EN31鋼（52100）：特性と主要用途

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EN31鋼（ベアリング鋼または52100とも呼ばれる）は、中炭素合金鋼として主に分類される高炭素合金鋼です。この鋼種は、優れた硬度、耐摩耗性、高負荷に耐える能力で知られており、ベアリングのローリング要素（ボールやローラーなど）の製造に特に適しています。EN31の主な合金元素には、硬化性と耐食性を高めるクロムと、硬度と強度に寄与する炭素が含まれます。

包括的な概要

EN31鋼は、その高い炭素含有率（約0.95％から1.05％）とクロム（約1.30％から1.60％）によって特徴づけられ、これらが重要な機械的特性を与えます。この鋼の微細構造は、適切な熱処理プロセスの結果、分散したセメンティットを持つ微細なパーライトマトリックスで構成されることが一般的です。

EN31の最も重要な特性には以下が含まれます：

  • 高硬度：適切な熱処理を施すことで、硬度レベルは60 HRCに達することができます。
  • 優れた耐摩耗性：その硬度と微細構造により、優れた耐摩耗性を提供し、高負荷アプリケーションに最適です。
  • 良好な靭性：硬度にもかかわらず、EN31は動的アプリケーションに必要な合理的な靭性を維持します。

利点（プロ）:
- 卓越した疲労強度と耐摩耗性。
- 特に転がり接触において高ストレスアプリケーションに適しています。
- Annealed状態での良好な加工性。

制限（コンズ）:
- ステンレス鋼と比較して腐食耐性が限られています。
- 所望の特性を達成するためには、慎重な熱処理が必要です。
- 不適切に処理されると脆くなることがあります。

歴史的に、EN31は自動車および航空宇宙産業でギア、シャフト、ベアリングなどの部品に広く使用され、エンジニアリングアプリケーションにおける重要な材料としての地位を確立しています。

代替名、規格、同等品

標準組織 指定/グレード 出身国/地域 備考/コメント
UNS G52100 アメリカ EN31の最も近い同等品
AISI/SAE 52100 アメリカ ベアリングアプリケーションで一般的に使用される
ASTM A295 アメリカ 高炭素クロム鋼の仕様
EN EN31 ヨーロッパ ヨーロッパでの標準の指定
DIN 100Cr6 ドイツ 似た特性、微小な組成の違い
JIS SUJ2 日本 特性にわずかな差がある類似グレード

これらの同等グレード間の違いは、特定のアプリケーション要求に基づいて選択に影響を与えることがあります。例えば、G52100とEN31はしばしば相互に使用されますが、G52100は特定の炭素含有率により、わずかに優れた硬化性を提供する場合があります。

主要特性

化学組成

元素（記号および名称） パーセンテージ範囲（％）
C（炭素） 0.95 - 1.05
Cr（クロム） 1.30 - 1.60
Mn（マンガン） 0.30 - 0.50
Si（シリコン） 0.15 - 0.40
P（リン） ≤ 0.025
S（硫黄） ≤ 0.025

EN31における炭素の主な役割は、硬度と強度を向上させることであり、クロムは硬化性と耐摩耗性を向上させます。マンガンは靭性に寄与し、製鋼時に脱酸を助け、シリコンは強度と弾性を向上させます。

機械的特性

特性 状態/熱処理 試験温度 典型的な値/範囲（メートル法） 典型的な値/範囲（インチ法） 試験方法の基準
引張強度 焼入れおよび焼戻し 常温 1000 - 1200 MPa 145 - 174 ksi ASTM E8
降伏強度（0.2％オフセット） 焼入れおよび焼戻し 常温 850 - 1000 MPa 123 - 145 ksi ASTM E8
伸び率 焼入れおよび焼戻し 常温 10 - 15% 10 - 15% ASTM E8
硬度（HRC） 焼入れおよび焼戻し 常温 58 - 62 HRC 58 - 62 HRC ASTM E18
衝撃強度（シャルピー） 焼入れおよび焼戻し -20°C（-4°F） 20 - 30 J 15 - 22 ft-lbf ASTM E23

高い引張強度と降伏強度の組み合わせにより、EN31はベアリングやギアなど、変形に対する抵抗が重要な動的荷重を伴うアプリケーションに適しています。

物理的特性

特性 状態/温度 値（メートル法） 値（インチ法）
密度 常温 7.85 g/cm³ 0.284 lb/in³
融点 - 1425 - 1540 °C 2600 - 2800 °F
熱伝導率 常温 45 W/m·K 31.2 BTU·in/h·ft²·°F
比熱容量 常温 460 J/kg·K 0.11 BTU/lb·°F
電気抵抗率 常温 0.0006 Ω·m 0.000006 Ω·in

EN31の密度はその重量と強度に寄与し、熱伝導率は熱放散を伴うアプリケーションに重要です。比熱容量は温度を上昇させるために必要なエネルギーの量を示しており、熱サイクルを伴うプロセスで重要です。

腐食抵抗

腐食性物質 濃度（％） 温度（°C/°F） 抵抗評価 備考
水 0 - 100 20 - 100 / 68 - 212 普通 錆びるリスク
酸 0 - 10 20 - 100 / 68 - 212 悪い ピッティングに対して感受性あり
塩化物 0 - 5 20 - 100 / 68 - 212 悪い 応力腐食割れのリスク
アルカリ 0 - 10 20 - 100 / 68 - 212 普通 中程度の抵抗

EN31鋼は腐食耐性が限られており、特に酸性環境や塩化物環境では、保護コーティングなしでは厳しい条件にさらされるアプリケーションには不向きです。AISI 304やAISI 316などのステンレス鋼に比べて、EN31の腐食への感受性は大幅に高く、腐食環境での保護対策が必要です。

耐熱性

特性/限界 温度（°C） 温度（°F） 備考
最大連続使用温度 200 392 これを超えると特性が劣化する可能性あり
最大間欠的使用温度 300 572 短期露出のみ
スケーリング温度 600 1112 高温での酸化のリスク

高温でEN31は一定の限界まで硬度と強度を維持しますが、長期間の露出は酸化や機械的特性の喪失を引き起こす可能性があります。適切な熱処理は、高温アプリケーションでの性能を向上させることができます。

加工特性

溶接性

溶接プロセス 推奨フィラー金属（AWS分類） 一般的なシールドガス/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 慎重な管理が必要
スティック E7018 N/A 溶接後の熱処理を推奨

EN31は高炭素含有により亀裂が発生する可能性があるため、通常、溶接には推奨されません。これらのリスクを軽減するためには、予熱と溶接後の熱処理が不可欠です。

加工性

加工パラメータ EN31 AISI 1212 備考/ヒント
相対加工性指数 60% 100% EN31は硬度のため加工が難しい。
一般的な切削速度（旋削） 30-50 m/min 60-80 m/min 最良の結果を得るためにカーバイト工具を使用してください。

EN31を加工する場合、硬度のために工具や切削速度に注意が必要です。最適な結果を得るためにカーバイト工具が推奨されます。

成形性

EN31は高炭素含有により成形性が限られており、重要な変形を必要とするプロセスには不向きです。冷間成形は可能ですが、亀裂を避けるために注意して行うべきです。熱間成形は、延性を改善するために高温で行うことができます。

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 硬度を減少させ、加工性を改善する
焼入れ 800 - 850 / 1472 - 1562 30分 油または水 硬度と強度を増加させる
焼戻し 150 - 200 / 302 - 392 1時間 空気 脆さを減少させ、靭性を改善する

熱処理プロセスは、EN31の微細構造に大きく影響を与え、柔らかく延性のある状態から、硬く耐摩耗性のある状態に変化させます。適切な焼戻しは、硬度と靭性のバランスを取るために重要です。

典型的なアプリケーションと最終用途

産業/部門 具体的な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主な特性 選択理由（簡潔に）
自動車 ボールベアリング 高硬度、耐摩耗性 耐久性が不可欠
航空宇宙 ギアシャフト 高引張強度、疲労抵抗 安全性にとって重要
製造業 工具部品 靭性、加工性 精度が要求される
石油・ガス バルブ部品 耐腐食性、強度 厳しい環境で不可欠

他のアプリケーションには：

  • 産業機械: 高耐摩耗性を必要とする部品で使用されます。
  • ロボティクス: 高ストレスを受け、精度が求められる部品に使用されます。
  • 医療機器: 強度と信頼性が重要とされるアプリケーションで使用されます。

これらのアプリケーションにEN31を選択する理由は、優れた機械的特性があり、要求される条件下での信頼性と性能を確保するためです。

重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察

特徴/特性 EN31 AISI 4140 AISI 440C 簡潔な利点/欠点またはトレードオフのメモ
主要機械的特性 高硬度 中程度の硬度 高硬度 EN31は4140よりも優れた耐摩耗性を提供しますが、靭性は低いです。
主要な腐食特性 普通 良好 優れた EN31は440Cよりも腐食抵抗が低く、特定の環境では重要です。
溶接性 悪い 普通 良好 EN31は4140に比べて厳しい溶接手法が必要です。
加工性 中程度 良好 悪い EN31は4140よりも加工が難しく、専門的な工具が必要です。
成形性 限られた 良好 限られた EN31は4140よりも成形性が低く、特定のアプリケーションでは有利になることがあります。
相対コストの見積もり 中程度 中程度 高い コスト考慮により、プロジェクトの予算に基づく選択に影響を与える可能性があります。
典型的な入手可能性 一般的 一般的 あまり一般的ではない EN31は広く入手可能ですが、440Cは入手が難しい場合があります。

EN31を選択する際の考慮事項には、特定のアプリケーションの要求、費用対効果、および入手可能性が含まれます。その高い硬度と耐摩耗性は、耐久性が重要なアプリケーションに最適ですが、腐食抵抗と溶接性における制限は、適切な設計と加工選択によって対処する必要があります。

結論として、EN31鋼は多才で強靭な材料であり、特に高性能と信頼性が不可欠なさまざまなエンジニアリングアプリケーションで重要な役割を果たします。その特性と制限を理解することで、エンジニアは最適なアプリケーション結果のために情報に基づいた意思決定を行うことができます。

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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...

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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...

    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...

  • 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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