2Cr13ステンレス鋼：特性と主要な用途

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2Cr13ステンレス鋼（タイプ420ステンレス鋼とも知られる）は、高クロム含有量（通常12-14％）によって特徴づけられるマルテンサイト系ステンレス鋼です。この鋼グレードは中炭素合金鋼に分類されており、硬度と耐腐食性の独特の組み合わせが得られます。2Cr13の主な合金元素には、クロム（Cr）、炭素（C）、マンガン（Mn）が含まれ、それぞれ鋼の特性を定義する上で重要な役割を果たしています。

包括的概要

2Cr13ステンレス鋼は、その優れた硬度と耐摩耗性で知られており、耐久性と強度を必要とする用途に適しています。高いクロム含有量は耐腐食性を高め、炭素含有量は熱処理による硬化を可能にします。この鋼グレードは、刃物、外科用器具、さまざまな産業部品などの用途にしばしば使用されます。

利点：
- 高硬度：2Cr13は熱処理を通じて高い硬度レベルを達成でき、切削工具や耐摩耗性アプリケーションに理想的です。
- 耐腐食性：クロム含有量は酸化や腐食に対する良好な抵抗力を提供し、特に軽度の腐食環境で効果を発揮します。
- 良好な成形性：さまざまな形状やサイズに形成できるため、製造における多様性があります。

制限：
- 脆性：硬化すると2Cr13は脆くなることがあり、高い衝撃抵抗を要求される用途における使用が制限されることがあります。
- 溶接性の問題：このグレードは亀裂に対する感受性があるため、溶接が難しいことがあります。
- 高温性能の制限：常温では良好に機能しますが、高温では機械的特性が劣化することがあります。

歴史的に、2Cr13はステンレス鋼の開発において重要な役割を果たし、特に硬度と耐腐食性の組み合わせを必要とする工具や器具の製造において大きな影響を与えてきました。その市場ポジションは、これらの特性が重要な産業において強いままです。

別名、基準、同等物

標準機関 指定/グレード 出身国/地域 注記/備考
UNS S42000 アメリカ合衆国 2Cr13に最も近い同等品
AISI/SAE 420 アメリカ合衆国 微小な成分の違い
ASTM A276 アメリカ合衆国 ステンレス鋼バーの標準仕様
EN 1.4021 ヨーロッパ ヨーロッパでの同等指定
JIS SUS420J2 日本 わずかな変動を伴う類似特性

同等のグレード間の違いは、特定のアプリケーション要件に基づいて選択に影響を与える場合があります。例えば、420と2Cr13はしばしば相互に置き換え可能ですが、特定の熱処理プロセスおよびその結果としての微細構造は、特に硬度や靭性において性能の変動を引き起こす可能性があります。

主な特性

化学組成

元素（記号と名称） 含有割合範囲（％）
Cr（クロム） 12.0 - 14.0
C（炭素） 0.15 - 0.40
Mn（マンガン） 0.50 - 1.00
Si（シリコン） 0.40最大
P（リン） 0.04最大
S（硫黄） 0.03最大

2Cr13におけるクロムの主な役割は、耐腐食性を高め、硬度を改善することです。炭素は熱処理によって鋼が硬化する能力に寄与し、マンガンは脱酸に寄与し、靭性を向上させます。シリコンは強度と酸化抵抗を改善するために含まれています。

機械的特性

特性 状態/温度条件 試験温度 典型的な値/範囲（メートル法） 典型的な値/範囲（帝国法） テスト方法の参考基準
引張強さ 焼鈍 常温 520 - 750 MPa 75 - 109 ksi ASTM E8
降伏強さ（0.2％オフセット） 焼鈍 常温 350 - 550 MPa 51 - 80 ksi ASTM E8
伸び 焼鈍 常温 15 - 25％ 15 - 25％ ASTM E8
硬度（HRC） 焼入れ＆焼戻し 常温 50 - 58 HRC 50 - 58 HRC ASTM E18
衝撃強度 焼入れ＆焼戻し -20°C 30 - 50 J 22 - 37 ft-lbf ASTM E23

高い引張強さと降伏強さ、顕著な硬度の組み合わせにより、2Cr13は荷重下での摩耗と変形に対する抵抗を必要とする用途に適しています。ただし、伸びが低いことは限られた塑性を示し、動的荷重にさらされる用途では懸念となる可能性があります。

物理的特性

特性 状態/温度 値（メートル法） 値（帝国法）
密度 常温 7.75 g/cm³ 0.28 lb/in³
融点 - 1450 - 1510 °C 2642 - 2750 °F
熱伝導率 常温 25 W/m·K 17.3 BTU·in/h·ft²·°F
比熱容量 常温 500 J/kg·K 0.12 BTU/lb·°F
電気抵抗率 常温 0.7 µΩ·m 0.7 µΩ·in

2Cr13の密度は比較的重い材料であることを示しており、強度に寄与しています。融点は高温プロセスを伴うアプリケーションには重要です。熱伝導率は中程度であり、熱拡散が必要な用途に適しています。一方、比熱容量は材料の温度を変えるのに必要なエネルギー量を示しています。

耐腐食性

腐食性エージェント 濃度（％） 温度（°C/°F） 耐性評価 注記
塩化物 3-10 20-60 / 68-140 良好 ピッティングのリスク
酸 10-20 20-40 / 68-104 不良 応力腐食割れに感受性
アルカリ溶液 5-15 20-60 / 68-140 良好 一般的に耐性あり
大気 - - 良好 穏やかな環境で良好に機能する

2Cr13は大気腐食やアルカリ溶液に対して良好な耐性を示しますが、塩化物環境ではピッティングに対する感受性があり、酸性条件下での応力腐食割れには弱いです。304や316のような他のステンレス鋼と比較すると、2Cr13の耐腐食性はより低く、特に腐食性が高い環境では効果が薄れます。304は全体的な耐腐食性が優れている一方で、2Cr13の硬度は耐摩耗性が必要な用途において優れた選択肢となります。

耐熱性

特性/制限 温度（°C） 温度（°F） 備考
最大連続使用温度 400 752 中程度の温度に適している
最大間欠使用温度 600 1112 短期間の露出のみ
スケーリング温度 600 1112 この温度以上では酸化のリスクがあります
クリープ強度に関する考慮事項 300 572 著しく劣化し始める

高温では、2Cr13は約400 °C（752 °F）まで強度を維持しますが、それ以上の温度では酸化とスケーリングの影響を受ける可能性があります。クリープ強度は300 °C（572 °F）を超えると著しく減少し、高温用途における使用が制限されます。

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 注記
TIG ER420 アルゴン 予熱を推奨
MIG ER420 アルゴン + CO2混合 溶接後の熱処理が必要
棒 E420 - 厚い部分には推奨されない

2Cr13の溶接は亀裂に対する感受性があるため難しくなることがあります。溶接前の予熱と溶接後の熱処理が必要なことが多く、これにより応力を緩和し、塑性を改善します。フィラー金属の注意深い選択が必要です。

機械加工性

加工パラメータ 2Cr13 AISI 1212 注記/ヒント
相対加工性インデックス 60% 100% 中程度の加工性
典型的な切削速度 30-50 m/min 60-80 m/min カーバイド工具を使用

2Cr13は中程度の加工性を持ち、適切な工具と切削条件を使用することで改善できます。効率的な加工にはカーバイド工具を推奨し、最適な切削速度を維持することで工具寿命を改善できます。

成形性

2Cr13は特に硬化状態では成形性が限られています。冷間成形は可能ですが、亀裂を避けるために注意が必要です。熱間成形は高温で行うことができ、より複雑な形状が可能ですが、歪みを避けるために冷却速度の慎重な制御が必要です。

熱処理

処理方法 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 800 - 900 / 1472 - 1652 1-2時間 空気 硬度を下げ、塑性を改善
焼入れ 1000 - 1100 / 1832 - 2012 30分 油または水 高い硬度を達成
焼戻し 200 - 600 / 392 - 1112 1時間 空気 脆性を減少させ、靭性を高める

熱処理プロセスは2Cr13の微細構造および特性に大きな影響を与えます。アニーリングは硬度を下げ、塑性を増加させ、焼入れと焼戻しは硬度を高めつつ脆性を軽減します。これらの変化を理解することは、この鋼グレードから作られた部品の性能を最適化するために重要です。

典型的な使用と用途

産業/セクター 特定の用途例 この用途で利用される鋼の重要特性 選択の理由（簡潔に）
医療 外科用器具 高硬度、耐腐食性 耐久性と衛生
製造 切削工具 耐摩耗性、硬度 長いサービスライフ
自動車 バルブ部品 強度、耐腐食性 ストレス下での信頼性
航空宇宙 エンジン部品 高い強度対重量比 高温での性能

その他の用途には以下が含まれます：
- キッチン用カトラリー
- 工業用ナイフ
- ポンプシャフト
- 締結具

2Cr13は、硬度と耐腐食性のバランスが必要な用途でしばしば選択されます。鋭い刃を維持する能力は切削工具に理想的であり、その強度は構造部品において有益です。

重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察

特性/プロパティ 2Cr13 AISI 304 AISI 316 簡潔な利点/欠点または取引ノート
主要機械特性 高硬度 良好な塑性 優れた耐腐食性 2Cr13は硬いが、塑性は低い
主要な腐食側面 塩化物で良好 優れた 優れた 2Cr13はピッティングに対する抵抗が低い
溶接性 難しい 良好 良好 2Cr13は溶接時により多くの注意が必要
加工性 中程度 良好 中程度 2Cr13は304よりも加工性が低い
成形性 限られている 良好 良好 2Cr13は304ほど成形しにくい
相対的コストのおおよその目安 中程度 低い 中程度 2Cr13は加工により高価になる可能性があります
典型的な入手可能性 中程度 高い 高い 304および316は一般的に在庫されています

2Cr13を選択する際には、その硬度と耐摩耗性が特定の用途で有利であることが考慮されます。しかし、溶接性や成形性の制限はアプリケーションの要件と対比されなければなりません。費用対効果や入手可能性も特に競争の激しい産業において、材料選定において重要な役割を果たします。

結論として、2Cr13ステンレス鋼はその特性のユニークな組み合わせにより、さまざまな用途に適した多用途材料です。その特性、利点、および制限を理解することは、エンジニアや設計者が材料選定において十分な判断を下すために不可欠です。

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    E350スチール（S355JRとしても知られている）は、建設や工学の用途で広く使用される構造用鋼材グレードです。低炭素の軟鋼として分類され、E350は優れた溶接性、良好な加工性、適度な強度を特徴としています。E350の主な合金元素は、炭素（C）、マンガン（Mn）、シリコン（Si）であり、これらが機械的特性と全体的な性能に寄与しています。 包括的な概要 E350鋼は、強度、延性、靭性のバランスが良いため、主に構造用途で使用されます。約350 MPaの降伏強度を持ち、橋や建物など、荷重支持能力が必要なさまざまな工学的用途に適しています。低炭素含有量は溶接性を向上させ、溶接構造物における好ましい選択肢となります。 主な特性： - 強度： E350は、構造用途に適した良好な降伏強度を提供します。 - 延性： 鋼は優れた伸長性を示し、破断することなく変形できます。 - 溶接性： 低炭素含有量は、建設用途において重要な簡単な溶接を促進します。 利点： - 高い強度対重量比により、軽量構造が可能です。 - 優れた溶接性と加工性により、加工コストを削減します。 - 低温でも良好な靭性があり、さまざまな環境条件に適しています。 制限： - 高合金鋼に比べて腐食抵抗が限られており、特定の環境では保護コーティングが必要です。 - 高温での機械的特性が低下するため、高温用途には適していません。 E350鋼は、その汎用性と信頼性により市場において重要な位置を占めており、建設業界の必需品となっています。 別名、基準、および同等品 基準機関 指定/グレード...

  • 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...

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    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...

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  • 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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