炭素鋼の紹介と分類

炭素鋼の分類

1. 炭素の質量パーセンテージによる分類：低炭素鋼 (C:0.25%)、中炭素鋼 (C:0.25%<C<0.6%)、高炭素鋼 (C:>0.6%)

炭素含有量が高いほど、硬さと強度が増加しますが、塑性は低下します。

2. 鋼の品質による分類（主に硫黄とリンの不純物含有量）: 普通炭素鋼 (S<0.055%, P<0.045%) 優質炭素鋼 (S<0.040%, P<0.040%) 特級優質炭素鋼 (S<0.030%, P<0.035%)

3. 使用目的別: 炭素構造鋼: 主に橋梁、船舶、建築部材に使用されます。機械用炭素工具鋼: 主にナイフ、金型、測定工具などに使用されます。

炭素鋼のグレードと用途

一般炭素構造鋼: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 など。数字は最小屈服強度を示します。Q195, Q215, Q235 は良好な塑性があり、鋼板、鋼棒、鋼管などに圧延できます。Q255, Q275 は型鋼、鋼板などに圧延できます。

優質炭素構造鋼: 鋼種は炭素の平均質量の万分率で表され、例えば 20#, 45# などです。20# は C 含有量が 0.20% (20/10,000) を意味します。

主に様々な機械部品の製造に使用されます。

炭素工具鋼: 鋼種は炭素の平均質量で表され、T で始まります。例えば T9, T12 などです。T9 は C 含有量が 0.9% (千分の9) を意味します。

主に様々な切削工具、測定工具、金型などの製造に使用されます。

鋳鋼: 鋳鋼のグレードは数字の前にZGが付いており、その数字は鋼内の平均質量分率を表しています（十万分率で表現されます）。例えば、ZG25はC含有量が0.25%であることを意味します。

使用方法： 主に一定の強度、塑性、靭性が必要な複雑な形状の部品、例えばギアやカップリングなどを作るために使用されます。

炭素鋼の通常熱処理

焼却

鋼を適切な温度まで加熱し、一定時間保温した後、ゆっくりと冷却（炉冷）して、構造の平衡状態に近い熱処理プロセスを得ます。

完全焼鈍、等温焼鈍、球状焼鈍、拡散焼鈍、応力除去焼鈍

正火

鋼材をAC3およびAcmより30-50度上まで加熱し、適切な時間を保持した後、空気中で冷却して真珠光体類似組織を得る熱処理プロセスです。

焼入れ

鋼部品をオーステナイト化の温度まで加熱し、その後急速に冷却して構造をマルテンサイトに変える熱処理プロセスです。得られるマルテンサイトの形態は、鋼の成分、元のオーステナイト粒径、および形成条件と密接に関連しています。オーステナイトの粒径が小さいほど、マルテンサイトは細かくなります。

強化処理

鋼部品を焼入れした後、内部応力を除去し、必要な特性を得るため、AC1より低い一定温度まで加熱し、一定時間保持した後、室温まで冷却します。

合金鋼

炭素鋼に1種または複数の合金元素を添加して作られる鋼を合金鋼と呼びます。

合金鋼の分類

含有する合金元素の量に基づいて：低合金鋼（総質量分率5%未満）、中合金鋼（総質量分率5%-10%）、高合金鋼（総質量分率10%超過）

主要な合金元素の種類別に分類すると、クロム鋼、クロムニッケル鋼、鋼、シリコンマンガン鋼などがあります。

用途別に分類すると、構造用鋼、工具用鋼、特殊性能鋼があります。

ステンレス鋼

大気中や一般的な腐食性媒体に対して高い耐食性を持つ鋼の一種です。

用途: 主に各种の腐食性媒体で働く部品や構造部品を製造するために使用され、高い耐食性が要求されます。石油、化学工業、原子力、海洋開発、国防、および一部の最先端科学技術分野で広く使用されています。