1074鋼：特性と主要用途の概要
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1074スチールは、中炭素合金鋼に分類され、主に鉄で構成されており、炭素含有量は0.70%から0.80%です。この鋼種は、強度、硬度、および延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。1074スチールの主な合金元素には、硬化性と強度を高めるマンガンと、製鋼時の脱酸を改善するシリコンが含まれています。
包括的な概要
1074スチールは、高い引張強度と耐摩耗性で認識されており、耐久性とストレス下でのパフォーマンスが要求されるアプリケーションにおいて重要です。中炭素含有量は、良好な機械加工性と溶接性を可能にしますが、溶接プロセス中のひび割れを避けるためには注意が必要です。
利点:
- 高い強度と硬度: 炭素含有量は、熱処理後に高い硬度レベルを達成する鋼の能力に寄与しており、摩耗にさらされる工具や部品に最適です。
- 良好な延性: 強度にもかかわらず、1074スチールは、破断することなく成形や加工を可能にする延性を保持しています。
- 多用途のアプリケーション: スプリング、自動車部品、さまざまな機械部品の製造によく使用されます。
制限:
- 限られた耐腐食性: 1074スチールは、元々耐腐食性がないため、腐食性環境では保護コーティングや処理が必要です。
- 溶接性の懸念: 溶接は可能ですが、特に厚い部分では適切に管理しないとひび割れのリスクが増加します。
歴史的に、1074スチールはその有利な機械的特性により、高性能スプリングや工具の製造など、さまざまな産業で利用されてきました。
代替名称、標準、及び同等品
| 標準機関 | 指定/グレード | 原産国/地域 | 備考/注記 |
|---|---|---|---|
| UNS | G10740 | アメリカ合衆国 | AISI 1074に最も近い同等品 |
| AISI/SAE | 1074 | アメリカ合衆国 | 高い硬度のポテンシャルを持つ中炭素鋼 |
| ASTM | A830-74 | アメリカ合衆国 | 炭素鋼のプレートの標準仕様 |
| EN | C75S | ヨーロッパ | わずかな成分の違いがあるが、類似の特性 |
| JIS | S45C | 日本 | 合金元素に小さな違いを持つ同等級 |
これらのグレード間の違いは、特に硬化性と熱処理に対する反応においてパフォーマンスに影響を与える場合があります。例えば、AISI 1074とC75Sは類似していますが、マンガン含有量の違いから後者は若干異なる機械的特性を持つ可能性があります。
重要な特性
化学成分
| 元素 (記号) | 百分率範囲 (%) |
|---|---|
| 炭素 (C) | 0.70 - 0.80 |
| マンガン (Mn) | 0.60 - 0.90 |
| シリコン (Si) | 0.15 - 0.40 |
| リン (P) | ≤ 0.04 |
| 硫黄 (S) | ≤ 0.05 |
1074スチールにおける主要な合金元素の役割は以下の通りです:
- 炭素: 熱処理によって硬度と強度を増加させる。
- マンガン: 硬化性を強化し、靭性を改善する。
- シリコン: 脱酸剤として機能し、強度に寄与する。
機械的特性
| 特性 | 状態/テンパー | 一般的な値/範囲 (メートル法) | 一般的な値/範囲 (帝国法) | 試験方法の参照標準 |
|---|---|---|---|---|
| 引張強度 | アニーリング済み | 600 - 850 MPa | 87 - 123 ksi | ASTM E8 |
| 降伏強度 (0.2%オフセット) | アニーリング済み | 350 - 600 MPa | 51 - 87 ksi | ASTM E8 |
| 伸び | アニーリング済み | 15 - 20% | 15 - 20% | ASTM E8 |
| 硬度 (ロックウェルC) | 焼入れおよびテンパー処理済み | 50 - 60 HRC | 50 - 60 HRC | ASTM E18 |
| 衝撃強度 | -40°C | 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、1074スチールは、自動車や機械部品など、高い強度と靭性が要求されるアプリケーションに適しています。熱処理が可能であるため、特定のアプリケーション要件に合わせた特性のカスタマイズが可能です。
物理的特性
| 特性 | 状態/温度 | 値 (メートル法) | 値 (帝国法) |
|---|---|---|---|
| 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 |
| 熱膨張係数 | 20 - 100 °C | 11.5 x 10⁻⁶/K | 6.4 x 10⁻⁶/°F |
密度や熱伝導率などの重要な物理的特性は、重量や熱放散が重要な要因となるアプリケーションにおいて重要です。比較的高い融点は、昇温での良好な性能を示し、熱膨張係数は温度変化に対する適度な膨張を示唆しています。
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 | 25 - 60 | 公平 | ピッティングのリスク |
| 硫酸 | 10 - 30 | 20 - 40 | 不良 | 推奨されない |
| 水酸化ナトリウム | 5 - 20 | 20 - 60 | 公平 | 応力腐食のリスク |
1074スチールは、特に塩化物や酸を含む環境において限られた耐腐食性を示します。湿気や塩分の多い条件下では、ピッティングおよび応力腐食割れに対して脆弱です。304または316などのステンレス鋼と比較すると、腐食環境における1074スチールの性能は著しく劣っており、過酷な条件にさらされるアプリケーションには不向きです。
耐熱性
| 特性/限界 | 温度 (°C) | 温度 (°F) | 備考 |
|---|---|---|---|
| 最大連続使用温度 | 300 | 572 | 適度な温度に適しています |
| 最大断続使用温度 | 400 | 752 | 短期間の使用のみ |
| スケーリング温度 | 600 | 1112 | この温度を超えると酸化のリスク |
高温では、1074スチールはその強度を維持しますが、特に600°C以上では酸化が始まる可能性があります。高温への曝露を伴うアプリケーションでは慎重な考慮が必要であり、長期間の使用は機械的特性の劣化を引き起こす可能性があります。
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 | 予熱を推奨 |
| TIG | ER70S-2 | アルゴン | 溶接後の熱処理が必要な場合があります |
1074スチールはMIGやTIGなどの標準プロセスを使用して溶接できます。ただし、特に厚い部分ではひび割れのリスクを最小限に抑えるために予熱が推奨されます。溶接後の熱処理は、ストレスを和らげ、靭性を改善するのに役立ちます。
機械加工性
| 加工パラメータ | 1074 スチール | AISI 1212 | 備考/ヒント |
|---|---|---|---|
| 相対機械加工性指数 | 60 | 100 | 1074は1212よりも機械加工性が低い |
| 典型的な切削速度 (旋削) | 30 m/min | 50 m/min | 工具を適切に調整する |
1074スチールは、中程度の機械加工性を示します。最適な条件としては、鋭い工具を使用し、作業硬化を防ぐために適切な切削速度を設定することが含まれます。その硬度により、工具材料の慎重な選定が必要になります。
成形性
1074スチールは冷間および熱間成形が可能ですが、中炭素含有量により、低炭素鋼に比べて成形性が制限される可能性があります。材料は曲げたり形成したりできますが、特に冷間成形プロセス中のひび割れを避けるために注意が必要です。
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 | 600 - 700 / 1112 - 1292 | 1 - 2 時間 | 空気 | 軟化、延性の改善 |
| 焼入れ | 800 - 900 / 1472 - 1652 | 30 分 | 油または水 | 硬化 |
| テンパー処理 | 400 - 600 / 752 - 1112 | 1 時間 | 空気 | 脆さの減少、靭性の改善 |
熱処理プロセスは、1074スチールの微細構造と特性に大きな影響を与えます。焼入れは硬度を増加させ、テンパー処理は脆さを減少させ、強度と延性のバランスを実現します。
典型的なアプリケーションおよび最終用途
| 産業/セクター | 具体的なアプリケーション例 | このアプリケーションで利用される鋼の重要な特性 | 選択理由 |
|---|---|---|---|
| 自動車 | リーフスプリング | 高い引張強度、疲労耐性 | 荷重下での耐久性 |
| 製造業 | 切削工具 | 硬度、耐摩耗性 | パフォーマンスの長寿命 |
| 航空宇宙 | エンジン部品 | 強度対重量比 | 重要な性能 |
その他のアプリケーションには:
* - ファスナー
* - ギア
* - シャフト
1074スチールは、高い強度と耐摩耗性を必要とするアプリケーションに選択されます。特に、部品が繰り返し荷重または過酷な動作条件にさらされる場合です。
重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察
| 特徴/特性 | 1074 スチール | AISI 4140 | AISI 5160 | 簡潔な利点/欠点またはトレードオフのメモ |
|---|---|---|---|---|
| 主要な機械的特性 | 高強度 | 中程度の強度 | 高強度 | 1074は良好な硬度を提供します; 4140はより優れた靭性を持っています |
| 主要な腐食に関する側面 | 公平 | 不良 | 公平 | 1074は4140よりも良好ですが、ステンレス鋼には劣ります |
| 溶接性 | 中程度 | 良好 | 不良 | 1074は慎重な溶接プラクティスが必要です |
| 機械加工性 | 中程度 | 良好 | 不良 | 1074は4140よりも機械加工性が低い |
| 成形性 | 中程度 | 不良 | 公平 | 1074は形成可能ですが、制限があります |
| 概算相対コスト | 中程度 | 中程度 | 高い | 高性能アプリケーションに対してコスト効果があります |
| 典型的な入手可能性 | 一般的 | 一般的 | あまり一般的でない | 1074はさまざまな形態で広く入手可能です |
1074スチールを選択する際の考慮事項には、その機械的特性、コスト効果、および入手可能性が含まれます。強度と延性の良好なバランスを提供しますが、腐食抵抗性と溶接性における制限は、設計およびアプリケーション計画において対処する必要があります。この鋼種は、高い性能が要求されるアプリケーションに特に適していますが、腐食性環境への曝露が制限されています。
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