NM360対NM400 – 成分、熱処理、特性、および用途

はじめに

NM360とNM400は、鉱業、土木、重機械、物資取り扱い部門で使用される商業的に重要な耐摩耗性（AR）鋼です。エンジニアや調達専門家は、コストが低く成形性の高いグレードと、耐摩耗性を延ばすが製造や溶接を複雑にする高硬度グレードの選択という古典的な選択ジレンマに直面することがよくあります。典型的な意思決定の文脈には、ライフサイクルコスト（摩耗寿命と交換間隔）と製造の複雑さ（溶接の予熱、溶接後処理）とのバランスを取ることや、衝撃条件に対する靭性のマッチングが含まれます。

NM360とNM400の主な違いは、目標硬度レベルとその違いの下流への影響です。両者は耐摩耗性のために設計された高強度、低合金鋼ですが、NM400はNM360よりも高い硬度クラスに指定されており、これが合金化、焼入れ性、機械的特性、製造慣行に影響を与えます。硬度は耐摩耗性と強く相関し、溶接、成形、靭性に対する要求を変えるため、エンジニアは通常、機器の寿命と製造性を最適化する際にこれら二つを比較します。

1. 規格と指定

• 同等のグレードや仕様が見られる一般的な国家および業界規格：
• 中国の規格（NMシリーズ）：国内および一部の国際サプライチェーンで使用される（NM360、NM400）。
• EN / ISO：耐摩耗性鋼は、直接的な1対1の指定ではなく、硬度（例：HARDOXの同等品）によって指定されることが多い。
• JISおよびその他の国家規格：同様のアプローチで、通常は名目硬度で参照される。

• ASTM/ASME：NM360/NM400の直接的なASTM規格はない；AR（耐摩耗性）鋼は、しばしば独自のまたはベンダーの規格に供給されるか、硬度および化学的要件によって参照される。

• 材料分類：

• NM360とNM400は、低合金、高強度の耐摩耗性鋼（ステンレス鋼でも工具鋼でもない）です。通常、制御された化学成分と加工を通じて耐摩耗性の微細構造を提供するために設計されたHSLA（高強度低合金）タイプと見なされます。

注：NMグレードの正確な化学的および機械的限界は、製造者や国家規格によって異なる場合があります；常に製鋼所証明書（MTC）で確認してください。

2. 化学組成と合金戦略

説明ノート：供給者は目標硬度（ブリネル）を達成し、望ましい靭性を得るために正確な化学成分を変化させます。NM400は通常、より硬く、より靭性のあるマルテンサイトまたはベイナイトの表面を生成するために、調整（やや高い炭素および/または微合金化および制御された合金元素）を含みます。

合金化が性能に与える影響： - 炭素および合金元素（Cr、Mo、Mn、B）は焼入れ性と潜在的な硬度を増加させ、耐摩耗性を改善します。 - 微合金化（V、Nb、Ti）は粒子を細かくし、強度と靭性のバランスを支えます。 - 過剰な炭素または焼入れ性は脆い挙動のリスクを増加させ、溶接性の制約を生じる可能性があります（予熱/インターパス制御、厚いセクションでのPWHTの必要性）。

3. 微細構造と熱処理応答

• 典型的な微細構造：
• 圧延および正規化されたNM360：テンパー処理されたマルテンサイト、ベイナイト、およびいくつかのフェライトの混合—硬度と靭性の組み合わせを提供するように設計されています。

• 圧延および正規化されたNM400：焼入れ性の向上と熱機械的制御により、マルテンサイト/ベイナイト微細構造の割合が高く、粒子が細かくなり、より高い硬度を生成します。

• 熱処理および加工ルート：

• 正規化：靭性を高め、微細構造を均一化します；両グレードは残留応力を減少させ、靭性を改善するために正規化に良く反応します。
• 焼入れおよびテンパー処理：高い表面硬度を必要とする部品に選択的に使用されます；厚い板での単純な焼入れ硬化は亀裂のリスクによって制限されます—NM400の配合は、攻撃的な後熱処理ではなく、圧延と制御された冷却で目標硬度に達するように調整されることがよくあります。
• 熱機械的制御加工（TMCP）：NM360およびNM400の板製造において、硬度と靭性の望ましい組み合わせを生成するために一般的に使用されます。TMCPは、与えられた硬度に対して低い炭素含有量を可能にし、溶接性と靭性を改善します。

加工の影響： - NM400の高い焼入れ性は冷却速度に対してより敏感にします；速い冷却は、靭性を調整するためにテンパー処理を必要とするより硬いマルテンサイトを形成する可能性があります。 - 低炭素のNM360は、溶接や成形が容易である可能性がありますが、同じ条件下での摩耗寿命は短くなる可能性があります。

4. 機械的特性

解釈： - NM400は一般的により強く、硬い板であり、硬度の増加により優れた耐摩耗性を提供します。 - NM360はより延性があり、NM400と比較して成形性や溶接性が良好である可能性があります。 - 実際の引張、降伏、衝撃値は板の厚さ、熱処理、および供給者特有の化学成分に依存します；常に製鋼所試験証明書および材料証明書で確認してください。

5. 溶接性

溶接性は化学組成（主に炭素および同等のパラメータ）と部品の厚さおよび予想される熱サイクルに依存します。二つの一般的な経験的指標：

• IIW炭素同等： $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• 国際Pcm（PWHT考慮に対してより保守的）： $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

定性的解釈： - 高い$CE_{IIW}$または$P_{cm}$値は、熱影響部（HAZ）で硬いマルテンサイトを形成する傾向が高く、したがって冷却亀裂のリスクが高いことを示します—予熱、制御されたインターパス温度、場合によってはPWHTが必要です。 - NM400は通常、高い硬度と高い焼入れ性を目指しているため、その炭素同等はNM360よりもやや高くなることが多い；したがって、NM400は特に厚いセクションで溶接がより要求される可能性があります。 - 実用的なガイダンス： - 厚さが重要な場合、両グレードに対して低水素消耗品、適切な予熱、および制御されたインターパス温度を使用してください。 - 重要なアセンブリの場合、溶接手順の資格（WPQR）を実施し、溶接後の機械的試験（例：HAZ靭性）を行ってください。 - 可能な場合は、溶接の複雑さを減らすために、最適化された低炭素化学成分および微合金化を持つNMグレードを選択してください。

6. 腐食および表面保護

• これらのNMグレードは非ステンレスであり、腐食抵抗は一般的な低合金鋼の特性です。腐食保護戦略には以下が含まれます：
• 大気保護のための塗装/コーティングシステム（エポキシ、ポリウレタン）。
• 大気腐食保護のためにホットディップ亜鉛メッキが時々使用されますが、厚いAR板の亜鉛メッキは簡単ではない場合があります；表面状態と寸法公差を考慮してください。

• 特定のサービス環境における摩耗および腐食のための金属表面硬化またはオーバーレイ溶接（例：溶接クラッディング）。

• PREN（ピッティング抵抗同等数）はステンレス合金に特有であり、NM360/NM400には適用されません。ステンレス合金の場合、インデックスは： $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ ステンレス材料を評価する際にのみPRENを使用してください；NMグレードは摩耗と腐食を別々に評価されます。

7. 製造、加工性、成形性

• 切断：
• 両グレードはプラズマ、酸素燃料、またはレーザー切断が可能です；NM400の高硬度は工具の摩耗を増加させ、切断パラメータを遅くする必要があるかもしれません。
• 成形および曲げ：
• NM360は冷間成形性と曲げ性が優れています；NM400はより大きな曲げ半径を必要とし、タイトな曲げには特別な工具や加熱が必要な場合があります。
• 加工性：
• NM400の高硬度は加工性を低下させます；工具の摩耗が早く、フィードレートが低下するか、カーバイド工具の要件が生じる可能性があります。
• 表面仕上げ：
• 研削、ショットブラスト、表面ドレッシングが一般的です；NM400は一般的により攻撃的または耐久性のある研磨剤を要求します。

実用的なヒント：成形や曲げを行う際は、サンプルトライアルを実施し、スプリングバックや亀裂の可能性を考慮してください—特にNM400では局所的な硬いゾーンが亀裂を引き起こす可能性があります。

8. 典型的な用途

選択の理由： - 成形、溶接の容易さ、またはわずかなコストの利点が重要であり、摩耗の状況がそれほど厳しくないか、滑り摩耗よりも衝撃が支配的な場合はNM360を選択してください。 - 摩耗が支配的であり、高硬度からの延長された使用寿命が高い調達および製造管理を正当化する場合はNM400を選択してください。

9. コストと入手可能性

• 相対コスト：NM400は通常、NM360よりもトンあたりのコストが高く、化学成分の管理が厳しく、高硬度への加工、実績のある摩耗性能に対するプレミアムの可能性があります。
• 入手可能性：両グレードは板製鋼所や特殊金属ディストリビューターから広く入手可能です。厚さ、幅、板の仕上げによる入手可能性は地域によって異なる場合があります—NM360は成形用途のためにより広い製品選択肢で入手可能である可能性が高く、NM400は重摩耗部品のために標準的な板サイズおよび厚さで一般的に在庫されています。
• 製品形態：板、製造されたライナー、および機械加工された鋳造部品が一般的な供給形態です。リードタイムおよびMOQ（最小発注数量）は製造者および市場の需要に依存します。

10. まとめと推奨

NM360を選択する場合： - あなたのアプリケーションがより簡単な成形やより簡単な溶接（低い製造コスト）を必要とする場合。 - 摩耗条件が中程度または衝撃が支配的で、延性と靭性が損傷を軽減する場合。 - ライフサイクルコストモデルがNM360の交換間隔が許容可能であることを示す場合。

NM400を選択する場合： - 摩耗が主な故障モードであり、使用寿命の最大化が重要である場合。 - より厳しい溶接および成形管理を受け入れ、ダウンタイムと部品交換を減らすために高い初期コストを受け入れることができる場合。 - 設計制約がより大きな曲げ半径や代替の製造戦略（例：成形の代わりにボルト留めライナーを使用）を許可する場合。

最終的な注意：NM360とNM400は、摩耗メカニズム（滑り摩耗、えぐり、衝撃）、部品の形状、および製造能力の現場特有の評価の後に最適に選択されます。常に製鋼所試験証明書（化学的および機械的値）を要求し、重要な部品を溶接する際には溶接手順を資格付け、正確な板バッチのHAZ靭性を確認してください。