S390鋼（ボーラーHSS）：特性と主な用途

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S390鋼、別名ボーラーHSSは、優れた硬さ、耐摩耗性、高温下での切削性能維持能力で知られる高速度鋼（HSS）グレードです。工具鋼に分類されるS390は、主に高い耐摩耗性と靭性が要求される用途で使用されます。この鋼の成分には、タングステン、モリブデン、バナジウムが多く含まれており、それが独特の特性に寄与しています。

総合的な概要

S390鋼は高速度鋼として分類され、特に高硬度と耐摩耗性が求められる切削工具や用途向けに設計されています。S390における主要な合金元素には、タングステン（W）、モリブデン（Mo）、バナジウム（V）が含まれ、これらが硬さと靭性を向上させます。炭素（C）の存在も重要で、炭化物を形成し鋼の硬さに寄与します。

S390鋼の最も重要な特性には以下が含まれます：

  • 高硬度：達成可能な硬度レベルは67 HRCに達し、要求の厳しい切削用途に適しています。
  • 優れた耐摩耗性：炭化物構造が優れた耐摩耗性を提供し、工具の寿命を延ばします。
  • 良好な靭性：硬さにもかかわらず、S390は使用中のチッピングや亀裂を防ぐ靭性を維持します。

利点:
- 高速切削用途での卓越した性能。
- 多くの他の工具鋼よりも長く鋭さを保持します。
- 様々な加工プロセスに対応できる汎用性。

制限事項:
- 従来の工具鋼よりも高価です。
- 最適な特性を得るためには慎重な熱処理が必要です。
- 硬さのために加工が難しい場合があります。

歴史的に、S390は特に自動車産業や航空宇宙産業など、精度と耐久性が重要な分野で切削工具の製造において重要な役割を果たしてきました。

別名、標準、及び同等品

標準組織 指定/グレード 発生国/地域 備考/コメント
UNS T11302 アメリカ ボーラーS390に最も近い同等品
AISI/SAE M2 アメリカ 成分の微小な違い
DIN 1.3343 ドイツ 類似の特性だが異なる熱処理
JIS SKH51 日本 切削用途での比較可能な性能
ISO 4957 国際 高速度鋼の標準

これらのグレード間の微妙な違いは、特定の用途での性能に影響を与える可能性があります。たとえば、M2は一般的な代替品ですが、同じ熱処理条件下ではS390と同じ硬度を達成できない場合があります。

主要な特性

化学組成

元素（記号） 割合範囲（％）
炭素（C） 1.40 - 1.60
モリブデン（Mo） 4.00 - 5.00
タングステン（W） 9.00 - 10.00
バナジウム（V） 2.00 - 3.00
クロム（Cr） 3.00 - 4.00
鉄（Fe） 残り

タングステンとモリブデンの役割は、S390鋼の硬さと耐摩耗性を向上させることであり、バナジウムは細かい炭化物の形成に寄与し、高温用途での靭性と安定性を改善します。

機械的特性

特性 状態/温度処理 試験温度 典型的な値/範囲（メトリック） 典型的な値/範囲（帝国単位） 試験方法の参照標準
引張強度 焼入れ & 焼戻し 室温 2000 - 2200 MPa 290 - 320 ksi ASTM E8
降伏強度（0.2%オフセット） 焼入れ & 焼戻し 室温 1800 - 2000 MPa 261 - 290 ksi ASTM E8
伸び 焼入れ & 焼戻し 室温 2 - 5% 2 - 5% ASTM E8
硬度 焼入れ & 焼戻し 室温 64 - 67 HRC 64 - 67 HRC ASTM E18
衝撃強度 焼入れ & 焼戻し -20 °C 20 - 30 J 15 - 22 ft-lbf ASTM E23

高い引張強度と降伏強度、優れた硬度の組み合わせにより、S390鋼は、切削工具や金型など、高い機械的負荷と耐摩耗性が関与する用途に適しています。

物理的特性

特性 状態/温度 値（メトリック） 値（帝国単位）
密度 室温 8.0 g/cm³ 0.289 lb/in³
融点 - 1400 - 1450 °C 2552 - 2642 °F
熱伝導率 室温 25 W/m·K 17.3 BTU·in/h·ft²·°F
比熱容量 室温 460 J/kg·K 0.11 BTU/lb·°F

S390鋼の密度と融点はその堅牢性を示し、熱伝導率は切削プロセス中の熱生成に関連する用途に不可欠です。比熱容量も高速度加工における熱管理を理解するために重要です。

腐食抵抗

腐食性物質 濃度（％） 温度（°C） 抵抗評価 備考
塩化物 3-5% 20 - 60 普通 ピッティングのリスク
硫酸 10% 25 悪い 推奨されません
水酸化ナトリウム 5% 25 良好 中程度の抵抗

S390鋼は塩化物に対して普通の抵抗を示しますが、侵襲的環境ではピッティング腐食に対して脆弱です。M2やSKH51などの他の高速度鋼と比較して、S390の腐食抵抗は一般的に低いため、高腐食環境での用途には不向きです。

耐熱性

特性/限界 温度（°C） 温度（°F） 備考
連続使用最大温度 600 1112 高速切削に適しています
間欠使用最大温度 650 1202 短期間の露出のみ
スケーリング温度 700 1292 この温度を超えると酸化のリスク

高温下でS390鋼はその硬さと耐摩耗性を維持し、高速切削用途に理想的です。しかし、650 °Cを超える温度に長時間さらされると、酸化や特性の劣化が生じる可能性があります。

加工特性

溶接性

溶接プロセス 推奨充填金属（AWS分類） 典型的なシールドガス/フラックス 備考
TIG ER80S-D2 アルゴン プレヒートを推奨
MIG ER70S-6 アルゴン/CO2 溶接後熱処理

S390鋼はその高炭素含量のため、割れが生じる可能性があるため、一般的に溶接は推奨されません。プレヒートと溶接後の熱処理が、これらのリスクを軽減するためには不可欠です。

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    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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