AR235鋼:特性と主要な用途の概要

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AR235鋼は、高強度低合金(HSLA)鋼に分類され、主に機械的特性の向上と摩耗に対する耐性が求められる用途で使用されます。この鋼種は、そのバランスの取れた成分によって特徴づけられ、通常は炭素、マンガン、リン、硫黄、シリコンなどの要素を含み、強度と靭性に寄与する細かな組織を実現することに焦点を当てています。

包括的な概要

AR235鋼は、強度、延性、溶接性の組み合わせを提供するために設計されており、さまざまな構造用途に適しています。その主な合金元素には以下が含まれます:

  • 炭素 (C): 強度と硬度を向上させます。
  • マンガン (Mn): 脆化性や引っ張り強度を改善します。
  • シリコン (Si): 強度と酸化抵抗を増加させます。

AR235鋼の固有の特性には、高い引っ張り強度、良好な溶接性、優れた成形性が含まれます。これらの特性は、構造的完全性と耐久性が最重要である建設、自動車、製造などの産業で好まれる選択肢となっています。

利点(プロ):
- 高い強度対重量比により、軽量構造が可能です。
- 優れた溶接性により、製造が容易です。
- 良好な摩耗および擦り傷への耐性により、サービス寿命が延びます。

制限(コン):
- ステンレス鋼と比較して限られた耐食性です。
- 腐食環境では耐久性を高めるために表面処理が必要な場合があります。

AR235は、その多用途性と厳しい用途における性能により、市場で広く受け入れられており、エンジニアやデザイナーに信頼される選択肢としての地位を確立しています。

代替名、規格、同等品

標準機関 指定/グレード 原産国/地域 備考/コメント
UNS G10400 アメリカ A572 Gr. 50に最も近い同等品
ASTM A572 Gr. 50 アメリカ 微小な組成の違い
EN S235JR ヨーロッパ 類似の機械的特性
JIS SM490A 日本 強度は同等だが異なる合金元素
ISO 10025-2 国際 構造用鋼の一般規格

上記の表は、AR235鋼のさまざまな規格および同等品を示しています。特に、S235JRやSM490Aのグレードは類似の機械的特性を提供しますが、特定の合金元素が異なるため、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、SM490Aにおける追加の合金元素の存在は、低温での靭性を向上させます。

主要特性

化学組成

元素(記号と名称) パーセンテージ範囲(%)
炭素 (C) 0.12 - 0.21
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

AR235鋼における主要な合金元素の役割は以下の通りです:
- 炭素: 硬度と強度を高めますが、過剰な量は延性を低下させる可能性があります。
- マンガン: 脆化性と引っ張り強度を向上させ、構造用途において重要です。
- シリコン: 強度と酸化抵抗を改善し、高温用途に役立ちます。

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(インペリアル法) 試験方法の参考標準
引っ張り強度 焼き入れ 450 - 550 MPa 65 - 80 ksi ASTM E8
耐力(0.2%オフセット) 焼き入れ 350 - 450 MPa 50 - 65 ksi ASTM E8
伸び 焼き入れ 20 - 25% 20 - 25% ASTM E8
硬度(ブリネル) 焼き入れ 150 - 180 HB 150 - 180 HB ASTM E10
衝撃強度 シャルピーV notch, -20°C 30 - 40 J 22 - 30 ft-lbf ASTM E23

AR235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。その耐力と引っ張り強度は、荷重を支える能力が重要な構造用途において特に有利です。伸び率は良好な延性を示し、破損なしに変形を可能にします。

物理特性

特性 状態/温度 値(メートル法) 値(インペリアル法)
密度 室温 7.85 g/cm³ 0.284 lb/in³
melting point - 1425 - 1540 °C 2600 - 2800 °F
熱伝導率 室温 50 W/m·K 34.5 BTU·in/h·ft²·°F
熱膨張係数 室温 11.5 x 10⁻⁶ /°C 6.36 x 10⁻⁶ /°F

AR235鋼の密度はその強度に寄与し、融点は良好な熱安定性を示します。熱伝導率は、熱伝達を伴う用途にとって重要であり、熱膨張係数は温度変動にさらされる用途において重要です。

耐食性

腐食性物質 濃度 (%) 温度 (°C/°F) 耐性評価 備考
塩素化合物 3-5% 20-60°C / 68-140°F 普通 ピッティングのリスク
硫酸 10% 25°C / 77°F 悪い 推奨されない
大気条件 - - 良好 中程度の耐性

AR235鋼は、大気条件において中程度の耐食性を示します。しかし、塩素環境ではピッティングに対して敏感であり、酸性条件下では避けるべきです。304や316のようなステンレス鋼と比較すると、AR235の耐食性はかなり低いため、海洋や化学用途にはあまり適していません。

他のグレードと比較すると、A572やS235JRなど、AR235は耐摩耗性が優れていますが、腐食環境下ではあまり効果的でない可能性があります。AR235の選択は、直面する特定の環境条件を考慮する必要があります。

耐熱性

特性/制限 温度 (°C) 温度 (°F) 備考
最大連続サービス温度 400°C 752°F 構造用途に適しています
最大間欠サービス温度 500°C 932°F 短期的な曝露のみ
スケーリング温度 600°C 1112°F このポイントを超える酸化のリスク

AR235鋼は、高温においても機械的特性を維持し、熱を伴う用途に適しています。ただし、400°C以上の温度に長時間さらされると、酸化やスケーリングが発生し、鋼の完全性が損なわれる可能性があります。

加工特性

溶接性

溶接プロセス 推奨されるフィラーメタル(AWS分類) 典型的なシールドガス/フラックス 備考
MIG ER70S-6 アルゴン + CO2 良好な浸透性
TIG ER70S-2 純アルゴン クリーンな溶接、歪みが少ない
スティック E7018 - 屋外での使用に適しています

AR235鋼は優れた溶接性を持ち、さまざまな溶接プロセスに適しています。特に厚い部品では、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、溶接部の機械的特性を向上させることができます。

加工性

加工パラメーター AR235鋼 AISI 1212 備考/ヒント
相対的な加工性指数 70 100 良好な加工性
典型的な切削速度(旋盤加工) 80-100 m/min 120-150 m/min カーバイド工具を使用してください

AR235鋼は良好な加工性を提供しますが、AISI 1212のようなフリー加工鋼ほど簡単には加工できません。最適な切削速度とツーリングは、加工作業中の性能を向上させることができます。

成形性

AR235鋼は良好な成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスに適しています。亀裂のリスクが少なく、さまざまな加工技術に適した方法で曲げたり形作ったりできます。成形作業中には、作業硬化効果を考慮する必要があり、これは材料の強度を増加させる可能性があります。

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
焼なまし 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F 1 - 2時間 空気または水 軟化、延性の向上
焼入れ 800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F 30分 水または油 硬度向上
焼戻し 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F 1時間 空気 脆さの低下、靭性の向上

焼なまし、焼入れ、焼戻しなどの熱処理プロセスは、AR235鋼の微細構造や特性を大きく変えることができます。焼なましは鋼を軟化させ、焼入れは硬度を増加させます。焼戻しは脆さを低下させ、靭性を向上させるために不可欠であり、構造用途に適しています。

代表的な用途と最終用途

業界/分野 特定の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 選定理由
建設 構造ビーム 高い引っ張り強度、良好な溶接性 耐荷重構造
自動車 シャシー部品 高い強度対重量比 軽量設計
製造 重機フレーム 優れた成形性、耐摩耗性 耐久性と強度

その他の用途には以下が含まれます:
- 農業機械
- 採掘機械
- 輸送インフラ

AR235鋼は、強度、延性、溶接性の組み合わせにより、要求される環境における安全性と性能を確保するために選ばれています。

重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察

特性/性能 AR235鋼 A572 Gr. 50 S235JR 簡潔な利点/欠点またはトレードオフノート
主要な機械的特性 高強度 高強度 中程度の強度 AR235は耐摩耗性が優れています
主要な耐食性 普通 良好 良好 AR235は耐食性が劣ります
溶接性 優れた 良好 良好 AR235は溶接が容易です
加工性 良好 中程度 良好 AR235はA572より加工しにくいです
成形性 良好 中程度 良好 AR235は良好な成形性を持ちます
概算相対コスト 中程度 中程度 コストは市場の状況により異なります
典型的な入手可能性 高い 高い 高い さまざまな形状で広く入手可能です

AR235鋼を選定する際は、費用対効果、入手可能性、および特定のアプリケーション要件を考慮することが重要です。その特性のバランスにより、高い汎用性を持っていますが、腐食抵抗性が特定の環境下で追加の保護措置を必要とする場合があります。

要約すると、AR235鋼は構造用途において優れた材料であり、強度、延性、溶接性のユニークな組み合わせを提供します。その選定は、特定のアプリケーションの要求と直面する環境条件を十分に理解した上で行うべきです。

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