SAE 1112鋼：特性と主要な用途
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SAE 1112鋼は低炭素合金鋼に分類され、主に加工性とさまざまな工業用途での多用途性で知られています。この鋼種は、通常0.10%から0.15%の比較的低い炭素含量を持ち、優れた延性と成形性に寄与しています。SAE 1112の主な合金元素には、硬化性と強度を向上させるマンガン（Mn）および加工性を改善する硫黄（S）が含まれています。
包括的な概要
SAE 1112は、強度、延性、加工性のバランスのため、製造セクターで特に評価されています。ギア、シャフト、ファスナーの製造など、複雑な加工プロセスを必要とする用途でよく使用されます。鋼の低炭素含量は、良好な溶接性と成形性を可能にし、さまざまな加工技術に適しています。
SAE 1112の利点：
- 優れた加工性： 硫黄の存在が鋼の加工性を高め、切断や成形を容易にします。
- 良好な延性： 低炭素含有量は良好な伸長特性を提供し、破断なしで変形を可能にします。
- 多用途な応用： 自動車および産業セクターの広範な用途に適しています。
SAE 1112の制限：
- 限られた硬度： 高炭素鋼と比較すると、SAE 1112は同じ硬度レベルを達成できず、高摩耗用途での使用が制限される可能性があります。
- 耐腐食性： 重要な耐腐食性を持っておらず、錆や酸化に対して脆弱です。
歴史的に、SAE 1112はその好適な特性と加工の容易さから精密部品の生産において主流でした。その市場での地位は強く、高容量生産と精度が重要な産業において特に強固です。
代替名、基準、および同等品
| 基準機関 | 指定/グレード | 原産国/地域 | 備考/コメント |
|---|---|---|---|
| UNS | G11120 | アメリカ | AISI 1112に最も近い同等品 |
| AISI/SAE | 1112 | アメリカ | 自動車産業で一般的に使用される |
| ASTM | A108 | アメリカ | 冷間仕上げ炭素鋼バーの標準仕様 |
| EN | 1.0402 | ヨーロッパ | 留意すべき小さな成分の違い |
| JIS | S10C | 日本 | 類似の特性だが異なる用途 |
| ISO | 10120 | 国際 | 低炭素鋼の一般的な同等品 |
これらのグレード間の違いは、特定の用途の要件に基づいて選択に影響を与える可能性があります。例えば、AISI 1112とUNS G11120が密接に関連している一方で、後者は若干異なる硫黄含有量を持っており、加工性に影響を与える可能性があります。
主な特性
化学組成
| 元素（記号と名称） | 割合範囲（%） |
|---|---|
| C（炭素） | 0.10 - 0.15 |
| Mn（マンガン） | 0.30 - 0.60 |
| S（硫黄） | 0.15 - 0.35 |
| P（リン） | ≤ 0.04 |
| Fe（鉄） | 残り |
SAE 1112の主要な合金元素の役割は以下の通りです：
- 炭素（C）： 強度と硬度を提供しますが、その低含量により良好な延性が確保されます。
- マンガン（Mn）： 硬化性と引張強度を向上させ、全体の機械的特性に寄与します。
- 硫黄（S）： 切削プロセス中のチップ形成を促進することで加工性を改善します。
機械的特性
| 特性 | 状態/テンパー | 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） | 試験方法の基準標準 |
|---|---|---|---|---|
| 引張強度 | 焼きなまし | 370 - 480 MPa | 54 - 70 ksi | ASTM E8 |
| 降伏強度（0.2%オフセット） | 焼きなまし | 210 - 310 MPa | 30 - 45 ksi | ASTM E8 |
| 伸び | 焼きなまし | 20 - 30% | 20 - 30% | ASTM E8 |
| 硬度（ロックウェルB） | 焼きなまし | 70 - 90 HRB | 70 - 90 HRB | ASTM E18 |
| 衝撃強度（シャルピー） | -20°C | 30 - 50 J | 22 - 37 ft-lbf | ASTM E23 |
これらの機械的特性の組み合わせにより、SAE 1112は機械的負荷の下での高い強度と延性を要求される用途に適しています。比較的高い伸び率は、故障前にかなりの変形に耐えることができることを示しており、動的負荷がかかる部品に理想的です。
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/範囲 | - | 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 | 20°C | 0.46 kJ/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| 電気抵抗率 | 20°C | 0.0000017 Ω·m | 0.0000017 Ω·in |
SAE 1112の密度と融点の実用的な重要性は、高温処理を伴う用途、例えば鍛造や鋳造において重要です。熱伝導率は、加工操作中の過熱を防ぐために熱を効率的に拡散させることができることを示しています。
耐腐食性
| 腐食性因子 | 濃度（%） | 温度（°C/°F） | 耐性評価 | メモ |
|---|---|---|---|---|
| 水 | - | 常温 | 良好 | 錆に対して脆弱 |
| 酸（HCl） | 10% | 25°C/77°F | 不良 | ピッティングのリスク |
| アルカリ（NaOH） | 5% | 25°C/77°F | 良好 | 中程度の耐性 |
| 塩化物（NaCl） | 3% | 25°C/77°F | 不良 | 応力腐食割れのリスク |
SAE 1112は、特に酸性や塩化物環境において限られた耐腐食性を示します。湿潤条件下で錆びやすく、塩化物の存在下ではピッティングが発生する可能性があります。優れた耐腐食性を持つAISI 304などのステンレス鋼と比較すると、SAE 1112は腐食環境での用途には不向きです。
耐熱性
| 特性/制限 | 温度（°C） | 温度（°F） | 備考 |
|---|---|---|---|
| 最大連続使用温度 | 300°C | 572°F | この温度を超えると、特性が劣化する可能性があります |
| 最大間欠使用温度 | 400°C | 752°F | 短期間の耐性がある場合があります |
| スケーリング温度 | 600°C | 1112°F | 高温での酸化のリスク |
| クリープ強度の考慮は約 | 400°C | 752°F | クリープが重要になる場合があります |
高温下で、SAE 1112は適切な機械的特性を維持しますが、特に400°C以上では酸化やスケーリングが発生する可能性があります。これにより強度と延性が低下し、より高い合金鋼と比較すると高温用途には不向きになります。
加工特性
溶接性
| 溶接プロセス | 推奨するフィラー材（AWS分類） | 典型的なシールドガス/フラックス | メモ |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | アルゴン + CO2混合 | 薄いセクションに適しています |
| TIG | ER70S-2 | 純アルゴン | 予熱が必要です |
| 棒（SMAW） | E7018 | - | 一般的な用途に適しています |
SAE 1112は一般的に良好な溶接性を持つと考えられており、特にMIGおよびTIGプロセスで優れています。特に厚いセクションでは亀裂を避けるために予熱が必要です。溶接後の熱処理は、ストレスを緩和し、溶接の全体的な性能を向上させるのに役立ちます。
加工性
| 加工パラメータ | SAE 1112 | ベンチマーク鋼（AISI 1212） | メモ/ヒント |
|---|---|---|---|
| 相対加工性指数 | 100 | 130 | SAE 1112はAISI 1212より加工性が劣ります |
| 典型的な切削速度 | 30 m/min | 40 m/min | 工具の摩耗に調整 |
SAE 1112は良好な加工性を提供しますが、AISI 1212よりもやや不利です。加工操作中の摩耗を最小限に抑え、効率を最大化するために最適な切削速度と工具を選択する必要があります。
成形性
SAE 1112は良好な成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスに適しています。大きな亀裂のリスクなしに簡単に曲げたり形作ったりできます。作業硬化率は中程度で、降伏点に達する前にある程度の変形が可能です。
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 | 主な目的 / 期待される結果 |
|---|---|---|---|---|
| 焼きなまし | 600 - 700 °C / 1112 - 1292 °F | 1 - 2 時間 | 空気 | 延性を改善し、硬度を低下させる |
| 正規化 | 800 - 900 °C / 1472 - 1652 °F | 1 - 2 時間 | 空気 | 結晶構造を精製する |
| 焼入れ | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 1 時間 | 油または水 | 硬度を増加させる |
熱処理中、SAE 1112は特性を向上させる金属組織の変化を経ます。焼きなましは鋼を柔らかくし延性を改善し、正規化は結晶構造を精製し、靭性を向上させます。焼入れは硬度を増加させることができますが、ストレスを緩和するためにテンパリングが必要な場合があります。
典型的な用途および最終用途
| 産業/セクター | 具体的な応用例 | このアプリケーションで利用される主要な鋼の特性 | 選定理由（簡潔に） |
|---|---|---|---|
| 自動車 | ギア | 高い加工性、良好な延性 | 精密部品 |
| 製造 | ファスナー | 優れた成形性、溶接性 | 高容量の生産 |
| 航空宇宙 | 構造部品 | 良好な強度対重量比 | 軽量用途 |
| 機械 | シャフト | 高い引張強度、良好な衝撃耐性 | 荷重下での耐久性 |
その他の用途には：
- 建設： 強度と加工容易性により構造部品に使用されます。
- 電子機器： 精密加工および低コスト生産が求められる部品。
SAE 1112は、その特性の好適なバランスにより、精度とコスト効果が重要な高容量生産に理想的です。
重要な考慮事項、選定基準、およびさらなる洞察
| 特性/特性 | SAE 1112 | AISI 1018 | AISI 1212 | 簡潔な利点/欠点またはトレードオフメモ |
|---|---|---|---|---|
| 主要な機械的特性 | 中程度の強度 | 低い強度 | 高い強度 | 1212は加工性が優れています |
| 主要な耐腐食性 | 良好 | 良好 | 不良 | すべてのグレードは限られた耐腐食性を持っています |
| 溶接性 | 良好 | 良好 | 良好 | 1212には特別なケアが必要な場合があります |
| 加工性 | 良好 | 中程度 | 優れた | 1212は加工に優れています |
| 成形性 | 良好 | 良好 | 良好 | 1212は成形性が低い |
| Approx. 相対コスト | 中程度 | 低い | 高い | コストは市場の需要により異なります |
| 典型的な入手可能性 | 一般的 | 非常に一般的 | あまり一般的ではない | 1018は広く入手可能です |
SAE 1112を選定する際の考慮事項には、コスト効果、入手可能性、および特定の性能要件が含まれます。その中程度のコストと良好な入手可能性により、多くの用途において合理的な選択肢となっています。しかし、より高い耐腐食性または耐摩耗性を必要とする環境には、別のグレードの方が適している場合があります。
要約すると、SAE 1112鋼は、加工性と成形性に優れた多用途な低炭素合金鋼であり、さまざまな産業で人気のある選択肢です。その特性と制限を理解することは、特定の用途に適した材料を選定するために重要です。