EN9鋼:特性と主要な応用の概要
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EN9スチールは、1050または1055スチールとも呼ばれ、中炭素合金鋼と分類されています。主に鉄から構成され、炭素含有量は通常0.45%から0.55%の範囲です。この鋼グレードは、優れた強度、硬度、耐摩耗性を特徴としており、さまざまな工学的な用途に適しています。EN9スチールの主な合金元素には、硬化性と強度を向上させるマンガンと、鋼の全体的な靭性と酸化抵抗を改善するシリコンが含まれます。
包括的な概要
EN9スチールは、その工学的用途における多用途性で広く認識されています。中炭素含有量は、強度と延性のバランスを提供し、靭性と耐摩耗性の両方を必要とする部品に最適です。この鋼は、より高い硬度レベルを達成するために熱処理が可能で、特に高応力にさらされるギア、シャフト、その他の機械部品などの用途に有益です。
EN9スチールの利点:
- 高い強度と硬度: EN9は優れた引張強度と硬度を示し、重荷に適しています。
- 良好な耐摩耗性: スチールの特性により、摩耗に耐えることができ、ギアやアクスルなどの部品にとって重要です。
- 熱処理可能: EN9は、機械的特性を向上させるために熱処理でき、設計や用途の柔軟性を提供します。
EN9スチールの制限:
- 限られた耐腐食性: EN9は本質的には耐腐食性がなく、特定の環境では保護コーティングが必要かもしれません。
- 溶接性の問題: 中炭素含有量は、特定の技術や前後の溶接処理が必要な溶接の課題を引き起こす可能性があります。
歴史的に、EN9はその優れた機械的特性とコスト効率性のため、自動車や機械部品の製造において重要な役割を果たしてきました。その市場位置は強固であり、中炭素鋼が性能と経済性のバランスのために好まれる地域では特に堅調です。
代替名、規格、および同等品
標準組織 | 名称/グレード | 出身国/地域 | 注意/備考 |
---|---|---|---|
UNS | G10500 | アメリカ | EN9の最も近い同等品 |
AISI/SAE | 1050 | アメリカ | わずかな組成の違い |
ASTM | A29/A29M | アメリカ | 炭素鋼の一般的な仕様 |
EN | EN9 | ヨーロッパ | 標準的なヨーロッパの指定 |
DIN | C45 | ドイツ | 類似の特性だが異なる炭素含有量 |
JIS | S45C | 日本 | 微妙な変動のある同等グレード |
GB | 45# | 中国 | 組成のわずかな違いがある同等品 |
ISO | ISO 683-1 | 国際 | 炭素鋼の一般的な仕様 |
上記の表は、EN9スチールに関するさまざまな規格と同等品を示しています。特に、C45やS45Cなどのグレードはしばしば同等と見なされますが、特定の用途における性能に影響を与える可能性のある組成の微妙な違いがあることがあります。例えば、マンガン含有量の変動は、硬化性や靭性に影響を与え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) | 0.45 - 0.55 |
Mn(マンガン) | 0.60 - 0.90 |
Si(シリコン) | 0.15 - 0.40 |
P(リン) | ≤ 0.035 |
S(硫黄) | ≤ 0.035 |
EN9スチールにおける主要な合金元素の役割は次のとおりです:
- 炭素(C): 硬度と強度に顕著に影響を与える主要な合金元素。炭素含有量が高いほど、熱処理中に鋼が硬化する能力が向上します。
- マンガン(Mn): 硬化性と引張強度を向上させるだけでなく、鋼の製造中の脱酸にも寄与します。
- シリコン(Si): 靭性と酸化抵抗を向上させ、高温環境での利点をもたらします。
機械的特性
特性 | 状態/熱処理 | 試験温度 | 典型値/範囲(メートル法) | 典型値/範囲(インペリアル) | 試験方法の参照標準 |
---|---|---|---|---|---|
引張強度 | 焼入れ&焼戻し | 室温 | 600 - 850 MPa | 87 - 123 ksi | ASTM E8 |
降伏強度(0.2%オフセット) | 焼入れ&焼戻し | 室温 | 350 - 600 MPa | 51 - 87 ksi | ASTM E8 |
伸び | 焼入れ&焼戻し | 室温 | 10 - 15% | 10 - 15% | ASTM E8 |
硬度(ブリネル) | 焼入れ&焼戻し | 室温 | 200 - 300 HB | 200 - 300 HB | ASTM E10 |
衝撃強度(シャルピー) | 室温 | 室温 | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
EN9スチールの機械的特性は、高い強度と靭性を必要とする用途に特に適しています。熱処理することで特性を最適化できるため、動的荷重にさらされる部品、例えばギアやシャフトは高い引張強度と降伏強度から恩恵を受けます。また、伸びと衝撃強度は、材料が急激な荷重に耐え、破損しないことを保証します。
物理的特性
特性 | 状態/温度 | 値(メートル法) | 値(インペリアル) |
---|---|---|---|
密度 | 室温 | 7.85 g/cm³ | 0.284 lb/in³ |
融点 | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
熱伝導率 | 室温 | 45 W/m·K | 31 BTU·in/(hr·ft²·°F) |
比熱容量 | 室温 | 0.48 kJ/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
電気抵抗率 | 室温 | 0.0006 Ω·m | 0.00002 Ω·in |
熱膨張係数 | 20 - 100 °C | 11.5 x 10⁻⁶/K | 6.4 x 10⁻⁶/°F |
EN9スチールの物理的特性は、その用途において重要な役割を果たします。例えば、密度と融点は、高温下でも大きな変形なしに耐えられることを示し、高温環境での部品に適しています。熱伝導率と比熱容量は、EN9が熱を効果的に放散できることを示しており、摩擦や熱サイクルを伴う用途では重要です。
耐腐食性
腐食媒 | 濃度 (%) | 温度 (°C) | 耐性評価 | 備考 |
---|---|---|---|---|
大気 | - | - | 普通 | 錆のリスク |
塩化物 | 3 - 10 | 20 - 60 | 良好でない | ピッティングの影響を受けやすい |
酸 | 1 - 5 | 20 - 40 | 良好でない | 推奨されない |
アルカリ | 1 - 10 | 20 - 60 | 普通 | 中程度の耐性 |
EN9スチールは、特に高い塩化物濃度や酸性条件下で限られた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影響を受けやすく、特に海洋用途では重要な懸念です。ステンレス鋼と比較して、EN9の耐腐食性は大幅に劣るため、腐食環境では保護コーティングや表面処理が必要です。
AISI 4140やEN24などの他の鋼グレードと比較すると、EN9の耐腐食性は著しく劣ります。例えば、AISI 4140は、より高いクロム含有量を持つため、より良い耐性を提供します。一方、EN24は追加の合金元素を持つ合金鋼で、靭性と耐腐食性が向上しています。
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る |
最大間欠的使用温度 | 500 °C | 932 °F | 短期間のみの露出 |
スケーリング温度 | 600 °C | 1112 °F | この温度以上でスケーリングのリスク |
EN9スチールは、高温での性能が適切であり、最大連続使用温度は約400°Cです。しかし、この範囲を超える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、材料の完全性が損なわれる可能性があります。高温用途での鋼の性能は一般に許容されますが、熱劣化につながる条件を避けるための配慮が必要です。
加工特性
溶接性
溶接プロセス | 推奨フィラー金属(AWS分類) | 典型的なシールドガス/フラックス | 備考 |
---|---|---|---|
MIG溶接 | ER70S-6 | アルゴン + CO2 | 予熱を推奨 |
TIG溶接 | ER70S-2 | アルゴン | 溶接後の熱処理が必要 |
棒溶接 | E7018 | - | 予熱と溶接後の処理を推奨 |
EN9スチールは、中炭素含有量により溶接性に課題があり、適切に管理されなければ亀裂が生じる可能性があります。溶接前に予熱を行うことが、熱影響部での硬化や亀裂のリスクを最小限に抑えるためにしばしば推奨されます。溶接後の熱処理も、ストレスを緩和し、溶接部の全体的な完全性を改善するのに役立ちます。
切削性
切削パラメータ | EN9スチール | AISI 1212 | 備考/ヒント |
---|---|---|---|
相対的な切削性指数 | 60 | 100 | EN9はAISI 1212よりも切削性が劣る |
典型的な切削速度(切削) | 30 m/min | 50 m/min | 最適な性能のためにツーリングを調整 |
EN9スチールは中程度の切削性を持ち、適切な切削工具と速度を使用することで改善できます。最適な切削条件を達成するためには、作業物の硬度と工具材料を考慮することが重要です。
成形性
EN9スチールは、冷間および熱間プロセスの両方で成形できます。冷間成形は可能ですが、作業硬化を引き起こす可能性があるため、曲げ半径や成形技術の慎重な制御が必要です。熱間成形は、亀裂のリスクを減らし、最終特性をより良く制御できるため、複雑な形状に適しています。
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 / 予想される結果 |
---|---|---|---|---|
焼鈍 | 600 - 700 | 1 - 2時間 | 空気 | 軟化、延性の向上 |
焼入れ | 800 - 900 | 30分 | オイルまたは水 | 硬化、強度の向上 |
焼戻し | 400 - 600 | 1時間 | 空気 | 脆さの低下、靭性の向上 |
熱処理プロセスは、EN9スチールの微細構造と特性に大きな影響を与えます。焼鈍は材料を軟化させ、加工しやすくし、焼入れは硬度と強度を向上させます。焼入れ後の焼戻しは、脆さを減少させ、靭性を向上させるために重要であり、鋼が動的荷重に耐えることを保証します。
典型的な用途と最終用途
産業/セクター | 具体的な用途の例 | この用途で利用される主な鋼の特性 | 選択理由 |
---|---|---|---|
自動車 | ギア | 高強度、耐摩耗性 | 荷重の下での耐久性に不可欠 |
機械 | シャフト | 靭性、疲労抵抗 | 性能と寿命にとって重要 |
建設 | 構造部品 | 強度、延性 | 荷重支持用途に必要 |
工具 | 切削工具 | 硬度、耐摩耗性 | 効果的な切削性能に必要 |
EN9スチールのその他の用途には、以下が含まれます:
- クランクシャフト
- アクスル
- ファスナー
- 農業機械部品
EN9スチールは、強度、靭性、耐摩耗性の組み合わせを必要とする用途でよく選ばれます。熱処理が可能なことで、厳しい環境においても適性が向上し、さまざまな産業で人気の選択肢となっています。
重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察
特徴/特性 | EN9スチール | AISI 4140 | EN24 | 簡単な利点/欠点またはトレードオフの注記 |
---|---|---|---|---|
主要な機械的特性 | 高い強度 | より高い靭性 | 優れた靭性 | EN9は代替品よりも靭性が低い |
主な腐食特性 | 普通の耐性 | より良い耐性 | 良好な耐性 | EN9は保護措置が必要 |
溶接性 | 中程度 | 良好 | 中程度 | EN9は前後の溶接処理が必要 |
切削性 | 中程度 | 良好 | 中程度 | EN9はAISI 4140よりも切削性が劣る |
成形性 | 良好 | 普通 | 良好 | EN9は成形プロセスで多用途 |
相対的なコストの推定 | 低い | 中程度 | 高い | 多くの用途においてコスト効率的 |
典型的な入手可能性 | 一般的 | 一般的 | あまり一般的でない | EN9はさまざまな形状で広く入手可能 |
特定の用途にEN9スチールを選択する際は、機械的特性、耐腐食性、加工特性などの要因を考慮することが重要です。EN9は強度と靭性のバランスが良い一方、耐腐食性の限界があるため、特定の環境では追加の保護措置が必要になる場合があります。さらに、コスト効率が高いため、高い強度と耐摩耗性が求められる場面で、徹底した腐食防護なしに魅力的な選択肢となります。
結論として、EN9スチールはさまざまな産業において重要な材料であり、性能、耐久性、コスト効率を組み合わせたコンポーネントの信頼できるソリューションを提供します。