炭素鋼シートは、汎用性、手頃な価格、幅広い特性により、さまざまな産業で最も広く使用されている材料の1つです。炭素鋼板のサプライヤーとして、私はこれらのシートの炭素含有量がその特性にどのように大きな影響を与えるかを直接目撃し、異なるアプリケーションに適しています。このブログでは、炭素含有量と炭素鋼シートの特性との関係を掘り下げ、プロジェクトに適した素材を選択する際に情報に基づいた決定を下すのに役立つ洞察を提供します。
炭素鋼と炭素含有量の理解
炭素鋼は、主に鉄と炭素で構成される合金で、マンガン、シリコン、硫黄、リンなどの他の要素が少ない。炭素鋼の炭素含有量は、異なる条件下での微細構造と鋼の挙動に影響を与えるため、その特性を決定する重要な要因です。一般に、炭素鋼は、炭素含有量に基づいて4つのカテゴリに分類できます。
- 低 - 炭素鋼：最大0.3％の炭素が含まれています。それは、その優れた延性、溶接性、フォーミン性で知られています。
- 中程度 - 炭素鋼：0.3％から0.6％の範囲の炭素含有量があります。強度と延性のバランスをとることができます。
- 高 - 炭素鋼：0.6％から1.0％の炭素が含まれています。それは、より強くて硬いが、低炭素鋼と中程度の炭素鋼よりも延性が少ない。
- 非常に高い - 炭素鋼：炭素含有量は1.0％を超えています。それは非常に硬くて脆い、高い耐摩耗性を必要とするアプリケーションに適しています。
機械的特性に対する炭素含有量の影響
強さ
炭素鋼のシートに対する炭素含有量の最も重要な効果の1つは、その強度に及ぼすことです。炭素含有量が増加すると、鋼の強度も増加します。これは、炭素原子が鉄原子よりもはるかに小さく、鉄格子の間質空間に収まる可能性があるためです。負荷が鋼に塗られると、これらの炭素原子は転位の動き（結晶構造の欠陥）を妨げ、材料が変形するのがより困難になります。
たとえば、次のような低炭素鋼シート黒い軟鋼板、比較的柔らかく、強度が低いです。それらは、自動車用パネル、缶、家電製品の製造など、筋力よりも形成可能性がより重要であるアプリケーションで一般的に使用されています。一方、高炭素鋼シートははるかに強く、スプリング、切削工具、高応力構造コンポーネントなどの高強度を必要とするアプリケーションで使用されます。
硬度
硬度は、炭素含有量によって直接影響を受ける別の特性です。炭素含有量が多いほど、硬度が向上します。炭素鋼を加熱してから消光する（急速に冷却）すると、炭素原子が格子に閉じ込められ、マルテンサイトと呼ばれる硬くて脆い相が形成されます。鋼に炭素が多いほど、消光中により多くのマルテンサイトを形成することができ、より硬い材料になります。
ホットロール炭素鋼プレート中程度の炭素含有量は熱で、特定のレベルの硬度を達成するために処理される可能性があり、機械部品や農業機器の建設など、耐摩耗性が必要な用途に適しています。
延性
延性とは、材料が破壊する前に卑劣に変形する能力です。炭素鋼シートの炭素含有量が増加すると、延性が低下します。これは、より多くの炭素原子の存在が脱臼の動きを制限し、材料が塑性変形を受けることをより困難にしているためです。
低 - 炭素鋼シートは非常に延性があり、簡単に曲がり、伸ばし、ひび割れずにさまざまな形に形成できます。対照的に、非常に高い炭素鋼シートは非常に脆く、非常に低い延性を持っています。彼らは、ストレス下で割れて破壊する傾向があり、それは重大な変形を必要とするアプリケーションでの使用を制限します。
タフネス
靭性とは、材料がエネルギーを吸収し、破壊する前に卑劣に変形する能力です。それは強度と延性の組み合わせです。一般に、炭素含有量が増加すると、炭素鋼シートの靭性が減少します。高炭素鋼は、強くて硬くなりますが、脆弱で、破壊前にエネルギーを吸収する能力が低いため、困難ではありません。
中 - 炭素鋼シートなどS400炭素鋼プレート、強さ、硬度、丈夫さのバランスをとる。これらは、シャフト、ギア、車軸の製造など、これらの特性の組み合わせが必要なアプリケーションでよく使用されます。
物理的特性に対する炭素含有量の影響
溶接性
溶接性は、特に建設および製造産業において、炭素鋼シートにとって重要な特性です。低炭素鋼シートは、溶接プロセス中に硬くて脆いマルテンサイトを形成する傾向が低いため、優れた溶接性を備えています。低炭素含有量により、鋼を溶接後にゆっくりと冷却できるようになり、亀裂やその他の溶接欠陥のリスクが減ります。
炭素含有量が増加すると、炭素鋼シートの溶接性が低下します。溶接中の急速な冷却はマルテンサイトの形成につながり、溶接ゾーンで亀裂を引き起こす可能性があるため、高炭素鋼を溶接するのがより困難です。特別な溶接技術と、高く溶接するためには、炭素鋼のシートを正常に溶接するために、しばしば溶接前および溶接後の熱処理が必要です。
加工性
加工性とは、切削工具を使用して材料を機械加工できる容易さを指します。低 - 炭素鋼シートは、柔らかく、優れたチップを持っているため、比較的簡単に機械加工できます。ただし、炭素含有量が増加すると、炭素鋼シートの機械加工性が低下します。高炭素鋼はより硬く、より研磨的であり、迅速なツールの摩耗を引き起こし、加工プロセスをより困難にする可能性があります。
炭素含有量に基づくアプリケーション
炭素含有量が変化するための炭素鋼シートの異なる特性により、幅広い用途に適しています。
- 低 - 炭素鋼シート：前述のように、それらは、自動車、パッケージング、アプライアンス業界など、形成性が重要なアプリケーションで使用されます。
- 中 - 炭素鋼シート：バランスの取れた特性により、構造コンポーネント、機械部品、ギアに最適です。
- 高 - 炭素鋼シート：それらは、切削工具、スプリング、高応力成分など、高強度と耐摩耗性を必要とするアプリケーションで使用されます。
- 非常に高い - 炭素鋼シート：これらは、ナイフの製造、ソーブレード、ドリルビットなど、極端な硬度と耐摩耗性が必要な用途で使用されます。
結論
結論として、炭素鋼シートの炭素含有量は、その特性を決定する上で重要な役割を果たします。炭素鋼板のサプライヤーとして、私は顧客に特定の要件に基づいて適切な種類の鋼を提供することの重要性を理解しています。高度にフォーミング可能な低い炭素鋼板であろうと、高強度の高炭素鋼板が必要であろうと、お客様のニーズを満たすために幅広い製品を提供できます。
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参照
- ASMハンドブック委員会。 （2008）。 ASMハンドブック、ボリューム1：プロパティと選択：アイアン、鋼、および高性能合金。 ASM International。
- Callister、WD、＆Rethwisch、DG（2010）。材料科学と工学：はじめに。ワイリー。
- Totten、Ge、＆Mackenzie、DS（2003）。炭素鋼のハンドブック：特性と性能。 CRCプレス。
