Fe 430鋼 (S275JR): 特性と主要な用途
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Fe 430スチール、別名S275JRは、建設および工学用途で広く利用されている低炭素構造用鋼グレードです。欧州標準EN 10025に分類されており、主に良好な溶接性、中程度の強度、優れた延性によって特徴づけられます。Fe 430の主要な合金元素には、炭素（C）、マンガン（Mn）、シリコン（Si）が含まれ、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
Fe 430スチールは、炭素含有量が通常0.25%未満の低炭素マイルドスチールに分類されます。この低炭素含有量は、延性と溶接性を向上させ、さまざまな構造用途に適しています。マンガンの存在は、焼入れ性と引張強度を向上させ、シリコンは製鋼中に酸素を除去するのに寄与し、鋼の全体的な品質を高めます。
主な特性：
- 強度：約275 MPaの降伏強度を提供し、構造用途に適しています。
- 延性：高い伸び値は、破断なしの変形を可能にし、建設において重要です。
- 溶接性：優れた溶接性により、重要な予熱なしでさまざまな溶接技術を使用できます。
利点：
- コスト効果：Fe 430は通常、高合金鋼よりも安価であり、予算に敏感なプロジェクトに人気です。
- 入手可能性：板、部材、棒などのさまざまな形態で広く入手可能です。
- 多用途性：建物から橋まで、さまざまな用途に適しています。
制限：
- 耐腐食性：中程度の耐腐食性があり、特定の環境では保護コーティングが必要な場合があります。
- 強度の制限：重機など、高い強度や靭性を必要とする用途には適していません。
歴史的に、Fe 430は構造用鋼のフレームワークの発展において重要な役割を果たし、現代の工学手法の進歩に寄与しています。
代替名称、規格、および同等品
| 標準団体 | 指定/グレード | 発祥国/地域 | 備考/コメント |
|---|---|---|---|
| UNS | S275JR | ヨーロッパ | Fe 430の最も近い同等品 |
| ASTM | A36 | アメリカ | 微小な成分差 |
| DIN | St 37-2 | ドイツ | 類似の特性だが異なる用途 |
| JIS | SS400 | 日本 | 比較可能だが、降伏強度が異なる |
| ISO | S235JR | 国際 | わずかな変動がある同等グレード |
これらの同等グレード間の違いは、特定の機械的特性、入手可能性、地域の標準に基づいた選択に影響を与える可能性があります。たとえば、S275JRとA36はしばしば互換性がありますが、A36は特定の条件下で若干低い降伏強度を持つ場合があります。
主な特性
化学組成
| 元素（記号と名称） | 割合範囲（%） |
|---|---|
| C（炭素） | 0.12 - 0.20 |
| Mn（マンガン） | 0.60 - 0.90 |
| Si（シリコン） | 0.10 - 0.40 |
| P（リン） | ≤ 0.045 |
| S（硫黄） | ≤ 0.045 |
Fe 430の主要な合金元素は重要な役割を果たします：
- 炭素（C）：強度と硬度を向上させますが、延性は減少します。
- マンガン（Mn）：焼入れ性と引張強度を向上させ、全体的な機械的特性を改善します。
- シリコン（Si）：製鋼中の脱酸剤として作用し、鋼の質を向上させます。
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） | 試験方法の参考標準 |
|---|---|---|---|---|
| 降伏強度（0.2%オフセット） | 正規化 | 275 MPa | 40 ksi | EN 10002-1 |
| 引張強度 | 正規化 | 430 MPa | 62 ksi | EN 10002-1 |
| 伸び | 正規化 | 20% | 20% | EN 10002-1 |
| 面積の減少 | 正規化 | 30% | 30% | EN 10002-1 |
| 硬度（ブリネル） | 正規化 | 130 HB | 130 HB | EN 10003-1 |
| 衝撃強度（シャルピーVノッチ） | -20°C | 27 J | 20 ft-lbf | EN 10045-1 |
これらの機械的特性の組み合わせにより、Fe 430スチールは中程度の強度と良好な延性が必要な構造用途に特に適しています。その降伏強度により、大きな荷重に耐えることができ、伸びと面積の減少値は、変形が失敗なしに可能であることを示しています。これは建設シナリオにおいて重要です。
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 | - | 7850 kg/m³ | 490 lb/ft³ |
| 融点 | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| 熱伝導率 | 20°C | 50 W/m·K | 34.5 BTU·in/h·ft²·°F |
| 比熱容量 | - | 0.49 kJ/kg·K | 0.12 BTU/lb·°F |
| 電気抵抗 | - | 0.000017 Ω·m | 0.000010 Ω·in |
| 熱膨張係数 | 20 - 100 °C | 11.5 x 10⁻⁶/K | 6.4 x 10⁻⁶/°F |
密度や熱伝導率などの重要な物理的特性は、構造部品に関与する用途で重要です。高い密度は材料の強度に寄与し、熱伝導率は熱放散が重要な用途で重要です。
耐腐食性
| 腐食性物質 | 濃度（%） | 温度（°C/°F） | 耐性評価 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 大気 | - | - | 普通 | 錆に弱い |
| 塩素化合物 | 3-5 | 20-60 °C (68-140 °F) | 不良 | ピッティング腐食のリスク |
| 酸 | 10-20 | 20-50 °C (68-122 °F) | 不良 | 推奨されない |
| アルカリ | 5-10 | 20-60 °C (68-140 °F) | 普通 | 中程度の耐性 |
Fe 430スチールは、中程度の耐腐食性を示し、特に大気条件下での腐食に対しては中程度の強度を持ちます。ただし、塩素環境ではピッティングに対して弱く、酸性条件下では保護コーティングなしで使用すべきではありません。AISI 304などのステンレス鋼と比較すると、Fe 430の耐腐食性は著しく低く、海洋や高腐食環境には適していません。
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 | 構造用途に適しています |
| 最大間欠使用温度 | 500 °C | 932 °F | 短期的な露出のみ |
| スケーリング温度 | 600 °C | 1112 °F | 高温での酸化リスク |
高温では、Fe 430スチールは約400 °Cまでその構造的完全性を維持します。それを超えると、酸化やスケールが発生する可能性があります。したがって、間欠的に高温にさらされる用途に適していますが、長時間の露出を避けるために注意が必要です。
加工特性
溶接性
| 溶接プロセス | 推奨されるフィラー金属（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 | 良好な浸透 |
| TIG溶接 | ER70S-2 | アルゴン | クリーンな溶接 |
| 棒溶接 | E7018 | - | 予熱が必要 |
Fe 430スチールは、MIG、TIG、棒溶接などのさまざまな技術を使用して非常に溶接可能です。亀裂を防ぐために、特に厚い部分では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。
機械加工性
| 加工パラメタ | Fe 430スチール | AISI 1212 | 備考/ヒント |
|---|---|---|---|
| 相対加工性指数 | 60% | 100% | 中程度の加工性 |
| 典型的な切削速度（旋盤） | 40 m/min | 60 m/min | 最良の結果のために鋭い工具を使用 |
Fe 430スチールは、中程度の加工性を示し、機械加工作業に適しています。最適な結果を得るには鋭い工具と適切な切削速度を使用することが推奨されます。
成形性
Fe 430スチールは、良好な成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスの両方を許可します。その低炭素含量は、破断なしに成形可能な能力に寄与しています。特に冷間成形用途では、作業硬化を避けるために推奨される曲げ半径を順守する必要があります。
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 |
|---|---|---|---|---|
| アニーリング | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2時間 | 空気 | 軟化、延性の改善 |
| 正規化 | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 1 - 2時間 | 空気 | 均一な微細構造 |
| 焼入れ + 焼戻し | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 1時間 | 油または水 | 硬度と強度の向上 |
アニーリングや正規化などの熱処理プロセスは、Fe 430スチールの微細構造を大幅に変化させ、その機械的特性を改善します。アニーリングは鋼を軟化させ、正規化は粒子構造を洗練させ、靭性を向上させます。
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（簡潔に） |
|---|---|---|---|
| 建設 | 建物のフレーム | 良好な溶接性、中程度の強度 | コスト効果の高い構造材料 |
| 自動車 | シャシー部品 | 延性、成形性 | 複雑な形状に適している |
| 製造 | 機械基盤 | 強度、耐久性 | 荷重下での信頼性 |
その他の用途には：
- 橋
- 構造ビーム
- 手すり
- タンクおよびコンテナ
Fe 430スチールは、強度、延性、およびコスト効果のバランスに優れており、信頼性のある性能を必要とする構造部品に理想的です。
重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる見解
| 特徴/特性 | Fe 430スチール | S235JRスチール | A36スチール | 簡潔な利点/欠点またはトレードオフメモ |
|---|---|---|---|---|
| 降伏強度 | 275 MPa | 235 MPa | 250 MPa | Fe 430の方が降伏強度が高い |
| 耐腐食性 | 普通 | 普通 | 不良 | 腐食において似たような性能 |
| 溶接性 | 優れた | 良好 | 良好 | Fe 430は溶接性が優れている |
| 機械加工性 | 中程度 | 良好 | 優れた | A36の方が加工しやすい |
| 成形性 | 良好 | 良好 | 普通 | 比較可能な成形性 |
| おおよその相対コスト | 中程度 | 中程度 | 低い | A36は一般的に安価 |
| 典型的な入手可能性 | 高い | 高い | 非常に高い | A36は一般的に容易に入手可能 |
Fe 430スチールを選定する際には、コスト効果、入手可能性、および特定の機械的特性などの考慮事項をプロジェクト要件に対して評価する必要があります。その中程度のコストと良好な入手可能性は、多くの構造用途に実用的な選択を提供します。ただし、より高い強度や耐腐食性が必要なプロジェクトには、他のグレードがより適している場合があります。
結論として、Fe 430スチール（S275JR）は、強度、延性、および溶接性のバランスを提供する多用途な構造用鋼グレードであり、さまざまな用途に適しています。ただし、腐食性環境や高強度要件における制限を考慮する必要があります。