好 |
| 冷間成形性 | 劣る | 良好 |
| 表面仕上げ | 優れる | 標準 |
| 主用途 | 大量切削、精密部品、自動旋盤 | 汎用機械部品、溶接構造、成形部品 |
主な用途
- 自動旋盤・多軸自動盤による大量切削部品
- 精密ネジ・ボルト・ナット・インサート
- 油圧・空圧継手、バルブボディ、マニホールド
- 電気・電子部品のコネクタ、端子、スペーサー
- 計測機器・医療機器の精密シャフト、ピン、ブッシュ
- 自動車部品：インジェクタ部品、燃料系部品、センサーハウジング
- 航空機・宇宙機器の非重要精密部品
使用上の注意点
- 溶接は原則不可：硫黄高含有により熱割れ・固化割れリスク大。溶接が必要な場合は 1018 等を選定
- 冷間成形（曲げ、絞り、冷間圧造）には不向き。成形加工が必要な場合は 1018 または 1020 を選定
- 表面処理（メッキ、塗装）時は、MnS 介在物由来のピット・欠陥に注意
- 高温環境（>200°C）では硫黄による脆化の可能性あり
- 耐食性が必要な用途では、ステンレス鋼（303 快削ステンレス等）を検討
同等規格・関連規格
- JIS G 4804 SUM22 / SUM23（快削炭素鋼鋼材）
- SAE J403 1117 / J1397
- ASTM A108 / A29 / A510 / A576
- EN 10277-3 11SMn30 / 11SMnPb30
- DIN 1651 9SMn28 / 9SMnPb28
- ISO 683-4 11SMn30
金属
- ASTM A311 Grade 1541 冷間引抜き・応力除去鋼 – 品質・信頼性・性能
- ASTM A311 Grade 1045: 冷間引抜き・応力除去焼鈍鋼 – 性能仕様
- ASTM A311 Grade 1050: 冷間引抜き・応力除去焼鈍鋼
- ASTM A311 Grade 1141 – 冷間引抜き・応力除去焼鈍鋼、優れた性能
- ASTM A311 グレード1035: 冷間引抜き、応力除去焼鈍鋼 – ノーマルドラフト
- EN 10277-5規格 42CrMoS4 軟鋼球焼鈍・冷間引抜（A+C） – 自動車・機械用途向け高性能鋼
- EN 10277-4 20MnCrS5鋼 グレード 軟鈍・冷間引抜き鋼 (+A+C)
- 25CrMo4鋼（EN 10277-5）：冷間引抜・軟質焼鈍・高強度延性鋼
- EN 10277-5 25CrMoS4鋼：冷間引抜・旋削・軟質焼鈍 高強度鋼
- DIN 1651 35SPb20鋼 – 冷間引抜き応力除去済み快削鋼
- DIN 1651 45SPb20鋼 – 自動車・工具向け高強度快削鋼