10.9鋼：特性と主要用途

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10.9スチールはボルトグレード10.9として一般的に知られており、ボルトやファスナーの製造に主に使用される高強度スチールグレードです。中炭素合金鋼に分類され、顕著な炭素含有量（通常は0.8％から1.0％の範囲）とマンガン、シリコン、時にはクロムなどの合金元素の存在によって特徴付けられます。これらの元素はスチールの全体的な強度、硬度、耐摩耗性に寄与します。

10.9スチールの最も重要な特性は高い引張強度で、最大で1,000 MPa（145 ksi）に達することができ、優れた疲労抵抗を持ち、さまざまな産業での要求される用途に適しています。ただし、10.9スチールは高い強度対重量比や良好な加工性などの多くの利点を提供しますが、限界もあります。たとえば、特定の環境における応力腐食割れ（SCC）への感受性が懸念されることがあります。

歴史的に、10.9スチールは高性能ファスナーの開発において重要な役割を果たしてきました。特に自動車および建設分野では、信頼性と安全性が最重要です。その市場ポジションは強く、高強度と耐久性を必要とする用途で広く使用されています。

代替名、規格、同等品

規格団体 指定/グレード 起源国/地域 備考/コメント
UNS G10450 アメリカ AISI 4140に最も近い同等品
AISI/SAE 1045 アメリカ 若干の成分差
ASTM A325 アメリカ 構造用ボルトに使用
EN 10.9 ヨーロッパ 高強度ボルトの規格
DIN 10.9 ドイツ EN規格に類似
JIS SCM435 日本 異なる特性の同等品
ISO 10.9 国際 高強度ボルトの国際基準

上記の表は10.9スチールのさまざまな規格と同等品を示しています。特に、AISI 4140やSCM435などのグレードはしばしば同等と見なされますが、異なる機械的特性や耐腐食性を示すことがあり、特定の用途での性能に大きく影響する可能性があります。

主要特性

化学組成

元素（記号と名称） 割合範囲（％）
C（炭素） 0.8 - 1.0
Mn（マンガン） 0.6 - 0.9
Si（シリコン） 0.15 - 0.4
Cr（クロム） 0.0 - 0.25
P（リン） ≤ 0.025
S（硫黄） ≤ 0.025

10.9スチールの主要な合金元素には、炭素、マンガン、シリコンが含まれます。炭素は硬度と強度を高めるために重要であり、マンガンは焼入れ性と靭性を向上させます。シリコンは強度の増加と酸化抵抗に寄与します。

機械的特性

特性 状態/温度 典型的な値/範囲（メトリック） 典型的な値/範囲（インペリアル） 試験方法の参考標準
引張強度 焼入れ＆焼戻し 800 - 1,000 MPa 1160 - 145 ksi ASTM E8
降伏強度（0.2％オフセット） 焼入れ＆焼戻し 600 - 850 MPa 87 - 123 ksi ASTM E8
伸び 焼入れ＆焼戻し 10 - 15％ 10 - 15％ ASTM E8
硬度（ロックウェルC） 焼入れ＆焼戻し 28 - 34 HRC 28 - 34 HRC ASTM E18
衝撃強度 - 27 J（-20°Cで） 20 ft-lbf（-4°Fで） ASTM E23

10.9スチールの機械的特性は、高い機械負荷と構造の完全性を伴う用途に特に適しています。その高い引張強度と降伏強度は、重大な力に耐えることを可能にし、伸びと衝撃強度は良好な塑性と靭性を示しています。

物理特性

特性 状態/温度 値（メトリック） 値（インペリアル）
密度 - 7.85 g/cm³ 0.284 lb/in³
融点 - 1425 - 1540 °C 2600 - 2800 °F
熱伝導率 20 °C 50 W/m·K 34.5 BTU·in/h·ft²·°F
比熱容量 - 460 J/kg·K 0.11 BTU/lb·°F
電気抵抗率 - 0.0000017 Ω·m 0.0000017 Ω·ft

密度や融点などの重要な物理特性は、重量と熱性能が重要な用途にとって重要です。10.9スチールの高融点は、高温でも構造的完全性を保持できるため、高温用途に適しています。

耐腐食性

腐食性物質 濃度（％） 温度（°C） 耐性評価 備考
塩化物 3 - 10 20 - 60 普通 ピッティング腐食のリスク
酸 1 - 5 20 - 40 悪い 推奨されない
アルカリ性溶液 1 - 10 20 - 60 普通 SCCに対して感受性あり
大気 - - 良好 中程度の耐性

10.9スチールは大気条件下での耐腐食性は中程度で、特に塩化物環境ではピッティング腐食とアルカリ性溶液での応力腐食割れに対して感受性があります。316や304などのステンレススチールと比較すると、10.9スチールの耐腐食性はかなり低く、海洋や非常に腐食性の高い環境には適していません。

耐熱性

特性/限度 温度（°C） 温度（°F） 備考
最大連続使用温度 300 °C 572 °F これを超えると特性が劣化する
最大断続使用温度 400 °C 752 °F 短期的な曝露のみ
スケーリング温度 500 °C 932 °F 酸化のリスク

高温で10.9スチールは強度を維持しますが、酸化やスケーリングが発生する可能性があります。最大連続使用温度は、長期間の曝露における上限を示しており、それを超えると機械的特性が劣化する可能性があります。

製造特性

溶接性

溶接プロセス 推奨フィラー金属（AWS分類） 典型的なシールドガス/フラックス 備考
MIG ER70S-6 アルゴン/CO2 予熱が推奨される
TIG ER70S-2 アルゴン 慎重な制御が必要
スティック E7018 - 溶接後の熱処理

10.9スチールは一般的に溶接可能ですが、ひび割れを防ぐために予熱がしばしば推奨されます。溶接後の熱処理は、応力を和らげ、溶接部の靭性を向上させるのに役立ちます。

加工性

加工パラメータ [10.9スチール] AISI 1212 備考/ヒント
相対加工性指数 60％ 100％ 遅い切断速度が必要
典型的な切削速度（旋盤） 20 m/min 40 m/min 最良の結果のためにカーバイドツールを使用

加工性は中程度で、10.9スチールは効果的に加工可能ですが、最適な結果を得るためには遅い切削速度と適切な工具が必要です。

成形性

10.9スチールは高強度のため成形性が限られています。冷間成形は可能ですが、かなりの力が必要となる場合があり、熱間成形は塑性を向上させることができます。加工中の作業硬化効果も考慮する必要があります。

熱処理

処理プロセス 温度範囲（°C） 典型的な浸漬時間 冷却方法 主な目的/期待される結果
焼入れ 800 - 900 30分 油または水 硬化
焼戻し 400 - 600 1 - 2時間 空気 靭性の向上

焼入れや焼戻しなどの熱処理プロセスは、10.9スチールの機械的特性を大幅に向上させます。焼入れは硬度を高め、焼戻しは脆さを減らし、靭性を向上させます。

典型的な用途と最終用途

産業/セクター 具体的な用途例 この用途で活用されるスチールの主要特性 選択の理由（簡潔）
自動車 エンジン部品 高い引張強度、疲労抵抗 応力下での信頼性
建設 構造用ボルト 高い降伏強度、耐腐食性 安全性と耐久性
機械 重機用ファスナー 衝撃強度、硬度 負荷下での性能

その他の用途には：
* 航空宇宙コンポーネント
* 海洋用ファスナー
* 重機器

10.9スチールは、安全性が重要な高強度と信頼性を必要とする用途に選ばれます。その機械的特性は、要求の厳しい環境での構造用途に理想的です。

重要な考慮事項、選択基準、さらなる洞察

特性/特性 10.9スチール AISI 4140 SCM435 簡潔な利点/欠点またはトレードオフのノート
主要機械的特性 高強度 高強度 中程度の強度 10.9は優れた引張強度を提供
主要な耐腐食特性 中程度 中程度 良好 10.9は腐食に対する抵抗が低い
溶接性 普通 良好 良好 10.9は予熱が必要
加工性 中程度 良好 優れた 10.9は加工が難しい
成形性 限られている 良好 良好 10.9は成形が難しい
相対的なコストのおおよその見積もり 中程度 中程度 高い 高強度にはコスト効果的
典型的な入手可能性 高い 中程度 高い 10.9は広く入手可能

10.9スチールを選定する際は、コスト効果、入手可能性、特定の用途要件などが重要です。その高強度は多くの工学用途において好まれる選択となりますが、耐腐食性や溶接性に関する潜在的な問題は慎重に評価する必要があります。

要約すると、10.9スチールは高い強度と信頼性が求められる幅広い用途に適した多様性のある高性能材料です。その特性と限界を理解することは、最適な材料の選定と用途において重要です。

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    DX51Dスチールは、主に低炭素微鋼として分類される亜鉛メッキ鋼の広く認識されたグレードです。その優れた成形性と溶接性に特徴づけられ、特に自動車や建設業界においてさまざまな用途で人気の選択肢となっています。DX51Dの主な合金元素には、一般的に炭素（C）含有量が0.2％未満の鉄（Fe）と、微量のマンガン（Mn）、リン（P）、硫黄（S）が含まれます。スチールを亜鉛（Zn）でコーティングする亜鉛メッキプロセスは、その耐腐食性を大幅に向上させます。 包括的な概要 DX51Dスチールは、良好な機械的特性と耐腐食性を要求される用途で主に使用されます。その低炭素含有量は、優れた延性と成形性に寄与し、容易に形状を変えたり溶接したりすることが可能です。亜鉛メッキプロセスは、スチールを錆から保護するだけでなく、見た目にも機能的にも美しい滑らかな表面仕上げを提供します。 DX51Dスチールの利点： - 耐腐食性：亜鉛コーティングが環境要因から保護バリアを提供します。 - 成形性：低い炭素含有量により、容易に形状変更や曲げが可能です。 - 溶接性：標準的な方法を使用して溶接することができ、さまざまな用途に対応可能です。 DX51Dスチールの制限： - 強度：高炭素鋼と比較すると、DX51Dは高い強度を必要とする用途には適していない可能性があります。 - 温度感度：高温での性能が劣化する可能性があり、高温環境での使用が制限されます。 歴史的に、DX51Dは軽量構造の開発において重要な役割を果たしてきました。特に自動車セクターでは、燃費効率のために重さの削減が重要です。 別名、規格、および同等物 標準組織 指定/グレード 出身国/地域 ノート/備考 EN DX51D ヨーロッパ ASTM A653の最も近い同等品 ASTM A653 アメリカ 微小な成分の違い...

    DX51D鋼：特性と主要用途の概要

    DX51Dスチールは、主に低炭素微鋼として分類される亜鉛メッキ鋼の広く認識されたグレードです。その優れた成形性と溶接性に特徴づけられ、特に自動車や建設業界においてさまざまな用途で人気の選択肢となっています。DX51Dの主な合金元素には、一般的に炭素（C）含有量が0.2％未満の鉄（Fe）と、微量のマンガン（Mn）、リン（P）、硫黄（S）が含まれます。スチールを亜鉛（Zn）でコーティングする亜鉛メッキプロセスは、その耐腐食性を大幅に向上させます。 包括的な概要 DX51Dスチールは、良好な機械的特性と耐腐食性を要求される用途で主に使用されます。その低炭素含有量は、優れた延性と成形性に寄与し、容易に形状を変えたり溶接したりすることが可能です。亜鉛メッキプロセスは、スチールを錆から保護するだけでなく、見た目にも機能的にも美しい滑らかな表面仕上げを提供します。 DX51Dスチールの利点： - 耐腐食性：亜鉛コーティングが環境要因から保護バリアを提供します。 - 成形性：低い炭素含有量により、容易に形状変更や曲げが可能です。 - 溶接性：標準的な方法を使用して溶接することができ、さまざまな用途に対応可能です。 DX51Dスチールの制限： - 強度：高炭素鋼と比較すると、DX51Dは高い強度を必要とする用途には適していない可能性があります。 - 温度感度：高温での性能が劣化する可能性があり、高温環境での使用が制限されます。 歴史的に、DX51Dは軽量構造の開発において重要な役割を果たしてきました。特に自動車セクターでは、燃費効率のために重さの削減が重要です。 別名、規格、および同等物 標準組織 指定/グレード 出身国/地域 ノート/備考 EN DX51D ヨーロッパ ASTM A653の最も近い同等品 ASTM A653 アメリカ 微小な成分の違い...

  • デュアルフェーズ鋼：特性と主要な用途

    二相鋼（DP鋼）は、その独特の微細構造によって特徴づけられる高度な高強度鋼の一種であり、柔らかいフェライト相と硬いマルテンサイト相の混合から成り立っています。この組み合わせは、強度、延性、および成形性の優れたバランスを提供し、二相鋼は特に自動車および構造用途に適しています。二相鋼における主な合金元素は通常、炭素、マンガン、およびシリコンを含み、これらは材料の機械的特性および全体的な性能を向上させる上で重要な役割を果たします。 包括的な概要 二相鋼は低合金鋼に分類され、制御された加工技術を通じて二相微細構造を達成するように特別に設計されています。主な合金元素は次の通りです： 炭素（C）: 固溶体強化とマルテンサイトの形成を通じて強度と硬度を向上させます。 マンガン（Mn）: 硬化能力を向上させ、マルテンサイト相の形成に寄与します。 シリコン（Si）: 脱酸剤として機能し、フェライト相の強度を改善することができます。 二相鋼の最も重要な特性は次の通りです： 高い強度対重量比: 相の組み合わせにより、高い引張強度を維持しながら軽量性を確保します。 優れた延性: フェライト相は良好な伸びと成形性を提供し、複雑な形状に適しています。 優れた疲労抵抗性: 微細構造はストレスを分散させ、疲労性能を向上させます。 利点: - エネルギー吸収能力による自動車用途での衝突安全性の向上。 - 複雑な形状を製造するための成形性の向上。 - 高い強度により薄い断面が可能になり、重量および材料コストを削減します。 制限事項: - マルテンサイトの存在により、他の鋼種と比較して溶接性が限定されています。 - 適切に処理されない場合、低温での靭性が低下する可能性があります。 二相鋼は自動車産業で非常に重要な役割を果たしており、特にシャシーやボディ構造のような高強度および安全性を必要とするコンポーネントに使用されています。その歴史的な重要性は、安全性を損なうことのない軽量材料への需要に応じて開発されたことにあります。 代替名、規格、及び同等品...

    デュアルフェーズ鋼：特性と主要な用途

    二相鋼（DP鋼）は、その独特の微細構造によって特徴づけられる高度な高強度鋼の一種であり、柔らかいフェライト相と硬いマルテンサイト相の混合から成り立っています。この組み合わせは、強度、延性、および成形性の優れたバランスを提供し、二相鋼は特に自動車および構造用途に適しています。二相鋼における主な合金元素は通常、炭素、マンガン、およびシリコンを含み、これらは材料の機械的特性および全体的な性能を向上させる上で重要な役割を果たします。 包括的な概要 二相鋼は低合金鋼に分類され、制御された加工技術を通じて二相微細構造を達成するように特別に設計されています。主な合金元素は次の通りです： 炭素（C）: 固溶体強化とマルテンサイトの形成を通じて強度と硬度を向上させます。 マンガン（Mn）: 硬化能力を向上させ、マルテンサイト相の形成に寄与します。 シリコン（Si）: 脱酸剤として機能し、フェライト相の強度を改善することができます。 二相鋼の最も重要な特性は次の通りです： 高い強度対重量比: 相の組み合わせにより、高い引張強度を維持しながら軽量性を確保します。 優れた延性: フェライト相は良好な伸びと成形性を提供し、複雑な形状に適しています。 優れた疲労抵抗性: 微細構造はストレスを分散させ、疲労性能を向上させます。 利点: - エネルギー吸収能力による自動車用途での衝突安全性の向上。 - 複雑な形状を製造するための成形性の向上。 - 高い強度により薄い断面が可能になり、重量および材料コストを削減します。 制限事項: - マルテンサイトの存在により、他の鋼種と比較して溶接性が限定されています。 - 適切に処理されない場合、低温での靭性が低下する可能性があります。 二相鋼は自動車産業で非常に重要な役割を果たしており、特にシャシーやボディ構造のような高強度および安全性を必要とするコンポーネントに使用されています。その歴史的な重要性は、安全性を損なうことのない軽量材料への需要に応じて開発されたことにあります。 代替名、規格、及び同等品...

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