合金鋼–組成、種類、特性、用途

この記事では、合金鋼について説明します。 、これは産業や日常生活で非常に一般的に使用されています。 定義から始める その構成を調べます 、タイプ 、および使用 およびプロパティ 。

合金鋼とは何ですか？

合金鋼 炭素以外の元素が特性を改善するのに十分な量で添加された鋼として定義される場合があります。

鋼に添加される最も一般的な合金元素は、クロム、ニッケル、マンガン、シリコン、バナジウム、モリブデン、タングステン、リン、銅、チタン、ジルコニウム、コバルト、コロンビウム、およびアルミニウムです。これらの各要素は、それが追加される鋼に特定の品質を与えます。それらは、鋼に所望の特性を生み出すために、別々にまたは組み合わせて使用​​することができる。

合金鋼の特性： 炭素と同様に、多くの合金元素が溶解して、強度が改善された合金を生成します。 、延性 、およびタフネス 。また、炭素は鉄と金属間化合物を形成するだけでなく、多くの合金元素と結合して合金炭化物を形成します。これらの合金炭化物および鉄合金炭化物は、通常、硬く、靭性に欠けています。

粒子の成長を防止または制限するために、いくつかの合金元素が追加されています 。この点でアルミニウムが最も効果的であると考えられています。その他は、ジルコニウム、バナジウム、クロム、チタンです。構造的には、合金元素の添加は、ほとんどの場合、ガンマ鉄からアルファ鉄への変態が起こる温度を変えることにより、オーステナイト-フェライト変態メカニズムに影響を与えます。合金元素の中には、臨界温度を下げるものと上げるものがあります。

合金元素によって生じる組成および構造の変化は、鉄鋼の物理的、機械的、および加工特性を変化させ、改善します。一般に、合金鋼は、炭素鋼では得られない優れた強度、延性、および靭性の特性を提供できます。したがって、製造、設計エンジニアは、高応力および/または衝撃荷重を受ける設計の合金鋼を検討する必要があります。

ほとんどすべての合金鋼は、きめの細かい構造で製造されています。 。細粒鋼は、熱処理中に割れが発生しにくくなりますが、靭性と耐衝撃性に優れています。 粗粒鋼 優れた機械加工特性を示し、細粒鋼よりも深く硬化する可能性があります。

永久磁石の製造に使用される合金鋼はどれですか？

1。 ケイ素鋼

2。 バナジウム鋼

3。 マンガン鋼

4。 コバルト鋼

正解 4です 。コバルト鋼

アルニコ合金、アルミニウム、ニッケル、コバルトを含む鉄合金。 アルニコ合金鋼 強力な永久磁石を作るために使用されます。それらは産業用および家庭用電化製品で広く使用されています。

貴重な楽器の製造に使用される合金鋼はどれですか？

1。 ケイ素鋼

2。 マンガン鋼

3。 バナジウム

4。 インバー鋼

正解 4です 。インバー鋼

合金鋼の組成

合金元素の影響

特定の設計に最適な合金鋼を選択するために、一次合金元素の効果 考慮に入れる必要があります。彼らは：

ニッケル 靭性、耐食性、および深い硬化を提供します。

クロム 耐食性、靭性、焼入れ性が向上します。

マンガン 脱酸し、強度と硬度に寄与し、臨界冷却速度を低下させます。

シリコン 脱酸し、高温酸化に対する耐性を促進し、熱処理の臨界温度を上げ、脱炭および黒鉛化に対する鋼の感受性を高めます。

モリブデン 焼入れ性を促進し、高温での引張強度とクリープ強度を高めます。

バナジウム 脱酸し、きめの細かい構造を促進します。銅は耐食性を高め、強化剤として機能します。

アルミニウム 脱酸し、きめの細かい構造を促進し、窒化を助けます

ボロン 焼入れ性を高め、

鋼の主な合金元素の影響の要約を表4.6に示します。

低合金鋼

低合金鋼 は、鋼と望ましい品質を持つ追加の金属で作られた金属合金です。低合金鋼には、合金元素の約1％から5％が含まれています。その結果、腐食に耐える機械的品質を向上させる正確な化学組成を備えています。

製造中、低合金鋼は通常、熱処理、正規化、および焼き戻しが行われます。それらはまた溶接することができます。一方、溶接割れを防ぐためには溶接熱処理が必要です。

低合金鋼には、軟鋼に比べて次のような多くの利点があります。

• 並外れた降伏強度
• 極端な温度に耐えることができます
• 優れた耐クリープ性
• 耐酸化性
• 水素に対する耐性
• 低温での延性

合金鋼の種類または合金鋼の分類

合金鋼 化学組成に従って分類される場合があります 、構造クラス および目的 。

化学組成による分類

この側面では、合金鋼は3成分鋼に分けられます 、鉄と炭素に加えて1つの合金元素を含む：4成分鋼 、2つの合金元素などを含む

構造クラスによる分類

小断面の試験片を空冷したときに得られる構造に基づいています。合金鋼は次のように分類されます：1。 パーライト2。 マルテンサイト3。 オーステナイト4。 フェライト系 および5。 カービディック 。

目的に応じた分類

それらの特性がそれらに適合する用途に関して、合金鋼は分類することができます：

1。構造用鋼2.工具鋼3.鋼 特別な物性を持っています。

1。合金構造用鋼

それらは3つのグループに分けられます：低合金 （最大5％の合金元素）、中合金 （5％以上）および高合金 （10パーセント以上）。 IS：7598-1974。

合金構造用鋼は、動作中の静的および動的負荷の両方で炭素よりも優れた一連の機械的特性を備えている部品のエンジニアリング業界で広く使用されています。特に大きな断面の物品用の鋼。合金元素は、これらの鋼の構造の主成分であるフェライトを強化します。焼入れ性を高め、結晶粒度を微細化します。適度な温度に加熱すると軟化に対する耐性が高まります。

構造用鋼の主な合金元素は、クロム、ニッケル、マンガンです。タングステン、モリブデン、バナジウム、チタンは通常、独立した添加物としては使用されません。これらは、クロム、ニッケル、マンガンと組み合わせて添加されます。

2。合金工具鋼

炭素鋼による工具寿命が不十分な場合の工具製造に使用されます。

工具業界には以下が提供されます：

1。 250°Cまでの温度で高い硬度を保持する低合金鋼。

2。 中および高合金鋼、たとえば、620°Cまでの温度で高硬度を保持する高速度鋼。それらは適切な熱処理の後にのみ高い切削特性を獲得します。

合金工具鋼は、オープンハースおよび電気炉で製錬され、高品質クラスに属します。

3。特殊な物性を備えた合金鋼

（1）として、いくつかのグループに分けることができます。 ステンレス鋼（2） スケールおよび耐熱鋼（3） 耐摩耗鋼（4） マグネットスチールと（5） 耐クリープ鋼などの特殊な熱特性を持つ鋼

特殊合金鋼

鋼が高温、腐食、衝撃などに耐えなければならない使用状況では、特殊合金鋼は非常に貴重です。特殊合金鋼の最も重要なグループについては、以下の説明で説明します。

磁石鋼

高コベイト鋼は、正しく熱処理されると、マグネトー、スピーカー、その他の電気機械や楽器の永久磁石の製造に頻繁に使用されます。 15〜40％のコバルトと0.4〜10％のタングステンの組成を持つ鋼は、改善された磁気特性を備えています。

耐熱鋼

耐熱鋼 高温での作業に特に適したものです。このような鋼は、高温下で使用した場合に通常の鋼の破損につながる影響に耐える必要があります。制御された鋼（ステンレスシリーズ用に開発）は、ステンレス鋼に匹敵する耐酸性腐食性とともに、非スケーリング特性と強度保持特性の有用な組み合わせを提供します。

炭素が0.35％未満の23〜30％のクロムを含む合金鋼は、主に815°C〜1150°Cの温度での使用に使用されます。炉の部品、焼きなましボックス、および高温への耐性を必要とするその他の機器は、多くの場合、これらの鋼で作られています。

耐衝撃鋼

耐衝撃鋼 衝撃や激しい疲労ストレスに耐えるものです。この目的のための鋼の1つのグレードには、0.50パーセントの炭素、2.25パーセントのタングステン、1.50パーセントのクロム、および0.25パーセントのバナジウムが含まれています。シリコンマンガン鋼として知られる別のグレードの耐衝撃鋼には、0.55パーセントの炭素、2.00パーセントのシリコン、0.80パーセントのマンガン、および0.30パーセントのモリブデンが含まれています。この種の鋼は主に葉ばねと巻きばねに使用されます。

ステンレス鋼

ステンレス鋼 本質的には、ニッケルなどの他の元素と一緒にクロムを含むものであり、以下のようにグループ化されます。

オーステナイト系ステンレス鋼。 このグループでおそらく最も重要なのは、15〜20パーセントのクロムと7〜10パーセントのニッケルを含むことです。 18％のクロムと8％のニッケルを含む鋼は非常に広く使用されており、一般に18/8ステンレス鋼と呼ばれています。

マルテンサイト系ステンレス鋼。 このグループは、10〜14％のクロムを含み、奇妙な例外を除いて、他の主要な合金元素を含まない、プレーンクロムタイプのステンレス鋼と呼ばれることがよくあります。これらの鋼はすべて熱処理によって硬化します。

フェライト系ステンレス鋼。 このグループには、主に14〜18％または23〜30％のクロムが含まれており、他の主要な合金元素は含まれていません。熱処理では硬化しません。

マルエージング鋼

これらは、18 Ni 8 Co 5 Moを含み、少量のAlとTiを含み、0.03％C未満の鉄ベースの合金です。強度はセクションの厚さの増加と350°Cまで維持されます。これらの鋼は空気に使用されます。フレームとエンジンコンポーネント、射出成形金型とダイ。

オーステナイト状態から冷却すると、合金は微細なラス型マルテンサイトに変化し、480°Cでのマルエージングによって析出硬化が誘発されます。

鋼は、マルテンサイトの微細な結晶粒径と高い転位密度の組み合わせにより高い破壊靭性を持ち、微細な析出をもたらします。

高速度鋼

高速度鋼 （HSS）は、普通の炭素工具鋼よりもはるかに速い切削速度で切削工具として操作できるという事実からその名前が付けられています。高速度鋼は、炭素鋼の2〜3倍の切削速度で動作します。

硬い材料を高速で重い切削で加工する場合、刃先の温度が赤熱に達するのに十分な熱が発生する可能性があります。この温度は、最大1.5％の炭素を含む炭素工具鋼を、切削能力を破壊する程度まで軟化させます。そのため、高速度鋼と呼ばれる特定の高合金鋼が開発されており、600°Cから620°Cまでの温度で切削特性を維持する必要があります。

トピックのすべての詳細をカバーしようとしています合金鋼 定義、構成、プロパティ、および使用に至るまで、より広い範囲で。この記事が気に入ったら、友達と共有して、下のコメントでフィードバックを送ってください。