スーパーマンは「鋼の男」かもしれませんが、目の肥えた科学者は尋ねるかもしれません：どのタイプですか？
鋼は地球上で最も強力で最も重要な材料の1つですが、一般的な用途があります 高層ビルや自動車のシェルの桁へのペーパークリップのような家庭用品、すべての鋼がそうであるわけではありません 等しい。 最も一般的な2つ 鋼合金、4140鋼と4150鋼は、強度と使用条件が異なります。
4140および4150鋼とは何ですか？
鋼は合金、または複数の元素の混合物です。 それは主に鉄であり、約1％の炭素と、時には少量の他の材料が含まれています。
4140および4150鋼は、2つの非常に強力で硬い鋼の合金です。 炭素に加えて、それらはそれぞれ0.80から1.10パーセントのクロムと0.15から0.25パーセントのモリブデンを含んでいます。
4140対4150鋼
自動車技術者協会（SAE）とアメリカ鉄鋼協会（AISI）は、 4桁システム 鋼の化学組成を指定します。 鋼合金の場合、最初の2桁は存在する主要な合金元素を示し、最後の2桁は100分の1パーセントの炭素含有量を示します。 つまり、4140鋼と4150鋼は同じ合金元素、クロムとモリブデンを持っていますが、4150鋼はより多くの炭素を持っています。
それらの特性に関して、4140鋼と4150鋼の違いは次のとおりです。
- 抗張力、材料が壊れ始める前に耐えることができる引っ張りからの最大応力を表します。 4150材料は、4140材料よりも高い引張強度を持っています。
- 延性と作業性、 これは、鋼がどれだけ簡単に使用できるかを示しています。 4140鋼と4150鋼はどちらも簡単に溶接できますが、4140材料は、その延性、曲げ能力、および冷間加工条件で使用できるという事実でよく知られています。 一方、4150材料は、使用前に熱処理する必要があります。
D2と4140スチール
ツールに見られるもう1つの一般的な鉄合金はD2として知られています。 これは4140鋼と86％同じですが、特に炭素とクロムの割合が高くなっています。 D2鋼は、鋼製工具の中で最も高い延性を持つことができます。
鋼合金の熱処理
メーカーは、D2、1440、1450鋼など、さまざまな鋼の材料特性を、次のようなプロセスで設定できます。 熱処理. 炭素合金鋼に熱を加える方法を注意深く制御すると、鋼内部の分子配列が変化し、その結果、特性が異なります。
たとえば、 焼きなまし 炉内で高温にした後、ゆっくりと冷却します。 このオプションにより、延性が高く、脆性が少ない鋼が得られます。つまり、他のオプションほど簡単に内部応力から破損することはありません。
その間 焼き戻し は、低温で行われる熱処理であり、材料の靭性と延性を高めますが、強度も多少低下します。 延性が増すほど、強度は失われますが、通常、鋼の使用例を変えるほどではありません。 アルミニウムを含む他の材料も同じように焼き戻しされます。
その他の合金鋼
炭素、クロム、モリブデンに加えて、特定の特性を持つ鋼合金を形成するために、他のいくつかの元素が一般的に使用されます。 これらには、コバルト、マンガン、タングステン、バナジウムが含まれます。
1440および1450鋼に加えて、最も一般的な合金は4340（ニッケル-クロム-モリブデン鋼）、6150（クロム-バナジウム鋼）および8620（HSLA鋼）です。
HSLAは「高張力低合金、「これは、鋼が特定の条件を満たすように設計されていることを意味します 機械的 ではなく要件 化学薬品 組成物。 したがって、特定のタイプのHSLA鋼合金には、実際にはさまざまな量の元素が追加されている可能性があります。 パーセンテージの降順で、8620鋼は、鉄、炭素、シリコン、モリブデン、マンガン、ニッケル、クロム、硫黄、およびリンで構成されています。