CHT 100鋼:特性と主要な用途
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CHT 100鋼は、中炭素合金鋼として分類される高性能鋼グレードです。主に鉄、炭素、及び機械的特性と全体的な性能を向上させるさまざまな合金元素から構成されています。CHT 100の主要な合金元素には、マンガン、クロム、及びモリブデンが含まれ、これらはそれぞれ鋼の強度、硬度、耐摩耗性及び変形抵抗に寄与しています。
包括的概要
CHT 100鋼グレードは、強度、靭性、耐摩耗性の優れた組み合わせが特徴で、さまざまな工学的応用に適しています。中炭素含有量により良好な硬化性が得られ、これは熱処理プロセスによって求められる機械的特性を達成するために不可欠です。マンガンの存在は硬化性と引張強度を改善し、クロムは耐腐食性と靭性を向上させます。モリブデンは高温での鋼の強度に貢献し、硬化性を改善します。
利点:
- 高い強度と靭性:CHT 100は優れた機械的特性を示し、要求の厳しい用途に理想的です。
- 耐摩耗性:合金元素は優れた耐摩耗性を提供し、摩擦や磨耗にさらされる部品に適しています。
- 多用途な応用:その特性により、自動車、建設、製造などのさまざまな分野に使用できます。
制限:
- 溶接性の課題:中炭素含有量は溶接をより複雑にする可能性があり、フィラーメタルと技術への細心の注意が必要です。
- コストの考慮:低炭素鋼と比較して、CHT 100は合金元素と加工要件のために高価になる可能性があります。
歴史的に、CHT 100は高性能材料が重要な産業で支持を受け、強度と靭性のバランスが求められる部品の信頼できる選択肢として確立されてきました。
代替名、基準、及び同等物
標準機関 | 指定/グレード | 原産国/地域 | ノート/備考 |
---|---|---|---|
UNS | G10400 | アメリカ | AISI 1045に最も近い同等物 |
AISI/SAE | 1045 | アメリカ | 留意すべき軽微な組成の違い |
ASTM | A829 | アメリカ | 合金鋼の標準仕様 |
EN | 1.0503 | ヨーロッパ | わずかな変動のあるCHT 100に相当 |
JIS | S45C | 日本 | 特性は似ているが、熱処理の推奨が異なる |
上記の表は、CHT 100鋼のさまざまな標準と同等物を強調しています。特に、AISI 1045やJIS S45Cのようなグレードは、類似の機械的特性を共有していますが、特定の合金元素や熱処理プロセスにおいて異なる場合があり、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。
主な特性
化学組成
元素(記号と名称) | 百分率範囲(%) |
---|---|
C(炭素) | 0.40 - 0.50 |
Mn(マンガン) | 0.60 - 0.90 |
Cr(クロム) | 0.15 - 0.30 |
Mo(モリブデン) | 0.10 - 0.20 |
Si(シリコン) | 0.15 - 0.40 |
P(リン) | ≤ 0.035 |
S(硫黄) | ≤ 0.035 |
CHT 100鋼における主な合金元素は、その特性を定義する上で重要な役割を果たします。炭素は硬度と強度を達成するために不可欠であり、マンガンは硬化性と引張強度を向上させます。クロムは耐腐食性と靭性を改善し、モリブデンは高温での強度を増加させ、鋼を高応力の用途に適したものにします。
機械的特性
特性 | 条件/温度 | 試験温度 | 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) | 試験方法の基準標準 |
---|---|---|---|---|---|
引張強度 | 焼入れ & 焼戻し | 室温 | 850 - 1000 MPa | 123 - 145 ksi | ASTM E8 |
降伏強度(0.2%オフセット) | 焼入れ & 焼戻し | 室温 | 600 - 800 MPa | 87 - 116 ksi | ASTM E8 |
伸び | 焼入れ & 焼戻し | 室温 | 15 - 20% | 15 - 20% | ASTM E8 |
硬度(ロックウェルC) | 焼入れ & 焼戻し | 室温 | 30 - 40 HRC | 30 - 40 HRC | ASTM E18 |
衝撃強度(シャルピー) | 焼入れ & 焼戻し | -20°C (-4°F) | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
CHT 100鋼の機械的特性は、高い強度と靭性を要求する用途に特に適しています。その引張強度と降伏強度は、大きな荷重に耐える能力を示し、伸び率は変形を伴うことなく変形可能であることを示しています。硬度の値は、摩耗や磨耗に対して効果的に抵抗できることを示唆しており、高ストレス条件にさらされる部品に最適です。
物理的特性
特性 | 条件/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 | 45 W/m·K | 31 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 |
熱膨張係数 | 20°C | 11.5 x 10⁻⁶/K | 6.4 x 10⁻⁶/°F |
CHT 100鋼の物理的特性はその応用において重要です。密度は頑丈な材料を示し、融点は良好な熱安定性を示唆します。熱伝導率は熱 transferに関与する用途において重要であり、比熱容量は熱を吸収する能力を反映します。電気抵抗率は比較的低く、電気伝導性が要素となる用途に適しています。
耐腐食性
腐食性物質 | 濃度(%) | 温度(°C) | 耐性評価 | ノート |
---|---|---|---|---|
塩化物 | 3-5 | 25 | 良好 | ピッティングのリスク |
硫酸 | 10 | 60 | 不良 | 推奨されません |
水酸化ナトリウム | 5 | 25 | 良好 | 中程度の耐性 |
大気 | - | - | 良好 | 錆の影響を受けやすい |
CHT 100鋼は環境によって異なる程度の耐腐食性を示します。塩化物が豊富な環境では、ピッティング腐食のリスクがある良好な耐性を示します。一方、硫酸への曝露は不良な耐性のため推奨されず、アルカリ性条件では中程度の性能を発揮します。ステンレス鋼と比較して、CHT 100の耐腐食性は限られており、高腐食性環境には適していません。
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 | 長時間露出に適している |
最大間欠使用温度 | 500 | 932 | 短期間の露出のみ |
スケーリング温度 | 600 | 1112 | この温度を超えると酸化のリスク |
クリープ強度の考慮事項 | 400 | 752 | 高温で劣化が始まる |
高温において、CHT 100鋼は連続使用の際に約400°C(752°F)まで強度と靭性を維持します。この温度を超えると、酸化やスケーリングのリスクが高まり、材料の完全性が損なわれる可能性があります。400°Cを超える温度ではクリープ強度が懸念され、高温用途での注意が必要です。
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 | ノート |
---|---|---|---|
MIG | ER70S-6 | アルゴン + CO2 | 予熱が推奨される |
TIG | ER70S-2 | アルゴン | 溶接後の熱処理が必要になる場合があります |
スティック | E7018 | - | 亀裂を避けるために注意深く制御する必要があります |
CHT 100鋼はさまざまな方法で溶接可能ですが、中炭素含有量が高いため、亀裂を避けるためには予熱と溶接後の熱処理に注意を払う必要があります。フィラーメタルの選択は、溶接の完全性を維持するために重要です。MIGおよびTIGプロセスが一般的に使用されており、互換性と性能を確保するために特定のフィラーメタルが推奨されます。
加工性
加工パラメータ | CHT 100 | AISI 1212 | ノート/ヒント |
---|---|---|---|
相対加工性指数 | 60 | 100 | CHT 100はAISI 1212よりも加工が難しい |
典型的な切削速度 | 30 m/min | 50 m/min | 最適な性能のために工具を調整する必要があります |
CHT 100鋼は約60の加工性指数を持ち、これはAISI 1212のような他のグレードよりも加工が難しいことを示しています。最適な切削速度は、工具と加工条件に基づいて調整する必要があり、最良の結果を達成します。
成形性
CHT 100は中程度の成形性を示し、冷間及び熱間成形プロセスに適しています。しかし、過度の加工硬化を避けるために注意が必要であり、特に冷間成形においては推薦される曲げ半径を遵守して材料の完全性を維持する必要があります。
熱処理
処理プロセス | 温度範囲(°C) | 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 | 1 - 2時間 | 空気 | 柔軟化、靭性向上 |
焼入れ | 800 - 900 | 30分 | 油または水 | 硬化、強度向上 |
焼戻し | 400 - 600 | 1時間 | 空気 | 脆さの低減、靭性向上 |
アニーリング、焼入れ、焼戻しのような熱処理プロセスは、CHT 100鋼の特性を最適化するために不可欠です。アニーリングは材料を柔らかくし、焼入れは硬度を増加させます。焼戻しは脆さを低減し靭性を向上させ、鋼がさまざまな用途で効果的に機能できるようにします。
典型的な応用と最終用途
産業/分野 | 特定の応用例 | この応用で活用される主な鋼の特性 | 選択の理由 |
---|---|---|---|
自動車 | ギアとシャフト | 高強度、耐摩耗性 | 耐久性と性能に不可欠 |
建設 | 構造部品 | 靭性、溶接性 | 荷重を支える用途に重要 |
製造 | 工具と金型 | 硬度、耐摩耗性 | 長持ちと精度に必要 |
自動車分野では、CHT 100はその高い強度と耐摩耗性により、ギアやシャフトにしばしば使用されます。建設においては、その靭性と溶接性により構造部品に適しています。また、製造分野では、加工と金型がこの鋼グレードの硬度と耐摩耗性から恩恵を受け、製造プロセスの長持ちと精度を確保します。
重要な考慮事項、選択基準、及びさらなる洞察
特性/特性 | CHT 100 | AISI 1045 | S45C | 簡単な利点/欠点またはトレードオフのノート |
---|---|---|---|---|
主な機械特性 | 高強度 | 中程度の強度 | 中程度の強度 | CHT 100は優れた強度を提供します |
主な耐腐食性 | 良好 | 不良 | 良好 | CHT 100は一部の環境で優れています |
溶接性 | 中程度 | 良好 | 良好 | CHT 100は慎重な溶接が必要です |
加工性 | 中程度 | 良好 | 良好 | CHT 100は加工が難しい |
成形性 | 中程度 | 良好 | 良好 | CHT 100は成形に制限があります |
おおよその相対コスト | 高い | 中程度 | 低い | CHT 100はより高価になる場合があります |
典型的な入手可能性 | 中程度 | 高い | 高い | CHT 100は入手が難しい場合があります |
CHT 100鋼を選択する際には、コスト、入手可能性、及び特定の機械特性などの考慮事項が重要です。優れた強度と耐摩耗性を提供する一方で、コストが高く中程度の加工性を有するため、アプリケーションの要件に応じてAISI 1045やS45Cなどの代替グレードに対する選択を影響するかもしれません。これらのグレードの間のトレードオフを理解することは、工学的アプリケーションにおけるパフォーマンスとコスト効果を最適化するために重要です。