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炭素鋼

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炭素鋼の定義は何ですか?

 

炭素鋼は、炭素含有量が 0.0218% ～ 2.11% の鉄炭素合金です。炭素鋼とも呼ばれます。 - 一般に、少量のシリコン、マンガン、硫黄、リンが含まれています。一般に、炭素鋼の炭素含有量が高いほど、硬度が高くなり、強度が高くなりますが、可塑性は低くなります。

 

炭素鋼は用途によって、炭素構造用鋼、炭素工具鋼、快削構造用鋼の3種類に分けられ、炭素構造用鋼は工学建設用鋼と機械製造用構造用鋼の2種類に分けられます。製錬方法によって、平炉鋼、転炉鋼に分けられます。

 

 

一般的な炭素鋼の化学組成


一般的な炭素鋼の化学組成には、炭素 ‌、 ‌、 ‌ (C) シリコン ‌、 ‌、 ‌ (Si) ‌、 ‌、 ‌ Mn) リン酸 ( ‌ P) 硫黄 ‌、 ‌、 ‌ (S) クロム ‌、 ‌、 ‌ (Cr) ニッケル ‌、 ‌、 ‌、 ‌ Ni)、銅 ( ‌ Cu) ‌ が含まれます。

 

炭素 (C) : 炭素は鋼鉄の主な合金元素であり、鋼鉄の硬度と強度を高めますが、炭素含有量が多すぎると鋼鉄の靭性と溶接性が低下します。


シリコン (Si) : シリコンは鋼の強度を高めることができますが、含有量が多いと熱間脆性を引き起こす可能性があります。
マンガン (Mn) : マンガンは鋼鉄の強度と硬度を高め、また鋼鉄の靭性と可塑性を向上させるのに役立ちます。


リン (‌P) ‌ : ‌ リンは、鋼の靭性と溶接性を低下させるため、通常は鋼にとって有害な元素です。 ‌
硫黄（S）：硫黄は硫化物の形で鋼中に存在し、鋼の延性と靭性を低下させますが、適切な量の硫黄は硫化マンガンを形成して鋼の加工性を向上させることができます。


クロム（Cr）：クロムは鋼の耐食性と硬度を向上させることができ、ステンレス鋼や耐熱鋼の製造によく使用されます。


ニッケル（Ni）：ニッケルは鋼の耐食性と靭性を向上させることができ、通常はステンレス鋼や特殊用途合金鋼に使用されます。


銅 (‌Cu) ‌ : ‌ 銅は熱脆性を引き起こす可能性があるため、通常は鋼鉄にとって有害な元素ですが、‌ 真鍮などの特定の用途では、銅は必要な合金元素です。 ‌


炭素鋼の等級によって、特定の機械的特性と用途要件を満たすために、これらの元素の含有量が異なります。たとえば、Q215A炭素鋼の化学組成では、リンと硫黄（S、P）の含有量はそれぞれ0.05}}%と0.045%未満ですが、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）の残留含有量は0.030%未満です。これらの成分の制御は、鋼の特性を確保するために不可欠です。

 

炭素鋼の分類は何ですか?

（１）炭素鋼は用途によって炭素構造用鋼、炭素工具鋼、快削構造用鋼の３つに分けられ、炭素構造用鋼はエンジニアリング建設用鋼と機械製造用構造用鋼の２つに分けられる。
（２）製錬方法により平炉鋼、転炉鋼に分けられる。
（３）脱酸方法により煮沸鋼（F）、キルド鋼（Z）、セミキルド鋼（b）、特殊キルド鋼（TZ）に分けられる。
(4) According to carbon content, carbon steel can be divided into low carbon steel (WC≤0.25%), medium carbon steel (WC0.25%-0.6%) and high carbon steel (WC>0.6%);
（５）炭素鋼は、鋼材の品質により、普通炭素鋼（リンと硫黄の含有量が多い）、高級炭素鋼（リンと硫黄の含有量が少ない）、高級高級鋼（リンと硫黄の含有量が少ない）、超高級鋼に分けられます。

 

炭素鋼の利点:

 

1.高強度：炭素鋼の強度は比較的高く、高強度の応力と圧力に耐えることができます。

2、高硬度：炭素鋼の硬度は非常に高く、多くの場面での硬度のニーズを満たすことができます。

3. 耐摩耗性に優れている：炭素鋼は適切な熱処理を施すと耐摩耗性に優れた材料となり、機械製造、建設、自動車、航空などの分野で広く使用されています。

4. 加工性能が優れている：炭素鋼は鍛造、熱処理などの工程で成形でき、加工や切断も容易であるため、最も一般的な製造材料の 1 つとなっています。

 

 

炭素鋼の欠点

 

1. 錆びやすい: 炭素鋼には鉄が含まれており、酸素、水蒸気、その他の金属の腐食により錆びやすくなります。早めに防がなければ、材料に大きな損傷を与えることになります。

2. 強い腐食性：一般的なステンレス鋼と比較して、炭素鋼はより腐食性があります。海水やその他の腐食性雰囲気などの特殊な環境では、炭素鋼の寿命は大きく影響を受けます。

3. 加工の難しさ：炭素鋼の硬度は非常に高いため、加工や成形の際には他の材料よりも複雑な加工技術が必要となり、参入障壁が高くなります。

4. 加熱変形しやすい：炭素鋼の熱膨張係数は比較的大きいため、加熱時に変形しやすいです。また、加熱と冷却を何度も繰り返すと、内部に収縮穴や気泡などの品質問題が発生する場合があります。

まとめると、一般的な材料としての炭素鋼には、独自の長所と短所があります。炭素鋼を選択する際には、特定の分野に依存する必要があります。

 

国別の鋼種対応表

 

中国

ドイツ

フランス

 国際標準

日本

スウェーデン

英国

アメリカ

イギリス

ディン

W-Nr.

NF

磯

JIS規格

SS

理学士

国際規格

国連

 

Q195
(A1,B1)

S185
（st33）

1.0035

S185
(A33)

HR2

－

－

S185
(140A10)

A285M Gr.B

－

Q215A

USt34-2

1.0028

A34

HR1

SS330
（SS34）

1370

040A12

A283M Gr.C

－

A215B
(A2,C2)

RSt34-2

1.0034

ア34-2NE

－

－

－

－

A573M Gr.58

－

Q235A

S235JRの

1.0037

S235JRの

鉄360A

SS400
（SS41）

1311

S235JRの

A570 Gr.A

K02501

Q235B

S235JRG1

1.0036

S235JRG1

フェ360D

－

1312

S235JRG1

A570 Gr.D

K02502

Q235C

S235JRG2
(St 37-2)
(USt 37-2)
(RSt 37-2)

1.0038

S235JRG2
(E24-2)
(東24-2)

－

－

－

S235JRG2
(40B,C)

A283M Gr.D

－

Q235D
(A3,C3)

－

－

－

－

－

－

－

－

－

Q255A

セント44-2

1.0044

E28-2

－

SM400A

1412

43B

A709M Gr.36

 

Q255D
(A4,C4)

－

－

－

－

SM400B型
（SM41A）
（SM41B）

－

－

－

－

Q275
(C5)

S275J2G3
S275J2G4
（St44-3N）

1.0144
1.0145
1.0055

S275J2G3
S275J2G4

フェ430A

SS490
（SS50）

1430

S275J2G3
S275J2G4
(43D)

－

K02901

 
注: 括弧内の古い鋼材番号

 

（2）高品質炭素構造鋼
中国

ドイツ

フランス

 国際標準

日本

スウェーデン

 英国

アメリカ

イギリス

ディン

W-番号

NFについて

磯

JIS規格

SS14

理学士

ASTM/AISI

国連

 

05F

D6-2

1.0314

－

－

－

－

015A03

1005

G10050

08F

USt4

1.0336

－

－

ス9CK

－

－

≈1008

－

08

－

－

XC6

－

－

－

040A04
050A04

1008

G10080

10F

USt13

－

－

－

－

－

－

≈1010

－

10

C10
CK10

1.0301
1.1121

C10
ＸＣ１０

－

S10C

1265

040A10
045M10

1010

G10100

15

C15
CK15

1.0401
1.1141

C12
XC15

－

S15C

1350
1370

040A15
080M15

1015

G10150

20

C22E
CK22 さん

1.1151

C22E
18型

－

S20C

1435

C22E
070M20

1020

G10200

25

C25E
CK25

1.1158

C25E
XC25

C25E4

S25C

－

C25E
070M26

1025

G10250

30

C30E
CK30

1.1178

C30E
XC32

C30E4

S30C

－

C30E
080M30

1030

G10300

35

C35E
CK35

1.1181

C35E
XC38

C35E4

S35C

1572

C35E
080M36

1035

G10350

40

C40E
CK40

1.1186

C4E
XC42

C40E4

S40C

－

C40E
080M40

1040

G10400

45

C45E
CK45

1.1191

C45E
XC48

C45E4

S45C

1660

C40E
080M46

1045

G10450

50

C50E
CK53

1.1210

C50E

C50E4

S50C

1674

C50E
080M50

1050

G10500

55

C55E
CK55

1.1203

C55E
XC55

C55E4

S55C

1665

C55E
070M55

1055

G10550

60

C60E
CK60

1.1221

C60E
XC60

C60E4

－

1678

C60E
070M60

1060

G10600

65

CK67 さん

1.1231

XC65

SL、SM

－

1770

060A67

1065

G10650

15分

15マンガン3

1.0467

12M5

－

－

1430

080A15

1016

G10160

20分

21Mn4

1.0469

20M5

－

－

1434

080A20

1022

G10220

25分

－

－

－

－

－

－

080A25

1026

G10260

30分

30Mn4

1.1146

32M5

－

－

－

080A30

1033

G10330

35分

36Mn4

1.0561

32M5

－

－

－

080A35

1037

G1037

40分

40Mn4

1.1157

40M5

SL、SM

スワロー42B

－

080A40

1039

G1039

45分

－

－

45M5

SL、SM

スワロー47B

1672

080A47

1046

G1046

50Mnの

－

－

－

SL、SM

型番

1674

080A52

1053

G1053

60Mnの

60マンガン3

1.0642

－

SL、SM

S58C
スワロー

1678

080A62

1062

－

 

2、建設用鋼棒鋼の番号は表と同様です
中国 ドイツ フランス 国際標準鋼種 日本 スウェーデン 英国 アメリカ

イギリス

ディン

－

NFについて

磯

JIS規格

－

－

国際規格

－

Q235

－

－

料金235

PB240

SR235

－

－

－

－

20MnSi

BSt420Sの

－

料金400

RB400

390 円

－

－

A706M

－

20MnSiV

－

－

鉄TE400

RB400W

－

－

－

A615M

－

20MnTi

－

－

料金 400
400 フェテ

RB400
RB400W

390 円

－

－

A706M
A615M

－

25MnSi

－

－

料金 400
400 フェテ

RB400
RB400W

390 円

－

－

－

－

 

3、合金構造用鋼の鋼番概算比較

中国

ドイツ

フランス

 国際標準鋼種

日本

 スウェーデン 英国

アメリカ

イギリス

ディン

W-番号

NFについて

磯

JIS規格

SS14

理学士

ASTM/AISI

国連

20マンガン

20Mn6

1.1169

20M5

22Mn6

SMn420

－

150M19

1320

－

30マンガン

30Mn5

1.1165

32M5

28Mn6

－

－

150M28

1330

G13300

35マンガン

36Mn5

1.1167

35M5

36Mn6

SMn433

2120

150M6

1335

G13350

40マンガン

－

－

40M5

42Mn6

SMn438

－

－

1340

G13400

45マンガン

46Mn7

1.0912

45M5

－

SMn443

－

－

1345

G13450

50Mn2

50Mn7

1.0913

55M5

－

－

－

－

－

－

15MnV

15MnV5

1.5213

－

－

－

－

－

－

－

20MnV

20MnV6

1.5217

－

－

－

－

－

－

－

42MnV

42MnV7

1.5223

－

－

－

－

－

－

－

35SiMn

37MnSi5

1.5122

38MS5

－

－

－

En46S②

－

－

42SiMn

46MnSi4

1.5121

41S7

－

－

－

－

－

－

40B

－

－

－

－

－

－

170H41

14B35

－

45B

－

－

－

－

－

－

－

14B50

－

40MnB

－

－

38MB5

－

－

－

185H40

－

－

15Cr

15Cr3

1.7015

12C3

－

SCr415

15X

523A14
523M15

5115

G51150

20Cr

20Cr4

1.7027

18C3

20Cr4

SCr420

－

527A20

5120

G51200

30Cr

28Cr4

1.7030

32C4

－

SCr430

－

530A30

5130

G51300

35Cr

34Cr4

1.7033

38C4

34Cr4

SCr435

－

530A36

5135

G51350

40Cr

41Cr4

1.7035

42C4

41Cr4

SCr440

2245

530A40
530M40

5140

G51400

45Cr

－

－

45C4

－

SCr445

－

－

5145

G51450

50Cr

－

－

50C4

－

－

－

－

5150

G51500

12CrMo

13CrMoV44

1.7335

12CD4

－

－

2216

1501-620

4119

－

12CrMoV

－

－

－

－

－

－

CR27

－

－

15CrMo①

15CrMo5

1.7262

15CD4.05

－

SCM415

－

1501-620
Cr31

－

－

20CrMo

20CrMo5

1.7264

18CD4

18CrMo4

SCM420

 

CDS12

4118

G41180

25CrMo①

25CrMo5

1.7218

25CD4

－

－

2225

－

－

－

30CrMo

－

－

30CD4

－

SCM430

－

－

－

－

35CrMo

34CrMo4

1.7220

35CD4

34CrMo4

SCM435

2234

708A37

4135

G41350

35CrMoV

－

－

－

－

－

－

CDS13

－

－

42CrMo

42CrMo4

1.7225

42枚組

42CrMo4

SCM440

2244

708M40

4140

C41400

35Cr2MoVA

24CrMo

1.7733

－

－

－

－

－

－

－

25Cr2Mo1VA

V55

－

－

－

－

－

－

－

－

20Cr3MoWVA

21CrVMoW12

－

－

－

－

－

－

－

－

38CrMoA1

41CrA1Mo7

1.8509

40カナダドル
6.12

41Cr
A1Mo74

－

2940

905M39

－

－

20CrV

21CrV4

1.7510

－

－

－

－

－

6120

－

50CrVA

51CrV4
（50CrV4）

1.8159

, ,

50CV4

13

SUP10

2230

735A50

6150

G61500

15Crマンガン

16マンガンクロム5

1.7131

16MC5

－

－

2511

－

5115

G51150

20Crマンガン

20マンガンクロム5

1.7147

20MC5

20マンガンクロム5

SMnC420

－

－

5120

G51200

20Crマンガンモ

－

－

－

－

SCM421

－

－

4119

－

40Crマンガンモ

42CrMo4

1.7225

－

42CrMo4

SCM440

－

708A42

4142

G41420

30CrMnTi

30MnCrTi4

1.8401

－

－

－

－

－

－

－

40CrNi

40ニッケルクロム6

1.5711

－

－

－

－

640M40

3140

G31400

12CrNi2

14NiCr10

1.5732

14NC11

－

SNC415

－

－

3415

－

12CrNi3

14ニッケルクロム14

1.5752

14NC12

15ニッケルCr13

SNC815

－

665A12
665M13

3310

G33106

20CrNi3

－

－

20NC11

－

－

－

－

－

－

30CrNi3

31ニッケルCr14

1.5755

30NC11

－

SNC836

－

653M31

3435

－

12Cr2Ni4

14ニッケルクロム18

1.5860

12NC15

－

－

－

659M15

2515

－

20Cr2Ni4

-14ニッケルクロム14

1.5752

18NC13

 

-SNC815

 

-665M13

3316

－

20CrNiMo

21NiCrMo2

1.6523

20NCD2

20ニッケルクロムMo2

SNCM220

2506

805M20

8620

G86200

45CrNiMoVA

36CrNiMo4

1.6511

40NCD3

－

SNCM439

－

816M40

4340

G43400

 

炭素鋼生産工程の品質管理

 

productcate-400-200

1

 

熱い金属は前処理される

溶鉄の温度を1250度以上に制御するには、プロセス中に溶鉄内の他の元素を分離する操作を行う必要があり、他の元素の含有量を可能な限り4％未満に保ちます。そのため、脱硫物質を混合および追加することで他の元素を分離できます。このプロセスでは、スラグ装置を使用してスラグ率を80％以上に保つこともできます。

productcate-400-200

2

 

転炉製錬

転炉製錬法は、製品の品質を向上させ、原材料の消費量を削減することができます。転炉製錬のプロセスでは、酸素上吹き転炉法、高引力炭素補充吹き込み法、低引力炭素浸炭法などの製錬法が使用されています。通常、高圧酸素ガス流を使用して高温金属を炉に注入します。このプロセスでは、高温条件により、高温金属と酸素の酸化反応により、プロセス温度の完全な制御が実現され、他のコンポーネントの干渉が排除されます。

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高炭素鋼中の硫黄含有量の規制と管理

精錬工程では、脱硫操作が重視され、通常はスラグ反応法が採用されます。これは、脱硫反応が熱エネルギーを吸収する化学反応であるためです。スラグ反応法によって、溶鋼中のカルシウム、鉄、アルミニウム、シリコンなどの元素が硫黄と反応し、脱硫効果が得られます。このプロセスでは、生産に影響を与えないいくつかの触媒を追加したり、十分に攪拌したりすることができます。これにより、脱硫がより適切になり、脱硫速度が加速されます。高炭素鋼精錬のプロセスでは、高炭素鋼は硫黄含有量の調整と制御に非常に重要です。

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高炭素鋼のアルミニウム含有量の制御

再生の過程で、高炭素鋼中のアルミニウム含有量は可能な限り2％以内に制御され、これにより鋼製品の変形性能が向上するだけでなく、高炭素鋼の可塑性も向上します。

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タンディッシュ冶金

タンディッシュ冶金技術は、主にビレット内の成分の再酸化を防ぎ、それによって酸化問題による損害を減らすことです。この技術は主に取鍋とタンディッシュの間に長い水口を使用し、それによって不純物の含有量を減らし、スラグを防ぎます。このプロセスでは、温度の制御に注意を払い、酸化物の損害を減らし、鋼胚の品質を向上させる必要があります。

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電磁撹拌・軽圧技術

電磁撹拌・軽圧搾技術の動作原理は、磁場誘導によって溶鋼中の金属と非金属の撹拌を制御することです。電磁撹拌・軽圧搾技術は、鋳造ブロックの凝固初期に一般的に使用されます。溶鋼は流動性があり、中心偏析を起こしやすいため、磁場を放出する装置を使用して、このプロセスで生成された結晶を磁場の方向に移動させることができます。このプロセスでは、電流の大きさを調整することで磁場の力の大きさを変えることができ、撹拌力を変えて、低融点の物質を分離することができます。

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注入温度の効果的な制御

柱状結晶は、ビレットの中心部に偏析を引き起こしやすい。しかし、鋳造温度は柱状結晶に一定の影響を与えます。温度が上昇すると、柱状結晶粒子の直径が大きくなり、偏析現象がより顕著になります。温度が低下すると、ビレットの等軸結晶が膨張するため、ビレットのプロセスでは、温度を可能な限り合理的に制御し、金属の変形を促進する必要があります。

 
 
 
 

 

よくある質問
 
 

四川省寮富特殊鋼株式会社

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