1042鋼：特性と主要な用途
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1042スチールは、中炭素合金鋼に分類され、主に鉄で構成され、炭素含有量は約0.40%から0.50%です。この鋼種は、強度、靭性、耐摩耗性の優れたバランスで知られており、さまざまなエンジニアリング用途に適しています。1042スチールの主な合金元素には、焼入れ性と強度を向上させるマンガンと、製鋼時の脱酸を改善するシリコンが含まれます。
包括的な概要
1042スチールの固有の特性には、良好な加工性、高引張強度、中程度の延性が含まれます。熱処理が可能であり、機械的特性を向上させることができるため、さまざまな用途に対応できます。鋼は、焼入れおよび焼き戻しの際に約28から32 HRCの硬度範囲を達成することができ、摩耗やストレスを受ける部品に適しています。
1042スチールの利点：
- 高強度：高負荷能力を必要とする用途に適しています。
- 良好な靭性：衝撃負荷の下での整合性を維持します。
- 熱処理可能：熱処理プロセスを通じて機械的特性をカスタマイズできます。
1042スチールの限界：
- 耐腐食性：中程度の耐腐食性があり、特定の環境では保護コーティングが必要になる場合があります。
- 溶接性の問題：亀裂を避けるために、溶接の際は慎重な考慮が必要です。
歴史的に、1042スチールはその好ましい機械的特性とコスト効率性から、自動車や機械などのさまざまな業界で使用されてきました。その市場での地位は強く、特に強度と靭性のバランスが求められる用途での位置付けは堅実です。
代替名称、規格、および同等品
| 標準機関 | 指定/グレード | 発祥国/地域 | 備考/コメント |
|---|---|---|---|
| UNS | G10420 | USA | AISI 1042に最も近い同等品 |
| AISI/SAE | 1042 | USA | 良好な焼入れ性を持つ中炭素鋼 |
| ASTM | A29/A29M | USA | 炭素鋼および合金鋼の一般的仕様 |
| EN | 1.0503 | Europe | 類似の特性、わずかな組成の違い |
| JIS | S45C | Japan | 炭素含有量に若干の違いがある比較可能なグレード |
同等グレード間の違いは性能に大きく影響する可能性があります。例えば、S45Cは類似の機械特性を提供する場合がありますが、炭素含有量がやや低いため、1042スチールと比較して熱処理後の硬度が低下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） | 0.40 - 0.50 |
| Mn（マンガン） | 0.60 - 0.90 |
| Si（シリコン） | 0.15 - 0.40 |
| P（リン） | ≤ 0.040 |
| S（硫黄） | ≤ 0.050 |
1042スチールにおける主要な合金元素は重要な役割を果たします：
- 炭素（C）：固溶強化と硬化を通じて硬度と強度を増加させます。
- マンガン（Mn）：焼入れ性と引張強度を向上させ、鋼のストレス下での性能を改善します。
- シリコン（Si）：脱酸剤として作用し、鋼の全体的な強度に寄与します。
機械的特性
| 特性 | 条件/性質 | 典型値/範囲（メトリック） | 典型値/範囲（インペリアル） | 試験方法の基準 |
|---|---|---|---|---|
| 引張強度 | 焼入れおよび焼き戻し | 620 - 850 MPa | 90 - 123 ksi | ASTM E8 |
| 降伏強度 (0.2% オフセット) | 焼入れおよび焼き戻し | 450 - 650 MPa | 65 - 94 ksi | ASTM E8 |
| 伸び | 焼入れおよび焼き戻し | 15 - 20% | 15 - 20% | ASTM E8 |
| 硬度 | 焼入れおよび焼き戻し | 28 - 32 HRC | 28 - 32 HRC | ASTM E18 |
| 衝撃強度 | 室温 | 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、1042スチールはギア、シャフト、その他の動的荷重を受ける部品など、高強度と靭性が必要な用途に適しています。
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 | 室温 | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
| 融点 | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| 熱伝導率 | 室温 | 50 W/m·K | 34.5 BTU·in/h·ft²·°F |
| 比熱容量 | 室温 | 0.46 kJ/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
1042スチールの密度と融点はその堅牢性を示し、熱伝導率は中程度の熱伝達能力を示唆しています。これは熱サイクリングを伴う用途において重要です。
耐腐食性
| 腐食性物質 | 濃度（%） | 温度（°C） | 耐性評価 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 塩化物 | 3-5 | 25-60 | 普通 | ピッティング腐食のリスク |
| 硫酸 | 10-20 | 20-40 | 不良 | 推奨されません |
| 大気 | - | - | 良好 | 保護コーティングが必要 |
1042スチールは、特に大気条件下で中程度の耐腐食性を示します。しかし、塩化物環境ではピッティングに対して敏感であり、保護措置なしで酸性条件で使用すべきではありません。304や316のようなステンレス鋼と比較して、1042スチールの耐腐食性は大幅に低く、環境条件に基づいて慎重に選択する必要があります。
耐熱性
| 特性/限度 | 温度（°C） | 温度（°F） | 備考 |
|---|---|---|---|
| 最大継続使用温度 | 400 °C | 752 °F | 中程度の温度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 | この限度を超えると酸化のリスク |
高温下で、1042スチールはその強度を維持しますが、適切に保護されていない場合は酸化の可能性があります。熱曝露を伴う用途では、劣化を防ぐためにこれらの限度を考慮することが重要です。
加工特性
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 | プリヒートが推奨されます |
| TIG | ER70S-2 | アルゴン | 溶接後の熱処理が必要です |
1042スチールはさまざまなプロセスで溶接できますが、亀裂を防ぐためにプリヒートがしばしば必要です。溶接部の機械的特性を向上させるために、溶接後の熱処理が重要です。
加工性
| 加工パラメータ | [1042スチール] | ベンチマーク鋼（AISI 1212） | 備考/ヒント |
|---|---|---|---|
| 相対加工性指数 | 60 | 100 | 適切な工具で良好な加工性 |
| 典型的な切削速度 | 25 m/min | 40 m/min | 工具と操作に基づいて調整されるべきです |
1042スチールは良好な加工性を提供しますが、性能を最適化するためには適切な切削工具と速度が必要です。作業硬化により表面仕上げの品質を維持するために課題が生じる場合があります。
成形性
1042スチールは中程度の成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスに適しています。ただし、過剰な作業硬化を避けるためには注意が必要であり、曲げ操作中に亀裂が生じる可能性があります。成功した成形を確保するために、厚さに基づいて推奨される曲げ半径に従うべきです。
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 |
|---|---|---|---|---|
| アニーリング | 700 - 800 °C / 1292 - 1472 °F | 1 - 2 時間 | 空気 | 柔らかくし、延性を改善する |
| 焼入れ | 800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F | 30 分 | 油または水 | 硬化し、強度を増加させる |
| 焼き戻し | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1 時間 | 空気 | 脆さを減少させ、靭性を向上させる |
熱処理中、1042スチールは重要な金属組織の変化を経ます。焼入れはマルテンサイトの形成を通じて硬度を増加させ、焼き戻しは脆さを低下させ、靭性を向上させ、高ストレス用途に適したものにします。
一般的な用途と最終用途
| 業界/セクター | 特定の用途の例 | この用途で利用される鋼の主要特性 | 選択の理由 |
|---|---|---|---|
| 自動車 | ギア | 高強度、靭性 | 荷重を支える部品 |
| 機械 | シャフト | 良好な加工性、耐摩耗性 | 精密部品 |
| 建設 | 構造部品 | 高降伏強度、延性 | 構造的整合性 |
その他の用途には：
- 工具および金型
- ファスナーおよびボルト
- 重機部品
1042スチールは、高強度と靭性の組み合わせが必要とされる用途、特に耐摩耗性が重要な場合によく選ばれます。
重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察
| 特徴/特性 | [1042スチール] | [代替グレード1] | [代替グレード2] | 簡潔なプロ/コンまたはトレードオフのノート |
|---|---|---|---|---|
| 主要機械特性 | 高強度 | 中程度の強度 | 高靭性 | 1042は両者のバランスを提供します |
| 主要な耐腐食性の側面 | 中程度 | 優れた | 良好 | 1042は保護措置が必要です |
| 溶接性 | 中程度 | 良好 | 普通 | 1042にはプリヒートが必要です |
| 加工性 | 良好 | 優れた | 中程度 | 1042は一部の代替品より加工性が劣ります |
| 概算の相対コスト | 中程度 | 高い | 低い | その特性に対してコスト効果があります |
| 典型的な可用性 | 一般的 | あまり一般的でない | 一般的 | 1042は広く利用可能です |
1042スチールを選定する際には、コスト効率、可用性、および特定の用途要件などの考慮が重要です。その中程度の耐腐食性と溶接性は、高い腐食性環境での使用を制限する可能性がありますが、代替グレードの方が適している場合があります。さらに、1042スチールは比較的加工しやすいですが、最良の結果を得るためには最適な条件と工具を使用する必要があります。
2件のコメント
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