ETD 150 スチール:特性と主要な用途
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ETD 150鋼は、中炭素合金鋼で、その優れた加工性と良好な機械的特性で知られています。低合金鋼に分類されるETD 150は、主に鉄、炭素、およびマンガン、クロム、モリブデンなどの合金元素の小さな割合を含んでいます。これらの元素は、その硬度、強度、および耐摩耗性を向上させ、さまざまな工学的用途に適しています。
包括的な概要
ETD 150鋼は、通常0.15%から0.25%の中炭素含有量を特徴としています。マンガン(Mn)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)などの合金元素の存在が全体的な性能に寄与しています。マンガンは硬化能力と引張強度を向上させ、クロムは耐腐食性と靭性を向上させます。モリブデンは、高温での鋼の強度を増加させるのに役立ちます。
ETD 150の最も重要な特性には、高い引張強度、良好な延展性、および優れた加工性が含まれます。これらの特性により、ギア、シャフト、ファスナーなどの精密加工および高耐摩耗性を必要とする部品の製造に好まれています。
利点:
- 優れた加工性: ETD 150は簡単に加工できるように設計されており、精密部品に理想的です。
- 良好な強度と靭性: 様々な機械的用途に適した強度と延展性のバランスを提供します。
- 多様な用途: 自動車や航空宇宙を含む多様な業界で使用できます。
制限:
- 中程度の耐腐食性: ステンレス鋼と比較すると、ETD 150は極度に腐食性のある環境では性能が劣る場合があります。
- 限られた高温性能: 中程度の温度には耐えられますが、極度の耐熱性が必要な用途には適していません。
歴史的に、ETD 150は精密部品の製造で広く使用されており、エンジニアや製造業者にとって信頼できる選択肢として確立された市場ポジションに貢献しています。
代替名、規格、および同等物
標準組織 | 指定/グレード | 原産国/地域 | 備考/コメント |
---|---|---|---|
UNS | G15000 | アメリカ | AISI 4140に最も近い同等物 |
AISI/SAE | 4140 | アメリカ | わずかな組成の違い |
ASTM | A108 | アメリカ | 冷間仕上げ鋼棒の標準仕様 |
EN | 42CrMo4 | ヨーロッパ | 類似の特性、ヨーロッパの用途で使用 |
JIS | SCM440 | 日本 | 成分にわずかな違いがある同等物 |
上の表は、ETD 150鋼のさまざまな規格および同等物を示しています。特に、AISI 4140はしばしば同等物と見なされますが、機械的特性や熱処理の反応がわずかに異なる場合があり、特定の用途での性能に影響を与える可能性があります。
重要な特性
化学組成
元素(記号と名称) | 割合範囲 (%) |
---|---|
C(炭素) | 0.15 - 0.25 |
Mn(マンガン) | 0.60 - 0.90 |
Cr(クロム) | 0.90 - 1.20 |
Mo(モリブデン) | 0.15 - 0.25 |
Si(シリコン) | 0.15 - 0.40 |
P(リン) | ≤ 0.035 |
S(硫黄) | ≤ 0.040 |
ETD 150鋼の主要な合金元素は、その特性を定義する上で重要な役割を果たします:
- 炭素 (C): 熱処理を通じて硬度と強度を増加させます。
- マンガン (Mn): 硬化能力と引張強度を向上させます。
- クロム (Cr): 靭性と耐腐食性を改善します。
- モリブデン (Mo): 高温での強度を増加させ、硬化能力を向上させます。
機械的特性
特性 | 条件/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) | 試験方法の参照標準 |
---|---|---|---|---|
引張強度 | 焼きなまし | 620 - 850 MPa | 90 - 123 ksi | ASTM E8 |
降伏強度(0.2%オフセット) | 焼きなまし | 350 - 550 MPa | 51 - 80 ksi | ASTM E8 |
伸び | 焼きなまし | 20 - 30% | 20 - 30% | ASTM E8 |
硬度(ブリネル) | 焼きなまし | 200 - 250 HB | 200 - 250 HB | ASTM E10 |
衝撃強度(シャルピー) | -40°C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
ETD 150鋼の機械的特性は、高強度と靭性を要求する用途に適しています。その引張強度および降伏強度は、かなりの荷重に耐えられることを示し、伸びの割合は良好な延展性を示し、破断なしで変形が可能です。硬度の値は摩耗に対する抵抗を示しており、摩擦の影響を受ける部品に最適です。
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 | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
電気抵抗率 | 20°C | 0.0000017 Ω·m | 0.0000017 Ω·in |
ETD 150鋼の重要な物理的特性には、密度と融点が含まれ、これは重量の考慮や熱管理を必要とする用途に重要です。熱伝導率は熱を放散する能力を示しており、熱サイクルを経験する可能性のある部品に適しています。
耐腐食性
腐食性試薬 | 濃度 (%) | 温度 (°C/°F) | 耐久評価 | 備考 |
---|---|---|---|---|
塩素化合物 | 変動 | 常温 | 良好 | ピッティング腐食のリスク |
酸 | 変動 | 常温 | 不良 | 推奨されません |
アルカリ性溶液 | 変動 | 常温 | 良好 | 中程度の抵抗 |
ETD 150鋼は、特に塩素化合物のある環境で中程度の耐腐食性を示し、ピッティングに影響を受ける可能性があります。酸性の条件では、性能が大幅に低下し、強い酸にさらされる用途には不適切です。ステンレス鋼と比較すると、ETD 150は耐腐食性が低いため、特定の環境向けの材料選定時には考慮する必要があります。
耐熱性
特性/限界 | 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 |
最大間欠使用温度 | 450 °C | 842 °F | 短期間の曝露のみ |
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 |
クリープ強度に関する考慮が始まる | 300 °C | 572 °F | この温度を超えると強度の大幅な低下 |
高温で、ETD 150鋼は約400 °C(752 °F)までその強度を維持しますが、このポイント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。他の合金鋼と比べると、高温用途での性能は限られています。
加工特性
溶接性
溶接プロセス | 推奨フィラー金属(AWS分類) | 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混合ガス | 薄いセクションに適している |
TIG | ER70S-2 | アルゴン | クリーンな溶接、低歪み |
スティック | E7018 | - | 厚いセクションに適している |
ETD 150鋼は一般的に溶接可能と見なされますが、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、溶接部位の特性を向上させ、構造的な完全性を確保することができます。
加工性
加工パラメータ | ETD 150 | AISI 1212 | 備考/ヒント |
---|---|---|---|
相対加工性指数 | 100 | 150 | ETD 150は1212よりも加工作業が難しい |
典型的な切削速度(旋盤) | 80 m/min | 120 m/min | 工具の磨耗を調整 |
ETD 150は良好な加工性を提供しますが、AISI 1212などのフリー加工性鋼と比較すると加工しにくいです。最良の結果を得るためには、最適な切削速度と工具を考慮する必要があります。
成形性
ETD 150は中程度の成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスに適しています。ただし、過剰な加工硬化を避けるために注意が必要であり、曲げ操作中の亀裂を引き起こす可能性があります。最良の結果を得るためには推奨される曲げ半径に従うべきです。
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 | 主目的 / 期待される結果 |
---|---|---|---|---|
焼きなまし | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2時間 | 空気 | 硬度を減少させ、延展性を向上させる |
焼入れ | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 30分 | オイル | 硬度と強度を向上させる |
焼戻し | 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F | 1時間 | 空気 | 脆性を減少させ、靭性を向上させる |
熱処理プロセスは、ETD 150鋼の微細構造に大きな影響を与えます。焼きなましは鋼を柔らかくし、焼入れは硬度を増加させます。焼戻しは硬度と靭性のバランスを取るために重要で、さまざまな用途に適します。
典型的な用途と最終使用
産業/セクター | 特定の用途例 | この用途で利用される主要な鋼特性 | 選定理由 |
---|---|---|---|
自動車 | ギア | 高い引張強度、良好な加工性 | 精密性と耐久性 |
航空宇宙 | ファスナー | 耐腐食性、強度 | 軽量で強い |
機械 | シャフト | 靭性、耐摩耗性 | 高い耐荷重能力 |
ETD 150鋼のその他の用途には:
- 建設: 強度により構造部品に使用される。
- 製造: 精密工具や金型に最適。
ETD 150は、強度、加工性、および耐摩耗性の組み合わせを必要とする用途に選ばれ、多様な産業での選択肢を提供します。
重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察
特徴/特性 | ETD 150 | AISI 4140 | SCM440 | 簡潔な利点/欠点またはトレードオフのメモ |
---|---|---|---|---|
主要な機械的特性 | 良好な強度 | 優れた強度 | 良好な靭性 | ETD 150は4140よりも加工しやすい |
主要な耐腐食性 | 良好 | 優れた | 良好 | 4140はより優れた耐腐食性を提供します |
溶接性 | 良好 | 中程度 | 中程度 | ETD 150は4140よりも溶接しやすい |
加工性 | 良好 | 中程度 | 良好 | ETD 150はSCM440よりも加工しやすい |
成形性 | 中程度 | 中程度 | 良好 | SCM440はより容易に成形できます |
約相対コスト | 中程度 | 高い | 中程度 | ETD 150は精密部品に対してコスト効果が高い |
典型的な入手可能性 | 一般的 | 一般的 | 一般的 | すべてのグレードが広く入手可能 |
ETD 150鋼を選定する際には、その機械的特性、加工性、コストパフォーマンスを考慮する必要があります。優れた加工性と強度を提供する一方で、その耐腐食性はすべての用途のニーズを満たさない可能性があります。AISI 4140やSCM440などの代替品と比較することで、特定の工学的要求に対して最適な適合を見つけるのに役立ちます。
要約すると、ETD 150鋼は多用途の中炭素合金鋼で、加工性と機械的特性に優れ、広範な用途に適しています。その選定は、意図された使用の特定の要求事項を慎重に評価し、利点と制限を考慮するべきです。