S690QL鋼：特性と主要な用途

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S690QL鋼は、優れた機械的特性とさまざまな工業用途における多用途性で知られる高強度、低合金構造鋼です。焼入れ、焼きなまし鋼に分類されるS690QLは、高い耐力鋼のカテゴリに属し、過酷な条件での性能向上を提供するように特別に設計されています。S690QLの主な合金元素には、炭素(C)、マンガン(Mn)、シリコン(Si)、および少量のクロム(Cr)とモリブデン(Mo)が含まれます。これらの元素は、鋼の強度、靭性、および溶接性に重要な役割を果たします。

包括的な概要

S690QLは、通常690 MPa（100 ksi）程度の高い耐力を持ち、構造用途において荷重支持能力を損なうことなく薄い部材を可能にします。この特性は、重量削減が重要な建設、鉱業、重機械などの産業において特に有利です。この鋼は、優れた靭性と延性を示し、動的荷重や衝撃力に耐えることができます。

利点:
- 高強度対重量比: 軽量構造の設計を可能にします。
- 良好な溶接性: さまざまな溶接プロセスに適し、製造を促進します。
- 優れた靭性: 低温環境での性能を維持します。

制限:
- コスト: 合金元素と加工のため、従来の軟鋼より高価です。
- 腐食抵抗: それなりの抵抗を持っていますが、過酷な環境では保護コーティングが必要な場合があります。

S690QLは、過酷な性能基準を満たしながら、構造用途においてコスト効果の高いソリューションを提供する能力により、市場での人気を集めています。その歴史的意義は、現代工学における高性能材料への需要が高まる中での開発にあります。

代替名、標準、および同等品

標準団体 指定/グレード 発生国/地域 備考/コメント
UNS S690QL アメリカ EN 10025-6に最も近い同等品
EN S690QL ヨーロッパ 高い耐力の構造鋼
ASTM A709グレード50QL アメリカ 類似の特性、橋梁用途で使用される
DIN 1.8928 ドイツ 成分の違いが小さい同等グレード
JIS - 日本 直接の同等品はありませんが、類似のグレードがあります

上記の表は、S690QLのさまざまな標準および同等グレードを示しています。特に、ASTM A709グレード50QLは、類似の機械的特性を持っていますが、化学組成に違いがある場合があり、特定の用途における性能に影響を与える可能性があります。これらのニュアンスを理解することは、材料選定において重要です。

主要特性

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） 1.40 - 1.80
Si（シリコン） 0.10 - 0.50
Cr（クロム） 0.30 - 0.50
Mo（モリブデン） 0.10 - 0.15
P（リン） ≤ 0.025
S（硫黄） ≤ 0.015

S690QLの主要な合金元素は重要な役割を果たします:
- 炭素（C）: 強度と硬度を増加させますが、延性を低下させることがあります。
- マンガン（Mn）: 硬化性と靭性を向上させます。
- クロム（Cr）: 腐食抵抗と高温時の強度を改善します。

機械的特性

特性 状態/熱処理 試験温度 典型的な値/範囲（メトリック） 典型的な値/範囲（インペリアル） 試験法の参考基準
耐力（0.2%オフセット） 焼入れ＆焼きなまし 室温 690 - 900 MPa 100 - 130 ksi ASTM E8
引張強度 焼入れ＆焼きなまし 室温 770 - 1100 MPa 112 - 160 ksi ASTM E8
伸び 焼入れ＆焼きなまし 室温 14 - 20% 14 - 20% ASTM E8
硬度 焼入れ＆焼きなまし 室温 200 - 250 HB 200 - 250 HB ASTM E10
衝撃強度 焼入れ＆焼きなまし -20°C (-4°F) ≥ 27 J ≥ 20 ft-lbf ASTM E23

高耐力と引張強度の組み合わせ、加えて良好な伸びは、S690QLを高機械的負荷と構造的完全性を必要とする用途に適しています。低温での衝撃強度は、過酷な環境での性能を確保します。

物理的特性

特性 状態/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 - 1420 - 1460 °C 2590 - 2660 °F
熱伝導率 20°C 50 W/m·K 34.5 BTU·in/h·ft²·°F
比熱容量 20°C 0.49 kJ/kg·K 0.12 BTU/lb·°F
熱膨張係数 20 - 100 °C 12 x 10⁻⁶/K 6.67 x 10⁻⁶/°F

密度や熱伝導率などの重要な物理的特性は、重量や熱放散が重要な用途において重要です。比較的高い融点は、高温下での良好な性能を示しています。

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 穴腐食のリスク
硫酸 10-20 20-40 不良 推奨されません
海水 - 20-30 良好 保護コーティングが必要
アルカリ 5-10 20-60 普通 中程度の抵抗

S690QLは、特に塩化物環境において中程度の腐食抵抗を示し、適切な保護対策を講じることで海洋用途に適しています。しかし、高濃度の塩化物では穴腐食に対して脆弱であり、酸性環境では保護コーティングなしに使用すべきではありません。

S355やS690のようなグレードと比較した場合、S690QLは強度が優れていますが、腐食環境での取り扱いにはより注意が必要です。S355は強度が劣るものの、全体的な腐食抵抗が良好です。

熱抵抗

特性/限界 温度（°C） 温度（°F） 備考
最大連続使用温度 400 752 構造用途に適しています
最大間欠使用温度 500 932 短期的な曝露のみ
スケーリング温度 600 1112 この温度を超えると酸化のリスクがあります

高温下でS690QLはその強度を維持しますが、硬度と靭性を失い始める場合があります。600 °Cを超える温度では酸化が発生する可能性があり、高温の用途では注意が必要です。

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 予熱を推奨
TIG ER70S-2 アルゴン 清浄な表面が必要
被覆アーク溶接（SAW） - フラックスコアワイヤ 厚い部分に適しています

S690QLは一般的に標準的なプロセスを用いて溶接可能とされていますが、亀裂を防ぐために予熱が推奨されます。溶接後の熱処理は靭性を向上させ、残留応力を軽減できます。

加工性

加工パラメータ S690QL AISI 1212 備考/ヒント
相対加工性指数 60 100 高速工具が必要
典型的な切削速度（旋盤加工） 50-80 m/min 100-150 m/min 工具の摩耗に応じて調整

加工性は中程度であり、効果的な加工には高速鋼工具が推奨されます。切削速度や送りに注意を払い、性能を最適化できます。

成形性

S690QLは高強度のため成形性が限られています。冷間成形は可能ですが、亀裂のリスクを減少させるために熱間成形が推奨されます。最低曲げ半径は、失敗を避けるために慎重に計算すべきです。

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 / 期待される結果
焼入れ 850 - 900 30 - 60分 水/油 硬化
焼きなまし 500 - 700 1 - 2時間 空気 靭性の向上

熱処理プロセスはS690QLの微細構造に大きな影響を与え、機械的特性を向上させます。焼入れは硬度を増加させ、焼きなましは延性と靭性を改善します。

一般的な用途と最終用途

業界/セクター 具体的な適用例 この適用における鋼の主な特性 選定理由
建設 高層ビル 高い耐力、良好な溶接性 構造物の重量を削減
鉱業 掘削機 靭性、衝撃抵抗 過酷な条件に耐える
重機械 クレーン 高引張強度 重い荷重を支える
オフショア構造物 石油掘削リグ 腐食抵抗、強度 海洋環境での運用

その他の適用例には:
- 橋: 材料の使用を削減するために高強度を利用。
- 輸送設備: 効率のための軽量構造。

S690QLは、厳しい性能要件を満たし、コスト効果の高いソリューションを提供する能力からこれらの用途で選ばれています。

重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察

機能/特性 S690QL S355 S700MC 簡単なメリット/デメリットまたはトレードオフのメモ
主要機械的特性 高耐力 中程度の耐力 より高い耐力 S690QLは強度と溶接性のバランスを提供します
主要腐食面 普通の抵抗 良好な抵抗 普通の抵抗 S355は腐食環境でより良いかもしれません
溶接性 良好 優れた 普通 S690QLは慎重な取り扱いが必要です
加工性 中程度 良好 中程度 S355は加工が容易です
成形性 限られた 良好 中程度 S690QLは成形性が低いです
概算相対コスト 高い 低い 高い コストの考慮は用途によって異なります
典型的な入手可能性 中程度 高い 中程度 S355は広く入手可能です

S690QLを選定する際の考慮事項には、コスト効果、入手可能性、および特定の用途要件が含まれます。卓越した強度を提供しますが、その高コストと中程度の加工性は、要求が少ない用途では代替グレードを支持する決定に影響を及ぼす可能性があります。さらに、安全要因や疲労破壊の可能性を設計プロセスで評価する必要があります。

要約すると、S690QLは高強度で多目的な鋼であり、要求される用途で優れた性能を発揮し、強度、靭性、溶接性のユニークな組み合わせを提供します。その特性は、特に重量削減と構造的完全性が重要な現代工学で好ましい選択となっています。

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    DX51Dスチールは、主に低炭素微鋼として分類される亜鉛メッキ鋼の広く認識されたグレードです。その優れた成形性と溶接性に特徴づけられ、特に自動車や建設業界においてさまざまな用途で人気の選択肢となっています。DX51Dの主な合金元素には、一般的に炭素（C）含有量が0.2％未満の鉄（Fe）と、微量のマンガン（Mn）、リン（P）、硫黄（S）が含まれます。スチールを亜鉛（Zn）でコーティングする亜鉛メッキプロセスは、その耐腐食性を大幅に向上させます。 包括的な概要 DX51Dスチールは、良好な機械的特性と耐腐食性を要求される用途で主に使用されます。その低炭素含有量は、優れた延性と成形性に寄与し、容易に形状を変えたり溶接したりすることが可能です。亜鉛メッキプロセスは、スチールを錆から保護するだけでなく、見た目にも機能的にも美しい滑らかな表面仕上げを提供します。 DX51Dスチールの利点： - 耐腐食性：亜鉛コーティングが環境要因から保護バリアを提供します。 - 成形性：低い炭素含有量により、容易に形状変更や曲げが可能です。 - 溶接性：標準的な方法を使用して溶接することができ、さまざまな用途に対応可能です。 DX51Dスチールの制限： - 強度：高炭素鋼と比較すると、DX51Dは高い強度を必要とする用途には適していない可能性があります。 - 温度感度：高温での性能が劣化する可能性があり、高温環境での使用が制限されます。 歴史的に、DX51Dは軽量構造の開発において重要な役割を果たしてきました。特に自動車セクターでは、燃費効率のために重さの削減が重要です。 別名、規格、および同等物 標準組織 指定/グレード 出身国/地域 ノート/備考 EN DX51D ヨーロッパ ASTM A653の最も近い同等品 ASTM A653 アメリカ 微小な成分の違い...

    DX51D鋼：特性と主要用途の概要

    DX51Dスチールは、主に低炭素微鋼として分類される亜鉛メッキ鋼の広く認識されたグレードです。その優れた成形性と溶接性に特徴づけられ、特に自動車や建設業界においてさまざまな用途で人気の選択肢となっています。DX51Dの主な合金元素には、一般的に炭素（C）含有量が0.2％未満の鉄（Fe）と、微量のマンガン（Mn）、リン（P）、硫黄（S）が含まれます。スチールを亜鉛（Zn）でコーティングする亜鉛メッキプロセスは、その耐腐食性を大幅に向上させます。 包括的な概要 DX51Dスチールは、良好な機械的特性と耐腐食性を要求される用途で主に使用されます。その低炭素含有量は、優れた延性と成形性に寄与し、容易に形状を変えたり溶接したりすることが可能です。亜鉛メッキプロセスは、スチールを錆から保護するだけでなく、見た目にも機能的にも美しい滑らかな表面仕上げを提供します。 DX51Dスチールの利点： - 耐腐食性：亜鉛コーティングが環境要因から保護バリアを提供します。 - 成形性：低い炭素含有量により、容易に形状変更や曲げが可能です。 - 溶接性：標準的な方法を使用して溶接することができ、さまざまな用途に対応可能です。 DX51Dスチールの制限： - 強度：高炭素鋼と比較すると、DX51Dは高い強度を必要とする用途には適していない可能性があります。 - 温度感度：高温での性能が劣化する可能性があり、高温環境での使用が制限されます。 歴史的に、DX51Dは軽量構造の開発において重要な役割を果たしてきました。特に自動車セクターでは、燃費効率のために重さの削減が重要です。 別名、規格、および同等物 標準組織 指定/グレード 出身国/地域 ノート/備考 EN DX51D ヨーロッパ ASTM A653の最も近い同等品 ASTM A653 アメリカ 微小な成分の違い...

  • 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...

    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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