1012鋼:特性と主要な用途

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1012鋼は、主に低炭素含有量(通常0.08%から0.12%)によって特徴付けられる低炭素軟鋼に分類されます。このグレードはAISI(アメリカ鉄鋼協会)の分類システムの一部であり、良好な加工性と溶接性が求められる用途にしばしば使用されます。1012鋼の主な合金成分には鉄(Fe)と少量のマンガン(Mn)が含まれており、延性に大きな影響を与えることなく機械的特性を向上させます。

包括的な概要

1012鋼の固有の特性は、さまざまな工学的用途に適しています。その低炭素含有量は優れた延性と成形性に寄与し、容易に成形や溶接が可能です。鋼は350-450 MPaの範囲で良好な引っ張り強度を示し、破壊前にかなりの変形を許可する降伏強度を持っています。

1012鋼の利点:
- 加工性:1012鋼は優れた加工性で知られ、精密な機械加工を必要とする部品の製造に好まれる選択肢です。
- 溶接性:低炭素含有量により、容易に溶接でき、多くの製造プロセスで重要です。
- コスト効果:一般的に使用される鋼グレードとして、1012はより高い合金鋼よりも手頃な価格です。

1012鋼の制限:
- 腐食耐性:1012鋼は腐食に対する耐性が限られており、保護コーティングなしでは厳しい環境での用途には不向きです。
- 強度制限:良好な延性を有しますが、高炭素鋼に比べて強度が低いため、高ストレスの用途での使用が制限される場合があります。

歴史的に、1012鋼は自動車および製造業で重要な役割を果たしてきました。この特性を利用して、ギア、シャフト、ブラケットなどの部品を製造しています。その市場ポジションは、多用途性とコスト効果によって依然として強力です。

代替名称、標準、及び同等品

標準組織 指定/グレード 発祥国/地域 ノート/備考
UNS G10120 アメリカ AISI 1012に最も近い同等品
AISI/SAE 1012 アメリカ 良好な加工性を持つ低炭素鋼
ASTM A108 アメリカ 冷間仕上げ炭素鋼バーの標準仕様
EN C12E ヨーロッパ 若干の成分の違いを持つ類似の特性
JIS S10C 日本 機械的特性にわずかな違いを持つ同等グレード

上記の表は、異なる標準における1012鋼のさまざまな指定を強調しています。特に、S10CやC12Eのようなグレードは同等と見なされますが、特定の用途における性能に影響を与える機械的特性や化学組成においてわずかな違いが存在する可能性があります。

主要な特性

化学組成

元素(シンボルおよび名称) 割合範囲(%)
C(炭素) 0.08 - 0.12
Mn(マンガン) 0.30 - 0.60
P(リン) ≤ 0.04
S(硫黄) ≤ 0.05
Fe(鉄) 残部

1012鋼における炭素の主な役割は、強度と硬さを向上させることですが、その含有量が少ないため限られた範囲です。マンガンは耐硬化性と引っ張り強度を向上させ、リンと硫黄は延性や加工性に影響を与える残留元素です。

機械的特性

特性 条件/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) 試験方法の参照標準
引っ張り強度 焼鈍 350 - 450 MPa 51 - 65 ksi ASTM E8
降伏強度(0.2%オフセット) 焼鈍 200 - 300 MPa 29 - 44 ksi ASTM E8
伸び 焼鈍 25 - 35% 25 - 35% ASTM E8
硬度(ブリネル) 焼鈍 120 - 160 HB 120 - 160 HB ASTM E10
衝撃強度 - 30 - 50 J 22 - 37 ft-lbf ASTM E23

これらの機械的特性の組み合わせにより、1012鋼は自動車部品や構造部品の製造など、良好な延性と成形性を必要とする用途に特に適しています。比較的低い降伏強度は、かなりの変形を許可し、打ち抜きや曲げのプロセスにおいて有利です。

物理的特性

特性 条件/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
熔点 - 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 20 °C 0.49 kJ/kg·K 0.12 BTU/lb·°F
電気抵抗率 20 °C 0.0000017 Ω·m 0.0000017 Ω·in

1012鋼の密度は重量に敏感な用途にとって重要であり、その熔点は良好な熱安定性を示しています。熱伝導率は、自動車部品など熱散逸が重要な用途において有利です。

腐食耐性

腐食性物質 濃度(%) 温度(°C/°F) 耐性評価 ノート
大気 - - 公平 錆に対して脆弱
塩化物 - - 良くない ピッティングのリスク
- - 良くない 推奨されない
アルカリ - - 公平 限られた耐性

1012鋼は限られた腐食耐性を示し、特に高湿度または塩化物にさらされる環境では脆弱です。コーティングによって保護されていないと、錆やピッティングが発生しやすくなります。304や316のような優れた腐食耐性を持つステンレス鋼に比べ、腐食環境での用途には不向きです。

耐熱性

特性/制限 温度(°C) 温度(°F) 備考
最大連続使用温度 400 °C 752 °F 中程度の熱用途に適しています
最大間欠使用温度 500 °C 932 °F 短期間の曝露のみ
スケーリング温度 600 °C 1112 °F 高温での酸化リスク

高温では、1012鋼は約400 °Cまで構造的完全性を維持します。これを超えると、酸化やスケーリングが発生し、機械的特性を損なう可能性があります。したがって、保護措置なしで高温用途には推奨されません。

加工特性

溶接性

溶接プロセス 推奨されるフィラーメタル(AWS分類) 典型的なシールドガス/フラックス ノート
MIG ER70S-6 アルゴン + CO2 薄い部分に適しています
TIG ER70S-2 アルゴン クリーンな溶接、低歪み
スティック E7018 - 屋外作業に適しています

1012鋼は非常に溶接性が高く、さまざまな溶接プロセスに適しています。厚い部分では亀裂を避けるために予熱が必要な場合があります。溶接後の熱処理は、溶接領域の特性を向上させることができます。

加工性

加工パラメータ 1012鋼 AISI 1212鋼 ノート/ヒント
相対加工性指数 100 130 1212は加工が容易です
典型的な切削速度(旋削) 50-80 m/min 80-100 m/min 工具の摩耗に応じて調整

1012鋼は良好な加工性を提供しますが、AISI 1212のような高マンガングレードに比べてやや加工が難しいです。摩耗を最小限に抑え、効率を最大化するために、最適な切削速度と工具を選択する必要があります。

成形性

1012鋼は冷間および熱間成形プロセスの両方に適しています。その低炭素含有量により、亀裂なくかなりの変形が可能です。冷間成形の用途の場合、推奨される曲げ半径は通常材料の厚さの1.5倍です。

熱処理

処理プロセス 温度範囲(°C/°F) 典型的な浸漬時間 冷却方法 主な目的/期待される結果
焼鈍 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F 1 - 2時間 空気または水 軟化、延性の向上
正規化 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F 1 - 2時間 空気 結晶粒構造の精練
焼入れ 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F 30分 油または水 硬度の向上

焼鈍や正規化などの熱処理プロセスは、1012鋼の微細構造を大きく変化させ、延性と靭性を向上させることができます。焼入れは硬度を向上させるが、適切に焼戻ししなければ脆さを引き起こす可能性があります。

典型的な用途と最終用途

業界/セクター 具体的な用途例 この用途で利用される鋼の主要特性 選択の理由(簡潔に)
自動車 ギア 良好な加工性、溶接性 コスト効果が高く、成形が容易
製造 構造部品 延性、強度 さまざまな形状に対応可能
建設 ブラケットおよび支持部品 成形性、溶接性 軽量でありながら強い

その他の用途には:
- ファスナー:良好な強度と延性により。
- 機械加工部品:正確な寸法を必要とする部品のため。
- 産業機器:腐食のない環境で。

これらの用途における1012鋼の選択は、しばしばその強度、加工性、そしてコスト効果のバランスによるものであり、製造業者にとって信頼できる選択肢となっています。

重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察

機能/特性 1012鋼 AISI 1018鋼 AISI 1045鋼 簡潔な利点/欠点またはトレードオフノート
主要な機械的特性 適度な強度 より高い強度 より高い強度 1012はより延性がある
腐食に関する主な側面 公平 公平 良くない すべて錆に対して脆弱
溶接性 優れた 良好な 公平 1012は溶接が容易
加工性 良好な 優れた 公平 1012は加工が容易
成形性 優れた 良好な 公平 1012は容易に成形可能
概算相対コスト 低い 中程度 中程度 1012はコスト効果が高い
典型的な可用性 高い 高い 中程度 1012は広く利用可能

1012鋼を選択する際の考慮事項には、そのコスト効果、可用性、特定の用途への適合性が含まれます。優れた加工性と溶接性を提供しますが、高炭素鋼と比べて腐食耐性と強度の制限があるため、意図した使用に基づいて評価する必要があります。

要約すると、1012鋼は良好な加工性と成形性が求められる幅広い用途に対応できる多用途の低炭素鋼です。その特性は製造業や自動車産業での基幹となるものであり、特定の環境での最適な性能を確保するためにはその制限を慎重に考慮することが重要です。

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