NM450 vs HARDOX450 – 成分、熱処理、特性、および用途

はじめに

NM450とHARDOX450は、鉱業、土木工事、集積物取り扱いなどの重負荷摩耗用途で使用される、比較されることの多い耐摩耗性（AR）鋼です。エンジニアや調達専門家は、コストと地域の入手可能性と、供給者の品質、溶接性、加工の容易さと、使用中の摩耗寿命、硬度と衝撃靭性の間で競合する優先事項を天秤にかけて決定します。

これらのグレードの主な違いは、合金化のアプローチと冶金処理にあります。一方は地域基準と経済目標を満たすために生産された摩耗鋼のファミリーから派生しており、もう一方は特定の化学組成と処理を持つブランド化された厳密に管理された製品で、再現可能な特性を提供します。この違いは、組成管理、微合金化戦略、データシートでの性能の宣言に現れ、これがこれらの鋼が設計と調達の決定において一般的に比較される理由です。

1. 標準と指定

• HARDOX450: SSABによって商標登録されており、単一の国際標準ではなく、供給者のデータシートに一般的に参照されます。材料は、焼入れおよび焼き戻しされた耐摩耗性構造鋼（制御された処理を通じてHSLAのような挙動）として分類されます。
• NM450: 通常、450 HBクラスの摩耗プレートのための国家/地域指定であり、GB/T（中国）や他の国家規格などの地域基準に従って生産される場合があります。単一のグローバル商標製品ではありません。

分類: - 両者は非ステンレス、低から中程度の合金、高硬度の耐摩耗性鋼です。工具鋼やステンレス鋼ではなく、高強度低合金（HSLA）/焼入れおよび焼き戻しされた摩耗鋼のカテゴリーに位置しています。

2. 化学組成と合金化戦略

表: 一般的な合金元素の定性的存在（正確な数値ではなく定性的記述; 正確な値は供給者/仕様に依存します）。

元素	NM450（典型的な存在）	HARDOX450（典型的な存在）	備考
C	中程度（制御された）	低–中程度（厳密に制御された）	炭素は基本的な硬化性と強度を提供し、硬度と溶接性のバランスを取るためにレベルが制御されています。
Mn	中程度	中程度	Mnは硬化性と強度を助け、両者に共通しています。
Si	低–中程度	低–中程度	脱酸と強度への寄与。
P	非常に低い（制御された）	非常に低い（制御された）	不純物—脆化を避けるために低く保たれています。
S	非常に低い（制御された）	非常に低い（制御された）	不純物—靭性と溶接性のために低く保たれています。
Cr	微量–低い	低い（意図的な微合金化）	Crは硬化性と耐摩耗性に寄与します。
Ni	微量	微量	高い量で存在すると靭性を改善します。
Mo	微量	微量–低い	Moは硬化性と高温強度を増加させます。
V	微量–低い（可能な微合金化）	微量–低い（制御された）	微合金化（V、Nb、Ti）は、粒径を精製し、靭性を改善します。
Nb (Nb/Ti)	微量（可能性あり）	微量（粒制御に使用）	微合金化は製造業者によって選択的に使用されます。
Ti	微量	微量	安定剤および粒子精製剤としてよく使用されます。
B	微量（時折）	微量（時折）	小さなホウ素添加は、使用され制御されると硬化性を向上させることができます。
N	残留/制御された	残留/制御された	靭性と疲労性能に重要な窒素制御。

合金化が性能に与える影響: - 炭素とマンガンは主に硬化性と圧延/焼入れ強度を設定します。 - 微合金化元素（V、Nb、Ti）はオーステナイトの粒径を精製し、特定の硬度で靭性と溶接性を改善します。 - クロムとモリブデンは硬化性と耐摩耗性を高め、同様の硬度目標のために炭素含有量を低く保つことができ、これが溶接性を改善します。

3. 微細構造と熱処理応答

典型的な微細構造: - 両グレードは、靭性を保持しながら高硬度を提供するように設計された焼入れおよび焼き戻しされたプレートとして供給されます。 - HARDOX450（ブランド品）は、均一な焼戻しマルテンサイト構造を得るために厳密に制御された熱処理サイクルと圧延スケジュールの下で生産され、前オーステナイトの粒径が精製されています。 - NM450（地域の450 HBクラス）は、類似の焼入れおよび焼き戻しまたは熱機械的制御処理を使用して生産される場合がありますが、供給者の管理とプロセスウィンドウは製鋼所によって異なる場合があります。

処理の影響: - 正常化: 粒径を精製し、微細構造を均一化できますが、単独ではARプレートの目標硬度レベルを達成することはできません。 - 焼入れと焼き戻し: マルテンサイトを形成し、その後硬度と靭性のバランスを取るために焼き戻しを行うことによって、高硬度（≈450 HB）を得るための主要なルートです。 - 熱機械的制御処理（TMCP）: ブランド製造業者によって使用され、正確な圧延と冷却で強度と靭性を発展させます—これにより極端な合金化の必要性が減少し、炭素を低く保つことができます。

4. 機械的特性

表: 定性的比較（両者は約450 HBクラスの硬度に設計されており、正確な数値は供給者に依存します）。

特性	NM450	HARDOX450	備考
引張強度	高い	高い（一定）	両者はその硬度クラスに一致する高い引張強度を提供します。ブランド製品はしばしばより厳密な範囲を宣言します。
降伏強度	高い	高い（一定）	降伏は供給者の熱処理によって異なる場合があります; HARDOXは通常、よく特性化された降伏データを持っています。
伸び	中程度–低い	中程度–低い	高硬度は延性を減少させます; 焼き戻しされた微細構造は残留延性を最適化します。
衝撃靭性	変動（製鋼所と厚さに依存）	一般的にクラスに対して高い（厚さにわたって一定）	HARDOXのデータシートは厚さに対する靭性を提供します; NM450の靭性は製造業者の実践により依存度が高いです。
硬度	≈450 HBクラス（目標）	≈450 HBクラス（目標）	硬度は定義するクラスであり、両者は約450 HBを目指していますが、分布と公差は供給者によって異なります。

どちらが強く、靭性があり、延性があるか: - 両者は同じ硬度帯に設計されているため、名目上の強度レベルは比較可能です。ブランドのHARDOX450は、厳格なプロセス管理と文書化されたテストにより、厚さにわたってより再現可能な靭性と宣言された機械的特性曲線を提供します。NM450は同等の性能を提供できますが、製造者間の変動が大きい場合があります。

5. 溶接性

溶接性は炭素含有量、全体的な硬化性、微合金化に依存します。

有用な指標: - 炭素当量（IIW）：
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm（冷間割れ感受性を予測するため）：
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

解釈: - $CE_{IIW}$と$P_{cm}$の値が低いほど、溶接性が高く、水素助成冷間割れのリスクが低くなります。ブランドのHARDOX450は、ターゲット硬度での溶接性を改善するために、制御された化学組成とTMCPを通じて低い炭素当量を目指すことが多いです。 - 両グレードはAR鋼用に調整された溶接手順を必要とします: 予熱とインターパス温度の管理、低水素消耗品、必要に応じて溶接後の熱処理（PWHT）を考慮します。 - エッジの準備、局所的な硬度ピーク、熱入力は、熱影響部（HAZ）で脆いマルテンサイトを避けるために管理する必要があります。重要な製造物については、供給者の溶接ガイドラインに従ってください。

6. 腐食と表面保護

• NM450とHARDOX450はどちらも非ステンレスの炭素/合金鋼であり、典型的な軟鋼を超える固有の腐食抵抗を提供しません。
• 表面保護戦略: 塗装、粉体塗装、犠牲的または冶金的亜鉛メッキ（可能な場合）、耐摩耗性オーバーレイまたはライナーの適用。
• 腐食抵抗が設計パラメータである場合（例：湿潤、塩素を含む環境）、ステンレスまたは腐食抵抗合金が必要です; PRENはこれらのAR鋼には適用されません。参考までに、ステンレス合金のPREN式は:
  $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• 実際には、摩耗と腐食の両方が懸念される場合、コーティングを選択するか、デュプレックスソリューション（腐食抵抗のあるクラッディングまたはオーバーレイ）を指定してください。

7. 製造、加工性、成形性

• 切断: 両者は酸素燃料（厚いプレート）、プラズマ、レーザー、水ジェットで切断されます; 硬度のため工具の摩耗が高く、工具の選択と切断パラメータは適切でなければなりません。
• 曲げ/成形: 約450 HBでのARプレートの冷間成形は制限されており、予熱または熱間成形（および成形後の熱処理）が必要な場合があります。小さな半径の曲げは、曲げ部での割れや硬度の喪失のリスクがあります。
• 加工性: 高硬度は工具の摩耗を増加させます; 加工は通常、切断されたまままたは特別な工具で行われます。均一な微細構造を持つブランドプレートは、より予測可能に加工できる場合があります。
• 研削/仕上げ: 厳しい公差のエッジに必要です; 研磨研削は高い工具摩耗と熱を生じさせるため、焼き戻しや微細構造の変化を避けるために制御が必要です。

8. 典型的な用途

NM450（典型的な用途）	HARDOX450（典型的な用途）
地域の採石場のシュート、ホッパーライナー、小型コンベヤ（コストに敏感なプロジェクト）	高摩耗トラックボディ、ローダーバケット、掘削機の摩耗部品、供給者のサポートと文書化された性能が必要な鉱業ライナー
スクリーニングデッキ、交換頻度が中程度の固定ライナー	厚さにわたって信頼性のある靭性が必要な移動機器部品、厳しいサービスのコンベヤ
地域の製造業者による摩耗プレートとレトロフィットライナー	認証された材料のトレーサビリティと予測可能な使用性能が求められる用途

選択の理由: - 期待される摩耗メカニズム（滑り対衝撃）、必要なライフサイクル、許容されるダウンタイムとメンテナンスの実践、供給者のサポートに基づいてグレードを選択してください。高衝撃と摩耗の両方がある場合、厚さにわたる実績のある靭性と供給者のQAが重要です。

9. コストと入手可能性

• NM450: 複数の地域製鋼所がある市場では、コスト競争力が高いことが多いです。地域的には入手可能性が良好ですが、材料の文書化と一貫した特性管理は異なる場合があります。
• HARDOX450: ブランド化、保証された特性、グローバルな流通、文書化されたテストとトレーサビリティのために、通常は価格が高くなります。供給者が流通ネットワークやライセンス製鋼所を持つ場所では、一般的に入手可能性が広いです。

製品形態: - 両者はプレートとして入手可能です; HARDOXは、追加サービス（例：カットサイズ、事前認定された溶接情報、認証されたテストレポート）を提供する場合もあり、価値を追加しますが、コストが高くなります。

10. 要約と推奨

定性的比較を要約した表:

基準	NM450	HARDOX450
溶接性	良好から許容範囲（製鋼所によって異なる）	良好（一定; 供給者のガイダンスあり）
強度–靭性のバランス	高強度; 靭性は変動	高強度でよく特性化された靭性
コスト	より経済的（しばしば）	高コスト; 一貫性とサポートのプレミアム

推奨: - 供給者のトレーサビリティに対する要求が低いアプリケーション向けのコスト効果の高い耐摩耗性プレートが必要な場合はNM450を選択してください。また、地域の製鋼所が材料を供給し、入荷検査と認定テストを通じて性能を検証できる場合もあります。 - 厚さにわたる文書化された再現可能な機械的特性と靭性、供給者のサポートされた溶接手順と技術サポート、重要な高衝撃または高結果のアプリケーションでのリスクを最小限に抑える必要がある場合はHARDOX450を選択してください。

最後の注意: グレードの選択に関係なく、常に供給者のデータシートを取得し、製鋼所のテスト証明書を要求し、選択した製品と厚さのための溶接および製造手順を認定してください。可能な場合は、期待されるサービスライフを確認するためにアプリケーション特有の摩耗テストや試験を実施してください。