350W鋼:建設における特性と主要な用途

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350W スチール (カナダの構造)

350W スチールは、主に建物、橋、その他の構造物の建設および製造に使用される中程度の強度の構造用鋼グレードです。低合金鋼に分類され、通常、炭素、マンガン、その他の合金元素のバランスの取れた混合が含まれており、機械的特性を向上させます。名称にある「W」は、溶接可能な鋼を意味し、さまざまな溶接プロセスに適しています。

包括的な概要

350W スチールは、その優れた溶接性、良好な延性、および高い強度対重量比に特徴付けられ、構造用途に人気があります。主な合金元素には炭素 (C)、マンガン (Mn)、およびシリコン (Si) が含まれ、これらが全体的な性能に寄与します。炭素含有量は通常0.18%から0.23%の範囲であり、マンガン含有量は約1.0%から1.5%です。これらの元素は、鋼の強度と靭性を向上させる重要な役割を果たします。

特性 詳細
分類 低合金構造鋼
主な合金元素 炭素、マンガン、シリコン
重要な特性 高強度、良好な溶接性、延性
一般的な用途 建物、橋、および重機の構造部品

利点:
- 高強度:優れた耐荷重能力を提供します。
- 溶接性:さまざまな溶接技術に適しており、加工が容易です。
- 延性:破断せずに変形を可能にし、動的荷重に最適です。

制限:
- 耐腐食性:中程度の耐性;攻撃的な環境では保護コーティングが必要な場合があります。
- コスト:一般的に軟鋼グレードより高いため、予算に影響を与える可能性があります。

歴史的に、350W スチールはカナダの建設において重要な役割を果たしており、構造用途における信頼性と性能を反映しています。

代替名、基準、および同等品

標準機関 名称/グレード 原産国/地域 備考/注記
ASTM A572 Gr. 50 米国 最も近い同等品、類似の機械的特性
EN S355J2 ヨーロッパ 成分差が少なく、耐力が高い
JIS SM490A 日本 比較可能だが、異なる衝撃靭性の要件がある
ISO 350W カナダ カナダの基準に特有

上記の等価品には組成や機械的特性に微妙な違いがある場合があり、特定の用途における性能に影響を与える可能性があります。例えば、ASTM A572 Gr. 50は類似の強度特性を持ちますが、350W スチールと同じレベルの延性を持たない可能性があります。

重要な特性

化学組成

元素 割合範囲 (%)
C (炭素) 0.18 - 0.23
Mn (マンガン) 1.0 - 1.5
Si (シリコン) 0.15 - 0.4
P (リン) ≤ 0.04
S (硫黄) ≤ 0.05

350W スチールの主な合金元素はそれぞれ異なる役割を果たします:
- 炭素 (C): 強度と硬度を向上させますが、過剰な炭素は延性を低下させる可能性があります。
- マンガン (Mn): 硬化性と引張強度を改善し、製鋼プロセスの脱酸にも寄与します。
- シリコン (Si):脱酸剤として機能し、強度と耐腐食性に貢献します。

機械的特性

特性 状態/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) 試験方法の基準
引張強度 アニーリング 450 - 550 MPa 65 - 80 ksi ASTM E8
耐力 (0.2%オフセット) アニーリング 350 - 450 MPa 51 - 65 ksi ASTM E8
延性 アニーリング 20 - 25% 20 - 25% ASTM E8
硬度 (ブリンell) アニーリング 130 - 180 HB 130 - 180 HB ASTM E10
衝撃強度 -20°C ≥ 27 J ≥ 20 ft-lbf ASTM E23

これらの機械的特性の組み合わせにより、350W スチールは高い強度と良好な延性が要求される用途に適しています。特に動的荷重を受ける構造部品においてです。

物理的特性

特性 状態/温度 値 (メトリック) 値 (インペリアル)
密度 - 7850 kg/m³ 490 lb/ft³
融点 - 1425 - 1540 °C 2600 - 2800 °F
熱伝導率 20°C 50 W/m·K 29 BTU·in/ft²·h·°F
比熱容量 20°C 0.49 kJ/kg·K 0.12 BTU/lb·°F
熱膨張係数 20-100°C 12 x 10⁻⁶ /K 6.7 x 10⁻⁶ /°F

密度や熱伝導率のような重要な物理的特性は、熱移動とさまざまな温度下での構造的完全性に関わる用途にとって重要です。比較的高い融点は、高温環境での良好な性能を示しています。

耐腐食性

腐食性要因 濃度 (%) 温度 (°C/°F) 耐性評価 備考
塩化物 3-5 25°C / 77°F 良好 ピッティングのリスク
硫酸 10-20 25°C / 77°F 悪い 推奨されません
大気条件 - 変動する 良好 厳しい環境では保護コーティングが必要

350W スチールは、中程度の耐腐食性を示し、特に大気条件下でそうです。ただし、塩素環境ではピッティングに対して脆弱であり、保護措置なしで酸性条件下では使用すべきではありません。S355J2などのグレードと比較すると、より高い合金元素によるより良い耐腐食性を提供することがあるため、350Wは追加の保護コーティングや処理が必要です。

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 構造用として適切
最大間欠使用温度 450°C 842°F 短期間の露出
スケーリング温度 600°C 1112°F この温度を超えると酸化のリスク

高温では、350W スチールは約400°Cまでその構造的完全性を維持します。ただし、この閾値を超えると酸化が問題になる可能性があるため、高温用途において慎重な考慮が必要です。

加工特性

溶接性

溶接プロセス 推奨フィラーメタル (AWS分類) 典型的なシールドガス/フラックス 備考
SMAW E7018 アルゴン + CO2 一般的な用途に良好
GMAW ER70S-6 アルゴン + CO2 薄いセクションに好まれる

350W スチール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。特に厚いセクションでは亀裂を防ぐために予熱が必要な場合があります。溶接後の熱処理は、溶接部の性能を向上させることができます。

機械加工性

加工パラメータ 350W スチール AISI 1212 備考/ヒント
相対的な加工性指数 60% 100% 中程度の加工性
典型的な切削速度 (旋盤) 30 m/min 50 m/min 最適な性能のために工具の調整が必要

350W スチールの加工性は中程度であり、最適な結果を得るためには切削工具とパラメータの慎重な選択が必要です。工具の摩耗が問題になる可能性があるため、高速鋼またはカーバイド工具を使用する必要があります。

成形性

350W スチールは良好な成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスの両方に対応できます。大きな亀裂のリスクなしに曲げたり形作ったりでき、さまざまな構造用途に適しています。ただし、作業硬化を避けるために最小曲げ半径を考慮する必要があります。

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 空気または水 延性を向上させ、硬度を下げる
ノーマライズ 850 - 900 / 1562 - 1652 1 - 2 時間 空気 粒構造を精緻化し、靭性を向上させる

アニーリングやノーマライズのような熱処理プロセスは、350W スチールの微細構造と機械的特性を最適化するために重要です。これらの処理により、延性と靭性が大幅に向上し、より要求される用途に適した鋼になります。

典型的な用途と最終用途

業界/セクター 具体的な用途例 この用途で活用される鋼の主な特性 選定理由 (簡潔に)
建設 建築フレーム 高強度、溶接性 構造的完全性に不可欠
インフラ 延性、疲労耐性 動的荷重を効果的に扱います
重機 設備フレーム 靭性、衝撃耐性 耐久性と安全性に必要
  • その他の用途
  • 産業構造物
  • 輸送インフラ
  • 重荷用機械部品

350W スチールは、強度、延性、溶接性のバランスが取れているため、構造的完全性と安全性が最も重要な用途に最適な選択肢です。

重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察

特徴/特性 350W スチール S355J2 A572 Gr. 50 簡潔な利点/欠点またはトレードオフの注記
主要な機械的特性 中程度の強度 高強度 中程度の強度 S355J2はより高い耐力を提供します
主要な耐腐食性 中程度の耐性 良好な耐性 中程度の耐性 S355J2は腐食環境でより良い性能を発揮する可能性があります
溶接性 優れた 良好 優れた すべてのグレードは溶接可能ですが、予熱が必要な場合があります
加工性 中程度 中程度 良好 A572 Gr. 50は加工性が良好です
成形性 良好 良好 普通 すべてのグレードは成形に適しています
概算相対コスト 中程度 高い 中程度 コストは市場の状況によって異なります
典型的な入手可能性 一般的 一般的 一般的 すべてのグレードは広く入手可能です

350W スチールを選択する際には、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。その中程度のコストと良好な入手可能性は、多くの構造用途にとって実用的な選択肢となります。ただし、耐腐食性が重要な環境では、S355J2などの代替品がより適している場合があります。

要約すると、350W スチールは構造用途において多用途で信頼性の高い材料であり、強度、溶接性、延性のバランスを提供します。その特性により建設業界で好まれる選択肢となっており、制限を慎重に考慮することでさまざまな用途において最適な性能を確保できます。

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