10B38鋼:特性と主要な用途

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10B38鋼は、中炭素合金鋼で、主に低合金鋼として分類されます。マンガン、クロム、モリブデンなどの重要な合金元素が特徴で、これらは機械特性やさまざまな用途での全体的な性能を向上させます。これらの元素の存在は、硬化性、強度、耐摩耗性を改善し、10B38を要求の厳しい工学用途に適したものにします。

包括的な概要

10B38鋼は、強度と延性のバランスが特に評価されており、構造的完全性を維持しながら、大きな機械的負荷に耐えることができます。マンガン(Mn)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)などの主要な合金元素は、特性を定義する上で重要な役割を果たします。マンガンは硬化性と引張強度を向上させ、クロムは耐腐食性と硬度を改善し、モリブデンは高温での強度に寄与します。

利点(長所) 制限(短所)
高い強度と靭性 限られた溶接性
良好な耐摩耗性 応力腐食割れに弱い
優れた加工性 最適な特性のために慎重な熱処理が必要
さまざまな用途に対して汎用性が高い 非常に腐食性の環境ではうまく機能しない可能性がある

歴史的に見ると、10B38は高い強度と耐久性を必要とする部品、例えばギアやシャフト、その他の重要な機械部品の製造に特化しています。その市場位置は確固たるもので、特にストレス下での性能が重要視される業界で評価されています。

代替名、標準、および同等品

標準団体 指定/グレード 発祥国/地域 備考/コメント
UNS G10450 アメリカ AISI 4130に最も近い同等品
AISI/SAE 1038 アメリカ 注意すべき微小な組成の違い
ASTM A29/A29M アメリカ 合金鋼の一般仕様
EN 1.0540 ヨーロッパ 若干の変動がある10B38の同等品
JIS S45C 日本 類似の特性があるが異なる合金元素

上記の表は、10B38鋼のさまざまな標準と同等品を示しています。特に、AISI 4130やS45Cのようなグレードは似ている場合がありますが、特定の合金元素や機械的特性に違いがあり、特定の用途での性能に大きな影響を与え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) 0.35 - 0.45
Mn(マンガン) 0.60 - 0.90
Cr(クロム) 0.40 - 0.60
Mo(モリブデン) 0.15 - 0.25
Si(シリコン) 0.15 - 0.40
P(リン) ≤ 0.035
S(硫黄) ≤ 0.035

10B38鋼の主要な合金元素は重要な役割を果たします:
- 炭素(C):熱処理によって硬度と強度を向上させます。
- マンガン(Mn):硬化性と引張強度を向上させます。
- クロム(Cr):耐摩耗性と耐腐食性を改善します。
- モリブデン(Mo):高温での強度に寄与し、靭性を改善します。

機械的特性

特性 状態/温度 典型値/範囲(メートル法) 典型値/範囲(帝国) 試験方法の参考標準
引張強度 焼鈍状態 600 - 800 MPa 87 - 116 ksi ASTM E8
降伏強度(0.2%オフセット) 焼鈍状態 350 - 500 MPa 51 - 73 ksi ASTM E8
伸び 焼鈍状態 20 - 25% 20 - 25% ASTM E8
硬度(ブリネル) 焼鈍状態 170 - 210 HB 170 - 210 HB ASTM E10
衝撃強度(シャルピー) -40°C 30 - 50 J 22 - 37 ft-lbf ASTM E23

10B38鋼の機械的特性は、高い強度と靭性を必要とする用途に適しています。引張強度と降伏強度は、重大な荷重に耐えられることを示しており、伸びの割合は良好な延性を反映し、破断することなく変形できることを示します。硬度の値は耐摩耗性を示しており、摩擦や摩耗にさらされる部品に最適です。

物理的特性

特性 状態/温度 値(メートル法) 値(帝国)
密度 - 7.85 g/cm³ 0.284 lb/in³
融点 - 1425 - 1540 °C 2600 - 2800 °F
熱伝導率 20°C 45 W/m·K 31 BTU·in/(hr·ft²·°F)
比熱容量 20°C 0.46 kJ/kg·K 0.11 BTU/lb·°F
電気抵抗率 20°C 0.0000017 Ω·m 0.0000017 Ω·ft

10B38鋼の物理的特性、例えば密度や融点は、その堅牢性と高温用途の適性を示しています。熱伝導率は、熱管理が重要な用途において熱を効果的に放散できることを示唆しています。

耐腐食性

腐食性物質 濃度(%) 温度(°C/°F) 耐性評価 備考
塩化物 3-5% 25°C/77°F 普通 ピッティングのリスク
硫酸 10% 25°C/77°F 不良 推奨されない
水酸化ナトリウム 5% 25°C/77°F 良好 中程度の耐性

10B38鋼は、特に塩化物やアルカリ性物質が含まれる環境で中程度の耐腐食性を示します。塩化物が豊富な環境ではピッティング腐食に弱く、硫酸のような強い酸を含む用途では避けるべきです。他のグレード、例えば4140や4340と比較して、10B38は非常に腐食性の環境で劣る性能を示す可能性があるため、材料選定時には使用環境を慎重に考慮することが重要です。

耐熱性

特性/限界 温度(°C) 温度(°F) 備考
最大連続使用温度 400°C 752°F 中程度の温度に適しています
最大間欠使用温度 500°C 932°F 限られた曝露を推奨
スケーリング温度 600°C 1112°F この限界を超えると酸化のリスクがあります

高温では、10B38鋼は強度を維持しますが、硬度と靭性を失い始める可能性があります。600°Cを超えると酸化抵抗が低下し、高温用途では慎重な検討が必要です。

製造特性

溶接性

溶接プロセス 推奨するフィラー金属(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
スティック(SMAW) E7018 - 亀裂を避けるために慎重な管理が必要

10B38鋼は、中炭素含有量のため、適切に管理しなければ亀裂が発生する可能性があるため、溶接は難しいことがあります。予熱と溶接後の熱処理がしばしば必要で、これらのリスクを軽減し、溶接の完全性を確保します。

加工性

加工パラメータ 10B38鋼 AISI 1212 備考/ヒント
相対加工性インデックス 70 100 適切な工具を使用すれば加工性は良好
典型的な切削速度(旋削) 50-80 m/min 100-150 m/min 工具や作業に応じて調整

10B38鋼は良好な加工性を提供しますが、最適な結果を得るためには適切な工具と切削速度が必要です。相対加工性インデックスは、加工可能であることを示していますが、AISI 1212などの一部の自由加工鋼に比べると性能が劣る場合があります。

成形性

10B38鋼は、冷間および加熱プロセスの両方で成形できます。冷間成形が可能ですが、過剰な作業硬化を避けるために注意が必要です。加熱成形は複雑な形状には好まれ、亀裂のリスクを低減し、最終特性の制御を向上させます。

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 主目的/期待される結果
焼鈍 600 - 700 / 1112 - 1292 1 - 2時間 空気 軟化、延性の向上
焼入れ 800 - 850 / 1472 - 1562 - 油または水 硬化
焼戻し 400 - 600 / 752 - 1112 1時間 空気 脆性の低減、靭性の向上

熱処理プロセスは、10B38鋼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、焼戻しは脆性を低下させ、靭性を向上させるため、動的な用途に適しています。

典型的な用途と最終使用

産業/セクター 具体的な用途例 この用途で利用される主要な鋼の特性 選定理由
自動車 ギア 高い強度、靭性 荷重下での耐久性
航空宇宙 構造部品 軽量、高強度 高ストレス下での性能
機械 シャフト 耐摩耗性、加工性 精度と耐久性
  • その他の用途には以下が含まれます:
  • 工具部品
  • ファスナー
  • 重機の部品

10B38鋼は、強度、靭性、耐摩耗性の組み合わせが要求される用途に選ばれています。その特性は、動的荷重を受け、耐久性が高い部品に特に適しています。

重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察

特性/特性 10B38鋼 AISI 4140 AISI 4340 短所/利益またはトレードオフに関するノート
主要機械特性 高強度 高靭性 高疲労耐性 10B38はよりコスト効果的
主要腐食特性 中程度の耐性 良好な耐性 優れた耐性 10B38は腐食性環境にはあまり適さない
溶接性 中程度 良好 中程度 10B38は慎重に扱う必要がある
加工性 良好 普通 普通 10B38は4140より加工が容易
成形性 良好 普通 良好 10B38は成形プロセスで汎用性が高い
概算相対コスト 中程度 高い 高い 10B38はコスト効果的なオプションです
典型的な入手可能性 一般的 一般的 あまり一般的ではない 10B38は広く利用可能です

10B38鋼を選定する際は、コスト効果、入手可能性、および特定の用途要件が重要です。その特性のバランスにより、さまざまな工学用途に対して汎用性の高い選択肢となりますが、腐食環境や溶接における制限を慎重に評価する必要があります。

要約すると、10B38鋼は、強度、靭性、および加工性が組み合わさった頑丈な中炭素合金鋼であり、要求の厳しい環境下でのさまざまな用途に適しています。

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