SGCC vs SGCD1 – 組成、熱処理、特性、および応用

はじめに

SGCCとSGCD1は、自動車、家電、建築、一般製造業界で広く使用される一般的な亜鉛メッキ鋼板のグレードです。エンジニアや調達専門家は、これらの選択時に、成形性や使用中の強度に対して腐食保護とコストを比較検討することがよくあります。典型的な意思決定の文脈には、非重要なパネル用の低コストの一般目的亜鉛メッキ鋼板（SGCC）を選択することと、複雑な成形や引き伸ばし作業のための深絞り能力を持つコーティング鋼板（SGCD1）を選択することが含まれます。

SGCCとSGCD1の主な実用的な違いは、その化学成分と加工の意図にあります。SGCD1は、冷間成形性を向上させるために配合され、処理されています（効果的な炭素量が低く、不純物/微合金の管理が厳密）一方、SGCCは、広範囲で経済的な使用のために最適化された組成と特性を持つ一般商業品質の亜鉛メッキ製品です。両者は同様の用途を意図した亜鉛メッキ製品であるため、直接的な比較は、成形性、硬化性、溶接性、最終的な機械的特性における組成に基づく違いに焦点を当てることがよくあります。

1. 規格と呼称

• JIS（日本）：SGCC、SGCD1は、熱浸漬亜鉛メッキ鋼板およびストリップのJIS呼称です。これらはJIS G3302（熱浸漬亜鉛メッキ鋼板およびストリップ）および関連するJIS冷間圧延基材鋼規格（例：JIS G3141冷間圧延炭素鋼）に記載されています。
• EN（ヨーロッパ）：亜鉛メッキ鋼板のためのDX51D / DX53D / DX54Dカテゴリが同等の機能を持ちます（EN 10346 / EN 10142 / EN 10152ファミリー）；特定のグレードマッピングは、同一の名称ではなく、機械的および表面の要求に依存します。
• ASTM/ASME：ASTMはSGCC/SGCDの名称を使用しません；比較可能な材料は、商業品質および深絞り品質の冷間圧延鋼であり、その後ASTM A653（亜鉛コーティング（亜鉛メッキ）鋼板）またはA527ファミリーに適合するように亜鉛メッキされます。
• GB（中国）：GB/T規格は異なるグレードコードを使用します（例：SGCCは一部の翻訳された中国規格にも現れます）。地域の標準の同等品を確認してください。

分類：SGCCとSGCD1はどちらも炭素（低炭素）鋼です（ステンレス鋼、合金鋼、またはHSLAではありません）。SGCD1は優れた成形性のために設計された深絞り用低炭素亜鉛メッキ鋼であり、SGCCは商業品質の亜鉛メッキ鋼です。

2. 化学組成と合金戦略

以下の表は、示唆的な組成範囲（wt%）を示しています。これらはJISスタイルの商業および絞りグレードに典型的な代表的な範囲であり、実際のミル仕様および標準限界はミル試験証明書で確認する必要があります。

元素	SGCC（典型的範囲、wt%）	SGCD1（典型的範囲、wt%）
C	0.02 – 0.12	0.02 – 0.10（成形性のための低い目標）
Mn	0.10 – 0.60	0.10 – 0.60
Si	0.02 – 0.30	≤ 0.10（表面および成形性のために低く保たれる）
P	≤ 0.05（管理された）	≤ 0.03 – 0.05（より厳密な管理が望ましい）
S	≤ 0.05（削減された）	≤ 0.02 – 0.03（低い方が好ましい）
Cr	通常は< 0.10	通常は< 0.05
Ni	通常は< 0.10	通常は< 0.05
Mo	通常は< 0.05	通常は< 0.03
V, Nb, Ti	不在または微量	通常は不在；微合金は一般的ではない
B	存在する場合は微量	存在する場合は微量
N	微量	微量

合金が特性に与える影響： - 炭素：強度と硬化性の主な決定要因。低炭素は延性と引き伸ばし/成形性を改善します（SGCD1の利点）。高炭素は強度を増加させますが、深絞り能力を低下させます。 - マンガンとシリコン：強度を増加させ、脱酸を制御するために添加されます。過剰なSi/Mnはコーティングの付着性や成形に悪影響を及ぼす可能性があり、SGCD1はしばしば低いSiを指定します。 - リン/硫黄：結晶粒境界を脆化させ、延性を低下させる不純物；絞りグレードはより厳しい限界を課すか、これらを制御するために追加の処理を使用します。 - 微合金（V, Nb, Ti）：これらの商業亜鉛メッキグレードでは一般的に使用されません；その存在は強度と硬化性を増加させますが、深絞り能力を損なう可能性があります。

3. 微細構造と熱処理応答

典型的な微細構造： - SGCCとSGCD1は、供給された冷間圧延および焼鈍された形状では、主にフェライトであり、細かい粒状のフェライトマトリックスと、処理に応じて小量のパーライトまたは間隙相のバンドが含まれています。 - SGCD1は、バンディングを最小限に抑え、均一な微細構造と細かい粒径を促進することを目的とした処理で焼鈍されます。

熱処理応答： - これらは急冷およびテンパー硬化用に設計されていない低炭素鋼です。典型的な処理経路は、冷間圧延の後に連続焼鈍またはバッチ焼鈍（再結晶焼鈍）です。 - 正常化または急冷・テンパーはこれらのグレードには一般的に適用されません；熱処理は強度と延性をわずかに変化させるだけです。ミルでの熱機械処理（制御圧延の後に焼鈍）は、粒径を精製し、強度と延性のバランスを改善することができます。 - SGCD1は、優れた表面品質と一貫した引き伸ばしフランジ挙動を確保するために、より制御された焼鈍サイクル（例：テンションレベリングおよび再結晶焼鈍）から利益を得ます。

4. 機械的特性

以下の表は、商業的に供給される亜鉛メッキSGCCおよびSGCD1シートの典型的な機械的特性範囲を要約しています。値は厚さ、冷間圧延の減少、および焼鈍スケジュールに強く依存します；これらは示唆的です。

特性	SGCC（典型的）	SGCD1（典型的）
引張強度（MPa）	~270 – 410	~260 – 410（同様の上限）
降伏強度（0.2%オフセット、MPa）	~205 – 350	~170 – 300（深絞り用の低い降伏）
伸び（%）	~20 – 40	~28 – 45（絞り用の高い延性）
衝撃靭性	一般目的；中程度	精製された焼鈍による同等またはわずかに改善された
硬度（HBまたはHV）	低から中程度	通常は低いか同様、成形用に最適化されている

解釈： - SGCD1は、深絞りや引き伸ばし成形を行う際に亀裂を避けるために、効果的な降伏強度を低下させ、伸びを増加させるように最適化されています；引張の究極的な強度は、テンパーに応じてSGCCと同様になることがあります。 - SGCCは、極端な成形性が要求されない場合に適した、より広範囲で厳密に制御されていない機械的範囲を持つコスト効果の高い一般グレードです。

5. 溶接性

亜鉛メッキ低炭素鋼の溶接性は一般的に良好ですが、コーティングと組成が実践に影響を与えます。

重要な要因： - 炭素含有量と硬化性は冷間割れの感受性に影響を与えます。低炭素および低い効果的な硬化性は、溶接性を改善し、予熱要件を減少させます。 - 残留コーティング（亜鉛）は煙を生成し、適切に管理されない場合、溶接トウに脆い金属間化合物を引き起こす可能性があります；適切な溶接手順（溶接部でのコーティング除去、適切な換気とフィラー金属の使用）が必要です。

亀裂感受性を評価するための有用な炭素等価式： - IIW炭素等価： $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - 国際Pcm： $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

定性的解釈（数値計算はありません）： - 両グレードは一般的に低い$CE_{IIW}$および$P_{cm}$値を示します。なぜなら、これらは低炭素、低合金鋼であり、一般的な溶接プロセスで容易に溶接可能だからです。 - SGCD1は、炭素、Si、およびP/Sの厳密な管理により、SGCCに対して制約のある溶接接合部での冷間割れに対してわずかに優れた抵抗を示す可能性があります。 - 亜鉛メッキコーティングは表面準備を必要とします：溶接ゾーンから亜鉛を除去するか、亜鉛蒸気とポロシティを軽減するためのプロセス管理を採用します。

6. 腐食および表面保護

• SGCCもSGCD1もステンレス鋼ではありません；両者は腐食保護のために亜鉛コーティング（熱浸漬亜鉛メッキ）に依存しています。コーティングは犠牲的保護とバリアを提供します。
• 典型的な表面保護および仕上げオプション：
• 熱浸漬亜鉛メッキ（グレードが示すように）は、強力な大気腐食抵抗を提供します。
• 後処理：パッシベーション、クロメートフリー変換コーティング、塗装、またはコイルコーティングを適用して寿命を延ばし、美観を改善できます。
• PREN（ピッティング抵抗等価数）は、ステンレス合金にのみ関連し、SGCC/SGCD1には適用されません。なぜなら、これらはステンレス鋼ではないからです： $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• 実用的な注意：深絞り作業（SGCD1）は、コーティングの付着性と潤滑剤の厳密な管理を必要とし、厳しい成形でのコーティングの剥がれや亀裂を避ける必要があります；一部のメーカーは、塗装/成形の互換性のために特別に処理されたガルバニールまたは電気亜鉛メッキのバリアントを供給しています。

7. 製造、機械加工、および成形性

• 成形性：SGCD1は深絞りおよび複雑な成形のために設計されており、より高い総延び、低い降伏強度、および最適化された表面酸化物が、延長された引き伸ばしやストレッチフランジをサポートします。SGCCは曲げや軽い成形に対して良好に機能しますが、厳しい引き伸ばしには最適化されていません。
• 切断およびせん断：両グレードはブランク加工、せん断、レーザー切断において類似の挙動を示します。亜鉛コーティングはバリの形成や工具の摩耗に影響を与える可能性があり、コーティング鋼のために工具のメンテナンスがより頻繁に必要になる場合があります。
• 機械加工：これらは一般的に良好な機械加工性を持つ低炭素鋼です；コーティングおよび薄いゲージは、機械加工操作において基材鋼よりも重要です。切削液は亜鉛で汚染されたチップを処理する必要があります。
• 仕上げ：適切な前処理の後、塗装の付着性は通常良好です。コイルコーティングおよびポリマー上塗りが一般的に適用されますが、SGCD1のコーティング製品の成形性は、コーティングの破損を防ぐために検証する必要があります。

8. 典型的な用途

SGCC（一般的な用途）	SGCD1（一般的な用途）
建物の外壁、屋根パネル、雨樋、HVACダクト	自動車の内装パネル、深絞り機能を持つ外装パネル
広範な成形が必要ない家電キャビネットパネル	引き伸ばし成形を必要とする複雑な形状の家電部品（例：ドラムハウジング）
一般的な製造、棚、サインフレーム	引き伸ばし機能を持つ電気エンクロージャ；タイトな半径のスタンプ部品
低コストが主な要件の構造軽量セクション	成形後に高い表面連続性を必要とするコンポーネント

選択の理由： - コスト、入手可能な在庫、一般的な腐食保護が主な懸念事項であり、部品が厳しい成形を必要としない場合はSGCCを選択してください。 - 深絞り、引き伸ばし成形、または複雑なスタンピングが必要で、成形後の亀裂を最小限に抑え、一貫した表面を達成することが重要な場合はSGCD1を選択してください。

9. コストと入手可能性

• コスト：SGCCは、化学成分と加工許容範囲が広いため、通常は低コストのオプションです。SGCD1は、成形性のために最適化された厳密なプロセス管理と焼鈍により、適度なプレミアムがかかります。
• 入手可能性：両グレードは主要な製鋼所からコイルおよびシート形式で広く入手可能です。SGCCは一般目的の亜鉛メッキ製品として、多くのゲージ/厚さの組み合わせで一般的に在庫されています；SGCD1は一部の地域では在庫が少なく、特定のテンパー/焼鈍条件での注文が一般的です。
• 製品形態：コイル、切断長シート、スリットコイル、および前塗装/コイルコーティングバリアント。

10. 要約と推奨

要約表（定性的）

属性	SGCC	SGCD1
溶接性	良好；亜鉛メッキ鋼の標準的な実践	低いCおよび不純物によるわずかに改善された
強度–靭性バランス	中程度；一般目的	高い延性と低い降伏のために調整されている（より良い成形性）
コスト	低い（経済的）	わずかに高い（成形性のためのプレミアム）

推奨： - 中程度の成形、強力な腐食保護、および広範な入手可能性を必要とする部品のためにコスト効果の高い一般目的の亜鉛メッキシートが必要な場合はSGCCを選択してください（例：屋根、ダクト、基本的なパネル）。 - 深絞り、重要な引き伸ばし成形、厳しい成形後の優れた表面品質、またはエッジおよびフランジの亀裂を最小限に抑えることが重要な場合はSGCD1を選択してください（例：自動車の内装パネル、複雑なスタンプされた家電部品）。

最終的な実用的な注意：SGCCとSGCD1は亜鉛メッキ鋼ファミリーの近い親戚です。正しい選択は、主に必要な成形の厳しさと表面/塗装仕上げの期待に依存します。厳しい成形や重要な溶接が関与する場合は、常にミル試験証明書を確認し、重要なコンポーネントのサンプルを形成してください。