St 60鋼：特性と主要用途の概要
共有
Table Of Content
Table Of Content
St 60鋼は、低炭素の軟鋼として分類されるドイツの構造鋼グレードです。主に鉄（Fe）で構成され、炭素含有量は通常0.06%から0.12%の範囲です。この低炭素含有量は、優れた溶接性と成形性に寄与し、さまざまな構造用途に適しています。St 60の主な合金元素には、硬化性と強度を高めるマンガン（Mn）や、製鋼時の脱酸作用を改善するシリコン（Si）が含まれます。
包括的な概要
St 60鋼は、適度な引張強度と伸展性を含む良好な機械的特性で知られています。高強度が主な要求ではないが、優れた溶接性と成形性が重要とされる建設やエンジニアリング用途によく使用されます。この鋼の降伏強度は通常235から360 MPaの範囲で、伸長率は約20%から25%で、破壊せずに変形する能力を示しています。
利点：
- 溶接性： St 60は、さまざまな方法で簡単に溶接でき、建設や製造に最適です。
- 成形性： 低炭素含有量により、優れた成形性を持ち、複雑な形状の製造が可能です。
- コスト効果： 一般的に、St 60のような低炭素鋼は、より高合金鋼に比べて手頃です。
制限：
- 強度の低さ： 高炭素または合金鋼に比べて、St 60は引張強度と降伏強度が低く、高ストレスの用途での使用を制限する可能性があります。
- 耐食性： 自然腐食に対する保護コーティングが必要な場合があります。これは、耐食性を持たないためです。
歴史的に、St 60は、特にドイツで構造用途（建物や橋のビーム、柱、フレームなど）に広く使用されてきました。その市場での一般的な利用は、特性とコストのバランスに起因し、多くのエンジニアや製造業者にとっての選択肢となっています。
代替名、基準、及び同等物
| 基準機関 | 指定/グレード | 原産国/地域 | 備考/注釈 |
|---|---|---|---|
| DIN | St 60 | ドイツ | S235JRに最も近い同等物 |
| EN | S235JR | ヨーロッパ | 微小な組成の違い |
| ASTM | A36 | 米国 | 似た機械的特性だが異なる化学組成 |
| JIS | SS400 | 日本 | 比較可能な強度だが伸展性は低い |
| ISO | 10025 S235 | 国際 | 一般構造鋼グレード |
上記の表は、St 60のいくつかの基準と同等グレードを強調しています。これらのグレードは機械的特性において似ているかもしれませんが、化学組成の微妙な違いが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、A36鋼は炭素含有量が高く、強度を高めるかもしれませんが、St 60に比べて溶接性が低下します。
主要特性
化学組成
| 元素（記号と名称） | 含有量範囲（%） |
|---|---|
| C（炭素） | 0.06 - 0.12 |
| Mn（マンガン） | 0.30 - 0.60 |
| Si（シリコン） | 0.10 - 0.40 |
| P（リン） | ≤ 0.045 |
| S（硫黄） | ≤ 0.045 |
| Fe（鉄） | バランス |
St 60の主要な合金元素は、その特性を決定する上で重要な役割を果たします。炭素は低い量で存在しますが、所定の強度と硬度を達成するためには不可欠です。マンガンは鋼の硬化性と靭性を高め、シリコンは鋼製造プロセス中の脱酸を助け、全体の品質を向上させます。
機械的特性
| 特性 | 条件/テンパー | 一般的な値/範囲（メートル法） | 一般的な値/範囲（帝国法） | 試験方法の基準 |
|---|---|---|---|---|
| 引張強度 | 焼鈍 | 235 - 360 MPa | 34 - 52 ksi | ASTM E8 |
| 降伏強度（0.2%オフセット） | 焼鈍 | ≥ 235 MPa | ≥ 34 ksi | ASTM E8 |
| 伸び率 | 焼鈍 | 20 - 25% | 20 - 25% | ASTM E8 |
| 断面減少率 | 焼鈍 | ≥ 50% | ≥ 50% | ASTM E8 |
| 硬度（ブリネル）」 | 焼鈍 | 120 - 160 HB | 120 - 160 HB | ASTM E10 |
| 衝撃強度 | シャルピーV-notch, -20°C | ≥ 27 J | ≥ 20 ft-lbf | ASTM E23 |
St 60の機械的特性は、さまざまな構造用途に適しています。適度な引張強度と降伏強度により、建設における典型的な荷重に耐えることができ、伸び率と断面減少率は、破損せずに変形する必要がある用途において良好な靭性を示しています。
物理的特性
| 特性 | 条件/温度 | 値（メートル法） | 値（帝国法） |
|---|---|---|---|
| 密度 | 室温 | 7850 kg/m³ | 490 lb/ft³ |
| 融点 | - | 1425 - 1540 °C | 2600 - 2800 °F |
| 熱伝導率 | 室温 | 50 W/m·K | 34.5 BTU·in/h·ft²·°F |
| 比熱容量 | 室温 | 460 J/kg·K | 0.11 BTU/lb·°F |
| 電気抵抗率 | 室温 | 0.0000017 Ω·m | 0.0000017 Ω·ft |
St 60の密度は、構造鋼に典型的な比較的重い材料であることを示しています。その融点は良好な熱的安定性を示し、熱伝導率と比熱容量の値は、熱移動を伴う用途において重要です。
耐食性
| 腐食性物質 | 濃度（%） | 温度（°C） | 耐性評価 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 大気中 | 変動 | 周囲 | 普通 | 錆に対して敏感 |
| 塩化物 | 変動 | 周囲 | 悪い | ピッティング腐食のリスク |
| 酸 | 変動 | 周囲 | 悪い | 推奨されない |
| アルカリ性 | 変動 | 周囲 | 普通 | 中程度の耐性 |
St 60は、さまざまな環境において中程度の耐食性を示します。特に湿気の存在下では、大気条件下で錆びやすいです。塩化物は重大なリスクをもたらし、ピッティング腐食を引き起こす可能性があります。また、酸への曝露は完全に避けるべきです。ステンレス鋼や高合金グレードに比べて、St 60は腐食性環境で保護コーティングや処理が必要です。
S235JRやA36などのグレードと比較すると、St 60の耐食性は一般的に低いため、厳しい条件に曝される用途において追加の保護措置が必要です。
耐熱性
| 特性/制限 | 温度（°C） | 温度（°F） | 備考 |
|---|---|---|---|
| 連続使用の最大温度 | 400 °C | 752 °F | 構造用途に適している |
| 断続使用の最大温度 | 500 °C | 932 °F | 短期間の曝露のみ |
| スケーリング温度 | 600 °C | 1112 °F | この温度を超えると酸化のリスク |
| クリープ強度の考慮事項 | 300 °C | 572 °F | この温度で劣化し始める |
St 60は適度な温度までその機械的特性を保つため、熱曝露が制限される構造用途に適しています。しかし、400 °Cを超える温度では、酸化と強度の損失のリスクが高まり、設計における慎重な考慮が必要です。
加工特性
溶接性
| 溶接プロセス | 推奨補填金属（AWS分類） | 一般的なシールドガス/フラックス | 備考 |
|---|---|---|---|
| MIG | ER70S-6 | アルゴン + CO2 | 薄い部品に適している |
| TIG | ER70S-2 | アルゴン | クリーンな溶接、変形が少ない |
| SMAW | E7018 | なし | 屋外使用に適している |
St 60は非常に溶接しやすく、構造用途に人気の選択肢です。推奨される補填金属は、溶接接合部での適合性と強度を確保します。厚い部分にはひび割れを避けるために事前加熱が必要です。
加工性
| 加工パラメータ | St 60 | 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 |
| 一般的な切削速度 | 30 m/min | 45 m/min | 工具に基づいて調整 |
St 60は適度な加工性を提供しますが、AISI 1212のような自由加工鋼ほどは簡単には加工できません。適切な工具と切削速度により、加工操作中の性能を向上させることができます。
成形性
St 60は低炭素含有量により優れた成形性を持っています。冷間成形で曲げや複雑な形状に加工できます。この鋼の作業硬化特性により、変形しながら強度を維持することができ、複雑な設計を必要とする用途に適しています。
熱処理
| 処理プロセス | 温度範囲（°C/°F） | 一般的な浸漬時間 | 冷却方法 | 主な目的/期待される結果 |
|---|---|---|---|---|
| 焼鈍 | 600 - 700 °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 | 850 - 900 °C / 1562 - 1652 °F | 1 - 2時間 | 空気 | 結晶構造を細かくする |
| 急冷 | 800 - 850 °C / 1472 - 1562 °F | 30分 | 水/油 | 硬度を増加させる |
焼鈍や正規化などの熱処理プロセスは、St 60の微細構造に大きな変化をもたらし、その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、正規化は結晶構造を細かくし、靭性を向上させます。
一般的な用途と最終用途
| 産業/分野 | 具体的な用途の例 | この用途で利用される鋼の重要な特性 | 選択の理由（簡潔に） |
|---|---|---|---|
| 建設 | 構造ビーム | 優れた溶接性、適度な強度 | コスト効果が高く、加工が容易 |
| 自動車 | シャーシコンポーネント | 伸展性、成形性 | 軽量で強い |
| 機械 | フレームとサポート | 強度、靭性 | 負荷に対して信頼性がある |
St 60は、優れた溶接性と成形性のため、一般的に建設において構造ビームやフレームに使用されます。自動車業界では、軽量化と強度が重要なシャーシ構成部品に利用されます。その汎用性により、さまざまな機械用途にも適しています。
他の用途としては：
- 橋： 構造的完全性のため、橋の構成要素の建設に使用されています。
- 産業設備： 中程度の強度が要求される製造設備に使用されています。
重要な考慮事項、選択基準、及びさらなる洞察
| 特性/性質 | St 60 | S235JR | A36 | 簡潔な利点/欠点またはトレードオフのメモ |
|---|---|---|---|---|
| 主な機械的特性 | 適度な強度 | 適度な強度 | より高い強度 | St 60はより溶接しやすい |
| 主な耐食性の側面 | 普通 | 普通 | 悪い | 全ての腐食性環境での保護が必要 |
| 溶接性 | 優れた | 優れた | 良好 | St 60は溶接が容易 |
| 加工性 | 良好 | 普通 | 優れた | A36は加工が容易 |
| 成形性 | 優れた | 良好 | 普通 | St 60は複雑な形状を許容 |
| おおよその相対コスト | 普通 | 普通 | 低い | 構造用途に対してコスト効果が高い |
| 一般的な入手可能性 | 一般的 | 一般的 | 非常に一般的 | A36は広く入手可能 |
St 60を選択する際の考慮事項には、機械的特性、溶接性、コスト効果が含まれます。A36などの代替品に比べて最高の強度を提供しないかもしれませんが、その優れた成形性と溶接性は多くの構造用途のための優先選択となっています。加えて、市場での入手可能性が高いため、プロジェクトのために容易に調達できます。
要約すると、St 60鋼はさまざまなエンジニアリング用途に適した多用途でコスト効果の高い材料であり、特に建設や製造において適しています。その特性のバランスは、構造的完全性を維持しながら、加工と組み立ての容易さを保つ信頼できる選択肢となります。