GM190鋳鋼:特性と主要な用途

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GM190キャストスチールは、その独自の特性とさまざまな工学分野での用途で知られる特定のグレードのキャストスチールです。中炭素合金鋼として分類され、GM190は通常、炭素、マンガン、シリコンのバランスの取れた混合物を含み、これがその機械的強度と耐久性に寄与しています。GM190の主な合金元素は次のとおりです:

  • 炭素 (C): 硬度と強度を向上させます。
  • マンガン (Mn): 耐硬化性と引張強度を改善します。
  • シリコン (Si): 強度と酸化抵抗を増加させます。

包括的な概要

GM190キャストスチールは、優れた機械的特性で認識されており、自動車や機械セクターの広範な用途に適しています。その顕著な特性には、良好な溶接性、高い強度、および摩耗抵抗が含まれ、これらは機械的ストレスにさらされる部品にとって不可欠です。

GM190の利点には次が含まれます:

  • 高い強度: 荷重支持用途に適しています。
  • 良好な溶接性: 標準技術を使用して容易に溶接できます。
  • 摩耗抵抗: 摩擦を受ける部品に最適です。

ただし、GM190には限界もあります:

  • 腐食抵抗性: ステンレス鋼ほどの腐食抵抗はありません。
  • 脆さ: 適切に熱処理されないと脆くなる可能性があります。

歴史的に、GM190は構造部品、自動車部品、機械などさまざまな用途で使用されてきました。これは、その強度と延性の好ましいバランスによるものです。

代替名、標準、同等物

標準機関 指定/グレード 原産国/地域 備考/コメント
UNS G19000 米国 ASTM A216 WCBに最も近い同等物
ASTM A216 WCB 米国 キャスティングに一般的に使用されます
EN 1.0619 ヨーロッパ 小さな成分の違い
DIN 1.0619 ドイツ GM190に類似の特性
JIS G3106 SM490 日本 強度が比較可能

上記の同等グレードは、特定の用途における性能に影響を与える成分や特性に微妙な違いがある場合があります。たとえば、ASTM A216 WCBは強度が似ているものの、GM190と比較して高温用途での性能は劣ります。

主要特性

化学組成

元素(記号と名称) 百分比範囲(%)
C (炭素) 0.20 - 0.25
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

GM190の主要合金元素の主な役割は次の通りです:

  • 炭素: 硬度と強度を増し、荷重支持用途に必須です。
  • マンガン: 耐硬化性を高め、ストレス下での性能を向上させます。
  • シリコン: 酸化抵抗を改善し、鋼の耐久性に寄与します。

機械的特性

特性 状態/温度 試験温度 典型値/範囲(メートル法) 典型値/範囲(帝国法) 試験方法の参照標準
引張強度 焼きなまし 室温 370 - 490 MPa 54 - 71 ksi ASTM E8
降伏強度(0.2%オフセット) 焼きなまし 室温 220 - 300 MPa 32 - 44 ksi ASTM E8
伸び 焼きなまし 室温 20 - 25% 20 - 25% ASTM E8
硬度(ブリネル) 焼きなまし 室温 150 - 200 HB 150 - 200 HB ASTM E10
衝撃強度 シャルピー、-20°C -20°C 27 - 35 J 20 - 26 ft-lbf ASTM E23

これらの機械的特性の組み合わせは、構造部品や機械部品など、高い強度と靭性が要求される用途にGM190を適合させます。

物理特性

特性 状態/温度 値(メートル法) 値(帝国法)
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 50 W/m·K 34.5 BTU·in/(hr·ft²·°F)
比熱容量 室温 0.46 kJ/kg·K 0.11 BTU/lb·°F
電気抵抗率 室温 0.0000017 Ω·m 0.0000017 Ω·in

密度や融点などの主要な物理特性は、重さと熱管理が重要な用途において重要です。密度は材料の重さに関する洞察を提供し、融点は高温用途への適合性を示します。

腐食抵抗性

腐食性物質 濃度(%) 温度(°C) 耐性評価 備考
塩化物 3-5 25-60 普通 ピッティング腐食のリスク
硫酸 10-20 25-50 悪い 推奨されません
大気 - - 良好 中程度の耐性

GM190は、特に大気条件下で中程度の腐食抵抗性を示します。しかし、塩素環境ではピッティング腐食に敏感であり、酸性条件では使用を避けるべきです。ステンレス鋼と比較すると、GM190の腐食抵抗性は限られており、海洋や高度に腐食性の環境には不向きです。

耐熱性

特性/限界 温度(°C) 温度(°F) 備考
最大連続使用温度 400 °C 752 °F 中程度の温度に適しています
最大断続的使用温度 500 °C 932 °F 短期間のみの曝露
スケーリング温度 600 °C 1112 °F この限界を超えると酸化のリスクがあります

高温でGM190は強度を維持しますが、酸化が発生する可能性があります。400 °Cを超える温度に長時間暴露されないよう注意が必要です。

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 薄いセクションに適しています
TIG ER70S-2 アルゴン 精密に最適
スティック E7018 - 予熱が必要です

GM190は一般的に良好な溶接性を持つと考えられています。特に厚いセクションではクラックを避けるために予熱が必要です。溶接後の熱処理は、溶接部の機械的特性を向上させます。

切削性

切削パラメータ GM190 AISI 1212 備考/ヒント
相対切削性指数 60% 100% 中程度の切削性
典型的な切削速度(旋削) 30 m/min 50 m/min 最良の結果を得るために炭化物工具を使用します

GM190は中程度の切削性を持っており、適切な工具と切削条件を使用することで改善できます。切削作業には、高速鋼または炭化物工具の使用が推奨されます。

成形性

GM190は冷間および熱間の両プロセスを使用して成形できます。冷間成形は実施可能ですが、加工硬化を引き起こし、延性に影響を与える可能性があります。複雑な形状の場合は、熱間成形が推奨され、クラックを避けて成形性を向上させます。

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 主要目的/期待される結果
焼きなまし 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F 1 - 2時間 空気 硬度を低下させ、延性を改善します
焼入れ 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F 30分 油/水 硬度を増加させます
焼戻し 400 - 600 °C / 752 - 1112 °F 1時間 空気 脆さを低下させ、靭性を増加させます

熱処理プロセスはGM190の微細構造に大きな影響を与え、その機械的特性を向上させます。焼入れは硬度を増加させ、焼戻しは脆さを低下させ、さまざまな用途に適した特性を持つようにします。

典型的な用途と最終使用

産業/セクター 具体的なアプリケーションの例 このアプリケーションで利用される主要な鋼特性 選択理由
自動車 エンジンブロック 高い強度、良好な切削性 荷重支持能力
機械 ギアボックス 摩耗抵抗、靭性 ストレス下での耐久性
建設 構造部品 強度、溶接性 製造の容易さ

その他の用途には次が含まれます:

  • パイプライン
  • 重機部品
  • 鉄道部品

GM190は、その強度、延性、製造の容易さのバランスにより、機械的ストレス下での高性能が求められる部品に最適です。

重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察

特性/特性 GM190 AISI 4140 AISI 1045 簡単な利点/欠点またはトレードオフのノート
主要機械特性 中程度 高い 中程度 GM190は4140ほど強くないが、溶接が容易です。
主要な腐食面 普通 良好 普通 GM190は4140よりも腐食に対して弱いです。
溶接性 良好 普通 良好 GM190は4140よりも溶接が容易です。
切削性 中程度 良好 良好 GM190は1045よりも切削性が低いです。
成形性 良好 中程度 良好 GM190は4140と比較して成形が容易です。
概算相対コスト 中程度 高い 低い GM190は多くの用途に対してコスト効率が高いです。
典型的な入手可能性 一般的 あまり一般的でない 一般的 GM190は市場で広く入手可能です。

GM190を選択する際には、コスト効率、入手可能性、アプリケーションに必要な特定の機械的特性などの要因を考慮してください。特定の合金鋼と同じ強度を提供できない場合がありますが、その溶接性と切削性は多くの工学用途での優先選択となります。さらに、中程度の腐食抵抗性により、腐食性物質への露出が限られている環境に適しています。

要約すると、GM190キャストスチールは、強度、延性、製造の容易さのバランスが取れ、さまざまな産業用途において貴重な選択肢である材料です。

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