AR200鋼:特性と主要な用途の概要

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AR200鋼は、高強度かつ低合金の鋼であり、主に中炭素合金鋼として分類されます。優れた耐摩耗性と靱性で知られており、さまざまなエンジニアリング用途に適しています。AR200鋼の主な合金元素には、炭素(C)、マンガン(Mn)、およびシリコン(Si)が含まれ、これらが機械的特性と全体的な性能を向上させます。

包括的な概要

AR200鋼は、高強度と耐摩耗性を必要とする用途向けに設計されています。化学組成は通常、約0.20%から0.30%の炭素含有量を含み、これが硬度と強度に寄与します。マンガンは脱酸剤として機能し、硬化性を改善し、シリコンは鋼の強度と酸化耐性を向上させます。

AR200鋼の最も重要な特性は以下の通りです:

  • 高い耐摩耗性:その硬度と靱性は、摩耗が懸念される用途に最適です。
  • 良好な溶接性:AR200はさまざまな技術を用いて溶接可能ですが、ひび割れを防ぐために予熱が必要な場合があります。
  • 多様な機械的特性:強度と延性の良いバランスを示し、さまざまな荷重条件に耐えることができます。

利点と制限

利点:
- 優れた耐摩耗性、重作業用用途に適しています。
- 良好な靱性、衝撃抵抗に寄与します。
- 他の高強度鋼に比べて機械加工と製造が比較的容易です。

制限:
- ステンレス鋼と比べて腐食抵抗が限られています。
- 所望の硬度を達成するためには熱処理が必要な場合があります。
- 潜在的な強度喪失のため、高温用途には不向きです。

AR200鋼は、市場において重要な位置を占めており、鉱業、建設、製造などの産業でよく使用されています。その歴史的重要性は、厳しい条件下での耐久性と信頼性を求める用途のために開発されたことにあります。

代替名称、規格、および同等品

規格組織 指定/等級 発祥国/地域 注釈/備考
UNS G10400 アメリカ AISI 1040に最も近い同等品
AISI/SAE 1040 アメリカ 注意すべき微小な組成の違い
ASTM A572 アメリカ 構造用途に使用されます
EN S355J2 ヨーロッパ 類似の機械的特性
JIS SM490 日本 強度の面で比較可能

AR200鋼は他の等級と類似点が多いですが、組成の微妙な違いが性能に影響を与える可能性があります。たとえば、AISI 1040はやや高い炭素含有量を持っていますが、AR200は特定の合金元素により優れた耐摩耗性を提供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) 0.20 - 0.30
Mn(マンガン) 0.60 - 0.90
Si(シリコン) 0.15 - 0.40
P(リン) ≤ 0.04
S(硫黄) ≤ 0.05

AR200鋼における主要な合金元素の主な役割は以下の通りです:
- 炭素:硬度と引張強度を向上させます。
- マンガン:硬化性と靱性を向上させます。
- シリコン:強度と酸化耐性を改善します。

機械的特性

特性 状態/テンパ 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) 試験方法の参照基準
引張強度 焼鈍 600 - 800 MPa 87 - 116 ksi ASTM E8
耐力(0.2%オフセット) 焼鈍 350 - 550 MPa 51 - 80 ksi ASTM E8
伸び 焼鈍 20 - 25% 20 - 25% ASTM E8
硬度(ブリネル) 焼鈍 170 - 210 HB 170 - 210 HB ASTM E10
衝撃強度(シャルピー) -20°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、AR200鋼は動的荷重および構造的整合性の要件を満たす用途に適しています。高い引張強度と耐力により、ストレスの下で良好に機能し、伸びは良好な延性を示し、衝撃力を吸収するのに不可欠です。

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 - 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 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·in

密度や融点といった主要な物理特性は、高温プロセスを伴う用途において重要です。密度は材料の重量を示し、これは構造用途における考慮事項であり、融点は熱を伴うプロセスに対する適合性を示します。

腐食抵抗

腐食性物質 濃度(%) 温度(°C/°F) 耐性評価 注釈
塩素類 3-5% 25°C/77°F 良好 ピッティング腐食のリスク
硫酸 10% 25°C/77°F 不良 推奨されません
水酸化ナトリウム 5% 25°C/77°F 良好 中程度の耐性

AR200鋼は、中程度の腐食抵抗を示し、特に塩素類やアルカリ性物質にさらされた環境では重要です。ただし、塩素が豊富な環境でピッティング腐食に敏感であり、酸性条件下では避けるべきです。304や316などのステンレス鋼と比較すると、AR200の腐食抵抗は著しく低く、非常に腐食性の環境での用途には不向きです。

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 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 短期間の露出のみ
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があります

高温では、AR200鋼は一定の範囲まで強度を維持しますが、600°Cを超えると酸化やスケーリングが発生する可能性があります。これは、高温用途における使用を制限し、より良い耐熱性を持つ代替材料が必要になる場合があります。

加工特性

溶接性

溶接プロセス 推奨充填金属(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 薄い部分に適しています
スティック E7018 - 注意深い熱管理が必要です

AR200鋼は一般にさまざまなプロセスを使用して溶接可能と考えられていますが、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。溶接後の熱処理も残留応力を緩和するために必要になる場合があります。

加工性

加工パラメータ [AR200鋼] AISI 1212 注釈/ヒント
相対加工性指数 70% 100% 適切な工具を使用すれば良好です
典型的な切削速度(旋盤加工) 30 m/min 50 m/min 最良の結果を得るためにカーバイド工具を使用してください

AR200鋼の加工性指数は約70%で、他の高強度鋼と比較して比較的加工が容易です。最適な条件には鋭い工具と適切な切削速度を使用し、工具の摩耗を減少させることが含まれます。

成形性

AR200鋼は中程度の成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスの両方に適しています。適切な技術を用いれば曲げや形成が可能ですが、作業硬化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
焼鈍 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F 1 - 2 時間 空気 延性を向上させ、硬度を低下させる
焼入れ 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F 30 分 水/油 硬度を上げる
焼戻し 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F 1 時間 空気 脆さを減少させ、靱性を改善する

熱処理プロセスはAR200鋼の微細構造および特性に大きな影響を与えます。焼鈍は延性を高め、焼入れは硬度を上げます。焼戻しは硬度と靱性のバランスを取るために重要であり、さまざまな用途に適した鋼にします。

典型的な用途と最終利用

業界/分野 具体的な用途例 この用途で利用される鋼の主な特性 選択理由(簡潔に)
鉱業 機器用摩耗板 高い耐摩耗性、靱性 摩耗条件下での耐久性
建設 構造部品 高強度、溶接性 荷重支持用途
製造 工具や金型 硬度、加工性 精度と耐久性

その他の用途には:
- 農業機械部品
- 重トラックフレーム
- コンベヤシステム

AR200鋼は、その優れた耐摩耗性と機械的特性により、要求の厳しい環境での長寿命と信頼性を確保するために選ばれています。

重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察

特徴/特性 AR200鋼 AISI 1040 S355J2 簡潔な賛否またはトレードオフの注釈
主要な機械的特性 高強度 中程度の強度 高強度 AR200はより良い耐摩耗性を提供します
主要な腐食面 中程度 不良 良好 AR200はS355J2よりも腐食抵抗が低い
溶接性 良好 中程度 良好 すべての等級は注意深い扱いを必要とします
加工性 中程度 高い 中程度 AISI 1040は加工が容易です
成形性 中程度 良好 良好 AR200は極端な成形には制限があります
おおよその相対コスト 中程度 低い 中程度 コストは市場条件によって異なります
典型的な入手可能性 中程度 高い 高い AISI 1040はより一般的に入手可能です

AR200鋼を選択する際の考慮事項には、そのコスト効率、入手可能性、および特定の用途への適合性が含まれます。中程度の腐食抵抗があるため、腐食に対して脆弱な環境には理想的ではなく、その機械的特性により重作業用途に強い候補となります。AR200と代替等級間のトレードオフを理解することは、エンジニアリングプロジェクトにおける最適な材料選択に重要です。

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