St 50鋼：特性と主要用途の概要

St 50鋼は低炭素構造鋼として分類され、優れた機械的特性と多用途性により、さまざまなエンジニアリングアプリケーションで広く使用されています。この鋼種は主に鉄で構成されており、炭素含有量は通常0.10％から0.20％の範囲です。低炭素含有量は、溶接性と延性を高め、強度と靭性が重要な構造用途に適しています。

包括的な概要

St 50鋼は、強度、延性、溶接性の優れたバランスが特徴です。主に建設や製造で使用され、構造的完全性が最も重要です。鋼の低炭素含有量は優れた成形性と容易な溶接能力に寄与し、マンガンやシリコンなどの合金元素が機械的特性を向上させます。

主な特徴：
- 強度：St 50は良好な引張強度と降伏強度を示し、荷重を支える用途に適しています。
- 延性：鋼の破断なしに変形する能力は、効果的な成形プロセスを可能にします。
- 溶接性：低炭素含有量により、溶接が容易になり、製造中の亀裂のリスクが減ります。

利点：
- 高い強度対重量比
- 優れた溶接性と成形性
- 大規模用途において経済的

制限：
- より高い合金鋼と比較して耐腐食性が低い
- 高温性能が制限される

歴史的に、St 50はヨーロッパの建設において人気のある選択肢であり、特に梁、柱、その他の構造部品の製造に使用されてきました。その広範な使用は、好ましい機械的特性とコスト効果に起因しています。

代替名称、基準、および同等品

基準団体	指定/グレード	発祥国/地域	備考/コメント
DIN	St 50	ドイツ	一般的な構造鋼グレード
EN	S235JR	ヨーロッパ	最も近い同等品、類似した特性
ASTM	A36	アメリカ	小さな成分の違い
JIS	SS400	日本	比較可能だが、降伏強度が異なる
ISO	S235	国際	同様の用途の一般的な同等品

上記の表は、St 50に対するさまざまな基準と同等品を示しています。S235JRはしばしば近似した同等品と見なされますが、降伏強度や衝撃靭性がわずかに異なる場合があり、特定の用途での性能に影響を与える可能性があります。

主要特性

化学組成

元素（記号と名称）	割合範囲（％）
C（炭素）	0.10 - 0.20
Mn（マンガン）	0.60 - 1.20
Si（シリコン）	0.10 - 0.40
P（リン）	≤ 0.045
S（硫黄）	≤ 0.045

St 50鋼の主要な合金元素には、硬化性と強度を高めるマンガン、製鋼中の脱酸を改善するシリコンが含まれています。低炭素含有量は良好な延性と溶接性を確保し、構造用途に適しています。

機械的特性

特性	状態/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）	試験方法の基準
引張強度	焼鈍	360 - 510 MPa	52 - 74 ksi	ASTM E8
降伏強度（0.2％オフセット）	焼鈍	235 - 355 MPa	34 - 51 ksi	ASTM E8
伸び	焼鈍	20 - 25％	20 - 25％	ASTM E8
硬度（ブリンネル）	焼鈍	120 - 160 HB	120 - 160 HB	ASTM E10
衝撃強度	-40°C	27 J	20 ft-lbf	ASTM E23

St 50鋼の機械的特性は、特に引張強度と降伏強度が重要なさまざまな構造用途に適しています。その延性は、破損することなく大きな変形に耐えることができ、動的負荷条件に理想的です。

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	-	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
熱膨張係数	20 - 100 °C	11.5 x 10⁻⁶ /°C	6.4 x 10⁻⁶ /°F

St 50鋼の密度と融点は、高温用途に適していることを示しており、熱伝導率と比熱容量は構造部品での効果的な熱放散を示唆しています。

耐腐食性

腐食因子	濃度（％）	温度（°C）	耐性評価	備考
大気	-	-	良好	錆に弱い
塩化物	-	20 - 60	不良	ピッティング腐食のリスク
酸	-	20 - 60	推奨しない	高い感受性
アルカリ	-	20 - 60	良好	中程度の耐性

St 50鋼は大気腐食に対して良好な耐性を示しますが、塩化物環境ではピッティングに弱く、酸性条件では不良な性能を示します。優れた耐腐食性を提供するAISI 304などのステンレス鋼と比較すると、St 50は厳しい環境にさらされる用途には適していません。

耐熱性

特性/限界	温度（°C）	温度（°F）	備考
連続使用の最大温度	300 °C	572 °F	酸化抵抗が限られている
間欠的使用の最大温度	400 °C	752 °F	この温度を超えるとスケーリングのリスク
クリープ強度の考慮は約	200 °C	392 °F	性能低下の予想

St 50鋼は約300 °Cまで機械的特性を保持しますが、それを超えると酸化とスケーリングが発生する可能性があります。これにより、高温用途での使用が制限され、代替材料が好まれる場合があります。

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る
TIG	ER70S-2	アルゴン	きれいな溶接、歪みが少ない
SMAW	E7018	-	現場溶接に適している

St 50鋼は高い溶接性を持ち、さまざまなプロセスが組み合わせに適しています。厚いセクションには亀裂を避けるために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。

加工性

加工パラメータ	[St 50鋼]	[AISI 1212]	備考/ヒント
相対加工性指数	70%	100%	一般的な加工に適している
典型的な切削速度（旋削）	40 m/min	60 m/min	工具の摩耗に応じて調整する

St 50鋼は適度な加工性を持ち、さまざまな加工操作に適しています。鋭い工具と適切な切削速度を使用することで、性能を向上させることができます。

成形性

St 50鋼は優れた成形性を示し、冷間および熱間成形プロセスを可能にします。低炭素含有量により、亀裂のリスクを大きくせずに曲げや成形が可能です。推奨される最小曲げ半径は通常、材料の厚さの1.5倍です。

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
焼鈍	600 - 700	1 - 2時間	空気	軟化、延性の向上
正規化	850 - 900	1 - 2時間	空気	微細な grain 構造
急冷	800 - 850	30分	水/油	硬度の向上

焼鈍や正規化などの熱処理プロセスは、St 50鋼の微細構造を大きく変化させ、機械的特性を向上させることができます。焼鈍は延性を改善し、正規化はgrain構造を精製し、強度を向上させます。

典型的な应用及び最終用途

産業/セクター	特定の应用例	この用途で利用される鋼の主要特性	選定理由
建設	構造梁	高い引張強度、溶接性	経済的で強力
自動車	シャーシコンポーネント	延性、成形性	軽量で強い
機械	フレームおよびサポート	良好な強度対重量比	構造的完全性

他の用途には：
- 橋や高架橋
- 工業機器
- 農業機械

St 50鋼は、必要な強度と耐久性を提供し、なおかつコスト効果が高いため、これらの用途に選ばれています。

重要な考慮事項、選定基準、およびさらなるインサイト

特徴/特性	St 50鋼	S235JR	A36	簡潔なプロ/コンサトテキスト
主要機械的特性	良好	類似	類似	強度が比較可能
腐食の主要側面	良好	良好	不良	St 50はより良い性能を持つ
溶接性	優れた	優れた	良好	すべては溶接に適している
加工性	適度	適度	良好	A36は加工が容易
成形性	優れた	優れた	良好	すべて成形に適している
概算相対コスト	適度	適度	低い	A36は一般的に安価
典型的な入手可能性	良好	良好	優れた	A36は広く入手可能

St 50鋼を選定する際には、コスト効果、入手可能性、および特定の用途要件を考慮します。その特性のバランスは、さまざまな構造用途に適しており、より高い耐腐食性や特定の機械的特性が求められる環境では代替品が好まれることがあります。

要約すると、St 50鋼は、強度、延性、および溶接性の良好なバランスを提供する多用途で広く使用される構造鋼グレードです。その用途はさまざまな産業にわたり、エンジニアや製造業者にとって信頼できる選択肢となっています。