S250GD 対 S280GD – 成分、熱処理、特性、および用途

はじめに

S250GDおよびS280GDは、欧州規格で指定された一般的な亜鉛メッキ構造鋼のグレードであり、連続熱浸漬亜鉛メッキシートおよびコイルに使用されます。エンジニア、調達マネージャー、製造プランナーは、建物の外皮、軽構造部材、一般的な製造のためにこれらの2つのグレードを選択する際に、コスト、成形性、必要な荷重容量のトレードオフを頻繁に考慮します。

この2つのグレードの主な違いは、保証された最小降伏強度です：S280GDはS250GDよりも高い降伏強度が指定されており、これは引張性能および許容断面サイズに直接影響します。両者は冷間成形された亜鉛メッキ構造鋼として意図されているため、比較は通常、強度対延性、結果としての製造制約、および溶接や表面保護への影響に焦点を当てます。

1. 規格と指定

• EN 10346 — 連続熱浸漬コーティングされた鋼製平面製品（S250GDおよびS280GDが定義されている主要な欧州規格）。
• EN 10147 / EN 10152 — 亜鉛メッキ製品および冷間圧延技術的納入条件をカバーする関連規格。
• ISO / 国内採用は、一部の市場で同等の指定を参照する場合があります。
• これらのグレードは、HSLAのような処理を伴う非ステンレスの炭素ベースの構造鋼です（機械的特性を達成するための制御された組成と処理）。これらは工具鋼やステンレス鋼ではなく、構造（冷間成形）鋼として分類されます。

2. 化学組成と合金戦略

Sグレードの亜鉛メッキ鋼は、低炭素と慎重に制御された残留物、さらに強度、成形性、溶接性のバランスを取るための微量合金添加物を用いて配合されています。正確な限界はEN規格および製鋼所の証明書で定義されており、実務者は設計および溶接手順の資格のために常に供給者の化学分析を参照すべきです。

表：S250GD対S280GDの定性的合金ノート

元素	典型的な役割	S250GD（定性的）	S280GD（定性的）
C（炭素）	強度と硬化性；高いCは溶接性を低下させる	低く、成形性と溶接性を維持するために制御されている	低く、制御されているが、より高い降伏を達成するためにS250GDの範囲の高い端にある可能性がある
Mn（マンガン）	固体溶液強化、脱酸剤	中程度；過度な硬化性なしに強度に寄与する	中程度；降伏を満たすためにしばしば同様またはやや高い
Si（シリコン）	脱酸、表面品質に影響	低から制御	低から制御
P（リン）	強度を高めるが、靭性と溶接性を損なう	非常に低い（最小限に抑えられている）	非常に低い
S（硫黄）	加工性を改善するが、靭性を低下させる	微量、最小化	微量、最小化
Cr, Ni, Mo	強化剤/硬化性	これらのグレードには通常意図的に添加されない	これらのグレードには通常意図的に添加されない
V, Nb, Ti	析出強化のための微量合金	一部の製鋼所のバリアントで少量使用される可能性がある	延性の最小限の損失でより高い降伏を達成するために選択的に使用される可能性がある
B	一部の鋼における粒界制御	これらのグレードには意図的な添加としては典型的ではない	典型的ではない
N	析出挙動を制御する	微量、制御	微量、制御

説明 - 両グレードの合金戦略は、溶接性と成形性を維持しつつ、目標降伏を可能にするために制御された低炭素と限られた残留物を強調しています。一部の製鋼所は、S280GDでの炭素含有量の大幅な増加なしにより高い降伏を得るために微量合金（Nb、Ti、V）や熱機械的制御を使用します。正確な元素の限界は供給者の証明書から取得する必要があります。

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、冷間圧延と連続アニーリング（または制御冷却）を経て熱浸漬亜鉛メッキされます。結果として得られる微細構造は、主に細粒のフェライトであり、少量のパーライト/焼き戻し成分、そして高強度バリアントでは分散した微量合金析出物が含まれる可能性があります。 - S250GDは通常、強化析出物が少ないより延性のあるフェライトマトリックスを示します。 - S280GDは、より細かいフェライト粒径、冷間加工による転位構造の密度の増加、または制御されたアニーリングまたは熱機械的加工によって生成されたまばらな微量合金析出物を通じて追加の強度を得る可能性があります。

熱処理および加工応答 - これらは急冷焼入れ鋼ではありません。標準的な工業ルートは冷間圧延とアニーリングであり、強度の増加は冷間加工と制御されたアニーリングサイクル、または微量合金および制御冷却によって達成されます。 - 正常化はコーティングシートの標準的な生産ルートではないため、達成可能な機械的特性のスペクトルは狭く、古典的な熱処理よりも冷間加工とコイルアニーリングサイクルにより依存します。

4. 機械的特性

表：比較機械的属性（定性的 + 保証された降伏）

特性	S250GD	S280GD
降伏強度（保証された最小値）	250 MPa	280 MPa
引張強度	中程度；構造、成形用途に適している	ほとんどのバッチでS250GDより高い；グレードの意図を反映している
伸び / 延性	一般的に高い（成形性が良い）	高い降伏と引き換えにS250GDに対してわずかに減少
衝撃靭性	周囲の用途に対して十分；厚さと加工に依存	比較可能だが、加工および微量合金含有量に対してより敏感な場合がある
硬度	低く、成形しやすい	わずかに高く、高い降伏に相関

解釈 - S280GDは引張において2つの中でより強い（より高い最小降伏）ため、同じ形状でより薄い断面またはより高い許容応力を可能にします。これは、S250GDに対して延性と成形の容易さにおいて控えめなトレードオフを伴います。衝撃特性は厚さ、加工、および微量合金含有量に依存し、低温靭性が重要な場合は材料証明書で確認する必要があります。

5. 溶接性

溶接性の考慮は、炭素当量および微量合金/硬化性に依存します。2つの一般的な経験的指標が定性的なガイドとして役立ちます：

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

および

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

解釈（定性的） - 両グレードは通常、低い$C$と適度な合金を持ち、焼入れ焼戻し鋼と比較して比較的低い$CE_{IIW}$および$P_{cm}$値を生成します；これにより、標準的なアークプロセスで一般的に良好な溶接性が得られます。 - S280GDのわずかに高い強度は、わずかに高い硬化性に対応する可能性がある（製鋼所の化学および微量合金に依存）ため、厚い断面を溶接する際や製鋼所のデータが高い炭素当量を示す場合は、予熱およびインターパス制御を適用する必要があります。 - 認定された溶接手順を使用し、供給者の推奨に従ってください。重要な溶接構造の場合は、実際の化学分析を取得し、適切なCEまたはPcm計算および手順資格を通じて溶接性を確認してください。

6. 腐食および表面保護

• S250GDおよびS280GDはどちらもコーティング鋼（「GD」接尾辞は熱浸漬亜鉛メッキコーティングを示す）であり、典型的な大気環境での腐食保護のために亜鉛層に依存することを意図しています。
• これらはステンレス鋼ではないため、ステンレス腐食指数（例：PREN）は適用されません。参考のため：

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

ただし、PRENはステンレス合金に適用され、亜鉛メッキ炭素鋼シートには関連しません。

実用的なガイダンス - 亜鉛コーティングは機械的および犠牲的に保護します；コーティング質量（例：EN規格に基づくZコーティング）の仕様と後処理（ラッカー、パッシベート）がサービス寿命を決定します。 - 攻撃的な環境では、より厚いコーティング、デュプレックスシステム（亜鉛 + 塗料）を指定するか、腐食抵抗合金を検討してください。

7. 製造、加工性、および成形性

• 切断およびせん断：両グレードは切断およびせん断が良好であり、S250GDは強度/硬度が低いため、切削工具に対してわずかに容易です。
• 曲げおよび深絞り：S250GDは通常、より高い延性のため、よりタイトな曲げと深い絞りを許可します。S280GDでは、わずかに大きな最小曲げ半径と潜在的に高いスプリングバックが期待されます。S250GDからS280GDに変更する際は、常に工具メーカーのデータに従い、試験を行ってください。
• 加工性：どちらのグレードもチップ破壊に最適化されていない；加工性は一般的な軟鋼の特性です。切削速度と工具寿命は、グレードの強度によってわずかに影響を受けます。
• 表面仕上げ：亜鉛メッキ層は一部の仕上げプロセスを複雑にします（例：非常に小さな半径での成形はコーティングを損傷する可能性がある）ため、後処理の塗装/修理を検討してください。

8. 典型的な用途

S250GD（典型的な用途）	S280GD（典型的な用途）
成形が優先され、荷重が中程度の家庭用屋根、外装、雨樋、軽量ファサードパネル	高い荷重容量または薄さが要求される構造冷間成形セクション、パーリン、中程度の外装および屋根
高い成形性が望まれる自動車の内装パネルおよび部品	わずかに高い強度が薄いゲージを可能にするアプリケーション
一般的な製造および非重要な構造要素	高い降伏を維持しながら、軽量構造部材およびアプリケーション

選択の理由 - 最大の成形性、製造の容易さ、および標準的なサービス条件に対するコスト効率が優先される場合はS250GDを選択してください。 - より高い降伏強度が断面厚さを減少させるか、より高い設計荷重を満たすことができ、やや減少した成形性および潜在的に高い材料コストを受け入れることができる場合はS280GDを選択してください。

9. コストと入手可能性

• 入手可能性：両グレードは主要な平鋼製造所によって広く生産されており、さまざまな亜鉛コーティング質量のコイルおよびシート形式で一般的に在庫されています。地域によって入手可能性は異なる場合があり、標準的なコーティングおよび厚さのリードタイムは短い傾向があります。
• 相対コスト：S280GDは、より高い降伏を確保するために必要なプロセス制御および場合によっては微量合金のため、通常S250GDよりもやや高い価格が設定されています。ただし、設計者がより高い降伏を利用して材料厚さを減少させる場合、構造あたりのコストは低くなる可能性があります。

10. まとめと推奨

表：簡易比較

基準	S250GD	S280GD
溶接性	非常に良好（優れた成形性が溶接をサポート）	非常に良好だが、微量合金がある場合は厚い断面に対してより注意が必要
強度–靭性バランス	適度な強度を持つ良好な延性	より高い降伏強度；多くのバッチでわずかに減少した延性
相対コスト	低い	高い

結論とガイダンス - 形成、タイトな曲げ半径、および必要な荷重容量に一致する最低材料コストを優先するプロジェクトの場合はS250GDを選択してください；溶接が頻繁で、最適な延性が必要な場合。 - より高い保証された降伏が断面厚さを減少させるか、より強い荷重要件を満たす必要がある場合はS280GDを選択してください。やや減少した成形性および可能な追加コストを受け入れることができる場合。溶接または成形に影響を与える可能性のある微量合金添加物、引張特性、および正確な化学組成について製鋼所の証明書を確認してください。重要な溶接または冷間成形アプリケーションの場合は、試験製造を行い、推奨される加工および溶接パラメータについて鋼の供給者に相談してください。

最終選択の前に、特定の材料証明書および製造者データを常に確認してください；名目グレード名は保証された最小降伏を伝えますが、製造および使用時の性能に影響を与える化学合金、コーティングクラス、または生産ルートの詳細は伝えません。