ステンレス鋼密度表：総合ガイド
プロジェクトで使用するステンレス鋼の正確 な重量を計算するのに苦労したことはないだろ うか。ステンレス鋼種ごとに異なる密度を理解することは非常に重要です。この記事では、ステンレス鋼の...
真鍮と銅の違いを不思議に思ったことはありませんか？このブログ記事では、この2つの金属の魅力的な世界に飛び込み、それぞれのユニークな特性や用途、そして互いの比較を探ります。経験豊富な機械エンジニアとして、真鍮と銅の重要な違いを理解していただくために、私の見識と知識をお伝えします。真鍮と銅の組成、物理的特性、そして様々な産業でどのように使用されているかについて、ぜひ学んでみてください。
真鍮は工業用の純銅である。そのバラ色の赤色と、酸化皮膜の形成後に表面が紫色に変化することから、一般に黄銅または赤銅と呼ばれる。
酸素を一定量含む銅合金であるため、オキシ銅とも呼ばれ、銅合金とみなされることもある。
赤銅は電気伝導性と熱伝導性に優れ、非常に展延性に富んでいる。熱間圧延や冷間圧延による加工が容易で、電線、ケーブル、電気ブラシ、火花用特殊電気銅など、良好な導電性が要求される製品の製造に広く使用されています。
銅は銀に次いで高い電気伝導性と熱伝導性を持ち、導電性材料や熱伝導性材料の製造に広く使用されている。
銅は大気、海水、ある種の非酸化性酸（塩酸、希硫酸）、アルカリ、塩溶液、各種有機酸（酢酸、クエン酸）に対して優れた耐食性を持ち、化学工業で使用されている。
加えて、銅には優れた特性がある。 溶接性 また、冷間または熱間塑性加工により、さまざまな半製品や最終製品にすることができる。
1970年代には、銅の生産量が他の種類の銅合金の総生産量を上回った。
銅はその赤紫色から名付けられた。必ずしも純粋な銅ではなく、材質や性能を向上させるために少量の脱酸元素などが添加されることもあり、銅合金としても分類される。
銅材料は、その組成によって、普通銅（T1、T2、T3）、無酸素銅（TU1、TU2、および高純度真空無酸素銅）、脱酸銅（TUP、TUMn）、および微量元素を含む特殊銅の4つに分類することができる。 合金元素 ヒ素銅、テルル銅、銀銅）を加えた。
銅は銀に次いで高い電気伝導性と熱伝導性を持ち、導電性材料や熱伝導性材料の製造に広く使用されている。
銅は大気、海水、ある種の非酸化性酸（塩酸、希硫酸）、アルカリ、塩溶液、各種有機酸（酢酸、クエン酸）に対して優れた耐食性を持つ。
一般的な銅合金は、黄銅、青銅、銅合金の3種類に分類される。 白銅.
プロパティの分類：
銅は比較的純粋な銅の一種で、一般的には電気伝導性と延性に優れた純銅と見なすことができるが、その純度は低い。 強度と硬度.紫銅は熱伝導性、延性、耐食性に優れています。
紫銅に含まれる微量不純物は、銅の電気伝導率と熱伝導率に深刻な影響を与える。
チタンリン、鉄、ケイ素、その他の元素は導電率を著しく低下させるが、カドミウム、亜鉛、その他の元素はほとんど影響を与えない。
硫黄、セレン、テルル、その他の元素は銅への固溶度が小さく、銅と脆い化合物を形成する可能性があり、導電性にはほとんど影響しないが、加工の可塑性を低下させる可能性がある。
紫銅は大気、海水、ある種の非酸化性酸（塩酸、希硫酸）、アルカリ、塩溶液、各種有機酸（酢酸、クエン酸）に対して優れた耐食性を持ち、化学工業で使用されている。
さらに、紫銅は溶接性がよく、冷間または熱間の塑性加工によってさまざまな半製品や最終製品にすることができる。
1970年代には、紫銅の生産量が他の種類の銅合金の総生産量を上回った。
物理的特性：
紫銅に含まれる微量不純物は、銅の電気伝導率と熱伝導率に深刻な影響を与える。
チタン、リン、鉄、ケイ素、その他の元素は導電性を著しく低下させるが、カドミウム、亜鉛、その他の元素はほとんど影響を与えない。
酸素、硫黄、セレン、テルル、その他の元素は銅への固溶度が小さく、銅と脆い化合物を形成する可能性がある。
通常の紫銅を水素や一酸化炭素を含む還元性雰囲気中で加熱すると、水素や一酸化炭素は酸化銅（Cu）と容易に反応する。2O）を粒界に発生させ、高圧の水蒸気や炭酸ガスを発生させ、銅を破裂させる。
この現象は一般に銅の「水素病」として知られている。
酸素は銅の溶接性に有害である。ビスマスや鉛は銅と低融点共晶を形成し、銅の熱間脆性を 引き起こすが、脆いビスマスは結晶粒界に皮膜状 の分布を形成し、銅の冷間脆性を引き起こす。
リンは、その弊害を著しく軽減する。 銅の電気伝導率が、銅液の流動性と溶接特性を向上させることができる。適量の鉛、テルル、硫黄、その他の元素は被削性を向上させる。
室温でアニールした紫銅板の引張強さは22～25kgf/mm。2伸長は45-50%である。 ブリネル硬度 (HB）は35～45歳。
純銅の熱伝導率は386.4W/(m・K)である。
銅は純鉄よりも多くの用途で広く使用されています。50%の銅は電解精製され、電気産業で使用される純銅になります。
ここで使用される銅は、銅の含有量が99.95%以上の非常に純度の高いものでなければならず、不純物、特に銅の電気伝導度を著しく低下させるリン、ヒ素、アルミニウムなどはごく少量でなければならない。
主に発電機、バス、ケーブル、スイッチ、変圧器などの電気機器や、パイプライン用熱交換器、太陽熱利用機器、平板集熱器などの熱伝導性材料の製造に使用される。
銅に含まれる酸素（銅の精錬時に少量の酸素と混ざりやすい）は、電気伝導率に大きな影響を与える。
電気産業で使用される銅は、一般的に無酸素銅でなければなりません。また、鉛、アンチモン、ビスマスなどの不純物は、銅の結晶同士の結合を妨げ、高温脆性を引き起こし、純銅の加工に影響を与えます。
この高純度銅は一般に電気分解によって精製される。硫酸銅水溶液を電解液とし、不純物銅（粗銅）を陽極、純銅を陰極として使用する。
電流が流れると、陽極の不純物銅が徐々に溶け、陰極に純銅が析出する。こうして精製された銅の純度は99.99%に達する。
紫銅はモーター、誘導ヒーター、ハイパワー電子部品、配線端子などの短絡リングの製造にも使われる。
紫銅は家具やドア、窓、手すりなどの装飾にも使われる。
真鍮は銅と亜鉛からなる合金である。銅と亜鉛だけで構成されている場合は、普通の黄銅と呼ばれる。
鉛、錫、マンガン、ニッケル、鉛、鉄、ケイ素からなる銅合金のように、2種類以上の元素からなるものは特殊黄銅と呼ばれる。
黄銅は耐摩耗性が強い。特殊黄銅は特殊合金黄銅とも呼ばれ、高強度、高硬度、耐薬品性に優れ、切削加工に優れた機械的特性を持つ。
黄銅製のシームレス銅管は、柔らかい質感と強い耐摩耗性を持ち、熱交換器、コンデンサー、低温パイプライン、海底輸送管、板、棒、ロッド、パイプ、鋳造部品などの製造に使用できる。
黄銅中の銅の含有量は62%から68%で、塑性が強く、耐圧機器の製造に適している。
黄銅は、合金元素の種類によって普通黄銅と特殊黄銅に分類される。圧力加工に使われる黄銅は変形黄銅と呼ばれる。
(1) 普通黄銅の室温組織
通常の黄銅は銅と亜鉛の二元合金であり、亜鉛の含有量が大きく異なるため、室温での微細構造に大きな違いが生じる。
Cu-Zn二元系相図（図6）によると、黄銅の室温組織は3つのタイプに分けられる：亜鉛含有量が35%未満の黄銅は、室温でαの単相固溶体からなり、α黄銅と呼ばれる。亜鉛含有量が36%から46%の黄銅は、室温で(α+β)の二相組織からなり、(α+β)黄銅(二相黄銅)と呼ばれる。亜鉛含有量が46%から50%を超える黄銅は、室温でβ相のみの組織からなり、β黄銅と呼ばれる。
(2) 圧力加工特性
単相α黄銅（H96～H65）は延性がよく、冷間および熱間加工に耐える。しかし、単相α黄銅は鍛造などの熱間加工で中温脆性を起こしやすく、その温度範囲は亜鉛含有量によって異なり、一般に200℃～700℃である。
従って、熱間加工時の温度は700℃以上が望ましい。Cu-Zn系合金のα相領域が中温で脆くなる主な原因は、合金のα相領域にCu3ZnとCu9Znの2つの規則化合物が存在し、これらが中低温加熱中に規則変態を起こし、合金が脆くなるためである。
加えて、鉛やビスマスなどの有害な不純物が合金中に微量に存在し、粒界に分布する低融点共晶膜を形成するため、熱間加工時に粒界破壊を引き起こす。セリウムを微量添加することで、中温脆性を効果的に除去できることが、実践により示されている。
二相黄銅（H63～H59）は、電子化合物CuZnをベースとしたα相とβ固溶体からなり、β相は高温で高い延性を示すが、低温のβ'相（規則固溶体）は硬くて脆い。そのため、(α+β)黄銅は高温状態で鍛造する必要がある。
亜鉛含有量が46%～50%を超えるβ黄銅は硬くて脆く、加圧加工はできない。
(3) 機械的特性
亜鉛含有量の違いにより、黄銅の機械的特性は異なる。図7は、黄銅の機械的特性が亜鉛含有量によって変化する曲線を示している。α黄銅の場合、亜鉛含有量が増加すると、σbとδはともに連続的に増加する。(α+β)黄銅では、亜鉛含有量が約45%まで増加するまで、室温強度は連続的に増加する。
亜鉛含有量がさらに増加すると、脆いr相（Cu5Zn8化合物に基づく固溶体）が合金組織に現れ、強度が急激に低下する。(α+β)黄銅の室温塑性は亜鉛含有量の増加とともに減少する。したがって、亜鉛含有量が45%を超える銅亜鉛合金は実用的価値がない。
黄銅の耐食性、強度、硬度、被削性を向上させるために、銅亜鉛合金に少量の錫、アルミニウム、マンガン、鉄、ケイ素、ニッケル、鉛、その他の元素（一般的には1%～2%、少数で3%～4%、極稀に5%～6%まで）を添加して3元、4元、あるいは4元合金を形成し、複合黄銅、特殊黄銅と呼ばれる。
(1) 亜鉛当量係数
複合黄銅の微細構造は、黄銅中の添加元素の「亜鉛当量係数」に基づいて計算することができる。なぜなら、銅-亜鉛合金に少量の他の合金元素を添加しても、通常はCu-Zn相図のα/(α+β)相領域を左右に移動させるだけだからです。
したがって、特殊黄銅の組織は通常、亜鉛含有量を増減させた普通黄銅の組織と同等である。
例えば、Cu-Zn合金に1%のシリコンを添加した場合の微細構造は、Cu-Zn合金に10%の亜鉛を添加した場合の合金微細構造と同等である。
したがって、ケイ素の「亜鉛当量」は10である。ケイ素の「亜鉛当量係数」は最も高く、Cu-Zn系のα/(α+β)相境界を銅側に大きくシフトさせ、α相領域を大きく縮小させる。ニッケルの「亜鉛当量係数」は負の値であり、α相領域を拡大する。
(2) 特殊黄銅の特性
特殊黄銅のα相とβ相は多元素複合固溶体であり、通常の黄銅に含まれる単純なCu-Zn固溶体よりも強化効果が大きい。
亜鉛当量は同じであるが、多元素固溶体と単純な二元素固溶体の特性は異なる。従って、少量の多元素強化は合金特性を向上させる一つの方法である。
(3) 一般的に使用されているいくつかの特殊変形黄銅の組織と変形特性。
鉛の黄銅：鉛は黄銅には溶解せず、粒界に分布する遊離粒子として存在する。鉛黄銅には、微細構造によってα型と（α＋β型）の2種類がある。αの鉛黄銅は鉛の有害な影響により熱間塑性が低く、冷間変形か熱間押出ししかできない。(α+β)鉛黄銅は高温での塑性加工性に優れ、鍛造が可能である。
錫黄銅：黄銅に錫を添加すると、合金の耐熱性、特に海水中での耐食性が大幅に向上するため、錫黄銅は「海軍黄銅」とも呼ばれる。錫は銅ベースの固溶体に溶け込み、固溶体強化をもたらす。しかし、スズ含有量が増加すると、合金中に脆いr相（CuZnSn化合物）が現れることがあり、合金の塑性変形を助長しない。
したがって、錫黄銅の錫含有量は一般に0.5%～1.5%の範囲である。一般的に使用される錫黄銅には、HSn70-1、HSn62-1、HSn60-1がある。前者は高い塑性を持つα合金で、冷間および熱間加圧加工が可能である。後者の2つの合金は（α＋β）二相組織で、少量のr相が存在することが多く、室温での塑性変形性は低く、熱間状態でのみ変形を受けることができる。
マンガン黄銅：マンガンは、固体状態の黄銅への溶解度が比較的高い。1%～4%のマンガンを黄銅に添加すると、合金の塑性を低下させることなく、強度と耐食性を大幅に向上させることができる。マンガン黄銅は(α+β)ミクロ組織を持つ。一般的に使用されるマンガン黄銅にはHMn58-2があり、冷間および熱間条件下で良好な変形特性を持つ。
鉄黄銅鉄黄銅では、鉄が豊富な鉄相粒子として析出し、核生成サイトとして機能し、結晶粒を微細化し、再結晶粒の成長を防止することで、合金の機械的特性と加工特性を向上させることができる。鉄黄銅中の鉄含有量は通常1.5%以下であり、その組織は(α+β)であり、高い強度と靭性、高温での良好な塑性、冷間状態での変形性を有する。一般的に使用されているグレードはHfe59-1-1です。
ニッケル黄銅：ニッケルと銅は連続した固溶体を形成し、α相領域を大幅に拡大することができる。黄銅にニッケルを添加すると、大気中や海水中での合金の耐食性を大幅に向上させることができる。また、ニッケルは黄銅の再結晶温度を上昇させ、より微細な結晶粒の形成を促進することができる。
HNi65-5ニッケル黄銅はα単相組織で、室温で良好な塑性を示す。熱間状態でも変形させることができるが、不純物鉛の含有量を厳密に管理しなければならず、そうでなければ合金の熱間加工性は著しく劣化する。
| グレード | 化学組成 | ||||||
| キュービー | GB/JIS/UNS | 銅 | 鉛 | 亜鉛 | フェ | スナップ | 不純物合計 |
| C2501 | JIS C3501 | 60.0-64.0 | 0.7-1.7 | レム | <=0.2 | Fe+Sn<=0.4 | – |
| C3601 | JIS C3601 | 59.0-63.0 | 1.8-3.7 | レム | <=0.3 | Fe+Sn<=0.5 | – |
| C3602 | JIS C3602 | 59.0-63.0 | 1.8-3.7 | レム | <=0.5 | Fe+Sn<=1.2 | – |
| C3603 | JIS C3603 | 57.0-61.0 | 1.8-3.7 | レム | <=0.35 | Fe+Sn<=0.6 | – |
| C3604 | JIS C3604 | 57.0-61.0 | 1.8-3.7 | レム | <=0.5 | Fe+Sn<=1.2 | – |
| C3605 | JIS C3605 | 56.0-60.0 | 1.8-3.7 | レム | <=0.5 | Fe+Sn<=1.2 | – |
| C3771 | JIS C3771 | 57.0-61.0 | 1.8-3.7 | レム | Fe+Sn<=1.0 | – | |
| 360 | ASTM C36000 | 60.0-63.0 | 2.5-3.7 | レム | <=0.35 | 残留 | |
| H62 | H62/JIS C2800 | 60.5-63.5 | <=0.08 | レム | <=0.15 | – | <=0.5 |
| H65 | H65/JIS C2700 | 63.5-68.0 | <=0.03 | レム | <=0.1 | – | <=0.3 |
| H68 | H68/JIS C2600 | 67.0-70.0 | <=0.03 | レム | <=0.1 | – | <=0.3 |
| H63 | H63 | 62.0-65.0 | <=0.08 | レム | <=0.15 | – | <=0.5 |
| H90 | H90 | 88.0-91.0 | <=0.03 | レム | <=0.1 | – | <=0.2 |
| H96 | H96 | 95.0-97.0 | <=0.03 | レム | <=0.1 | – | <=0.2 |
| H62F | H62F | 60.0-63.0 | 0.5-1.2 | レム | <=0.2 | – | <=0.75 |
| HPb59-1 | HPb59-1 | 57.0-60.0 | 0.8-1.9 | レム | <=0.5 | – | <=1.0 |
| HPb58-2 | – | 57.0-59.0 | 1.5-2.5 | レム | <=0.5 | – | <=1.0 |
| グレード | 加工バーのプロパティ | 加工ワイヤーの性能 | |||||
| 州 | 引張強さ | 伸長率（%） | 硬度 | 州 | 引張強さ | 伸長率（%） | |
| HPb63-3 | Y(H) | >=490 | >=3 | – | Y(H) | 390-610 | >=3 |
| >=450 | >=8 | – | 390-600 | >=3 | |||
| >=410 | >=10 | – | 390-590 | >=4 | |||
| Y(H) | >=390 | >=10 | – | Y2(1/2h) | 570-735 | – | |
| >=360 | >=14 | – | |||||
| H62F | Y(H) | >=380 | >=12 | – | Y2(1/2h) | 390-590 | >=8 |
| 390-590 | >=10 | ||||||
| >=340 | >=15 | – | 370-570 | >=12 | |||
| 350-560 | >=15 | ||||||
| HPb59-1 HPb58-2 HPb58-3 | Y(1/2h) | >=450 | >=8 | – | Y2(1/2h) | 390-590 | – |
| >=420 | >=10 | – | 360-570 | – | |||
| >=390 | >=12 | – | Y(H) | 490-720 | – | ||
| >=370 | >=16 | – | 400-640 | – | |||
| H62 H63 | Y2(1/2h) | >=370 | >=15 | – | M(0) | >=335 | >=18 |
| >=315 | >=26 | ||||||
| >=300 | >=36 | ||||||
| Y2(1/2h) | >=410 | – | |||||
| >=355 | >=7 | ||||||
| >=335 | >=15 | ||||||
| >=335 | >=20 | – | Y1(3/4H) | 540-785 | |||
| 390-685 | |||||||
| 350-550 | |||||||
| Y(H) | 685-980 | ||||||
| 540-835 | |||||||
| 500-700 | |||||||
| H65 | Y(H) | >=390 | – | – | M(0) | >=325 | >=18 |
| >=295 | >=28 | ||||||
| >=275 | >=38 | ||||||
| Y2(1/2h) | >=400 | – | |||||
| >=375 | >=7 | ||||||
| >=350 | >=15 | ||||||
| M(0) | >=295 | >=40 | – | Y1(3/4H) | 490-735 | – | |
| 490-785 | – | ||||||
| 470-670 | – | ||||||
| Y(H) | 635-885 | – | |||||
| 490-785 | – | ||||||
| 470-670 | – | ||||||
| H68 | Y2(1/2h) | >=370 | >=15 | – | M(0) | >=355 | >=18 |
| >=395 | >=30 | ||||||
| >=275 | >=42 | ||||||
| >=315 | >=25 | – | Y2(1/2h) | >=390 | – | ||
| >=345 | >=10 | ||||||
| 310-510 | – | ||||||
| >=295 | >=30 | – | Y1(3/4H) | 490-735 | – | ||
| 345-635 | – | ||||||
| 310-510 | – | ||||||
| M(0) | >=295 | >=45 | – | Y(H) | 685-930 | – | |
| 540-835 | – | ||||||
| 490-685 | – | ||||||
| C3501 | – | – | – | – | 0 | >=295 | >=20 |
| 1/2H | 345-440 | >=10 | |||||
| H | >=420 | – | |||||
| C3601 | 0 | >=295 | >=25 | – | 0 | >=315 | >=20 |
| 1/2H | >=345 | – | >=HV95 | H | >=345 | – | |
| H | >=450 | – | >=HV130 | H | >=345 | – | |
| C3602 | F | >=315 | – | >=HV75 | F | >=365 | – |
| C3603 | 0 | >=315 | >=20 | – | 0 | >=315 | >=20 |
| 1/2H | >=365 | – | >=HV100 | 1/2H | >=365 | – | |
| H | >=450 | – | >=HV130 | H | >=450 | – | |
| C3604 | F | >=335 | – | >=HV80 | F | >=420 | – |
| C3605 | |||||||
| C3771 | F | >=315 | >=15 | – | F | >=365 | >=10 |
| 360 | Y2(1/2h) | >=450 | >=8 | – | Y2(1/2h) | 420-600 | – |
| >=410 | >=12 | – | 375-590 | – | |||
| >=390 | >=18 | – | 360-550 | – | |||
| H | >=490 | – | – | H | 520-735 | – | |
| >=450 | – | – | 440-710 | – | |||
| >=420 | – | – | 410-610 | – | |||
| H90 H96 | Y(H) | >-=265 | >=4 | – | Y(H) | 470-800 | – |
| 400-720 | – | ||||||
| >=245 | >=6 | – | 380-620 | – | |||
| M(0) | >=205 | >=35 | – | M(0) | >=315 | >=32 | |
| >=250 | >=38 | ||||||
| >=230 | >=45 | ||||||
1.1 自然界の存在形態に基づく分類
自生銅：銅の含有量は99%以上だが、埋蔵量は極めて少ない；
酸化銅鉱：これも稀少；
硫化銅鉱：銅の含有量は極めて低く、通常2～3%程度。
2. 生産工程による分類
銅精鉱：製錬前に選別された銅含有量の高い鉱石。
ブリスター銅：銅精鉱を製錬して得られる製品で、銅含有量は95～98%。
純銅：乾式製錬または電解の後に得られる99%以上の銅。乾式製錬では純度99～99.9%の純銅が得られ、電気分解では純度99.95～99.99%の純銅が得られる。
3. 主な合金元素による分類
真鍮：銅と亜鉛の合金；
青銅：銅と錫の合金など（亜鉛とニッケルの合金を除き、他の元素を加えた合金を青銅と呼ぶ）；
キュプロニッケル：銅-コバルト-ニッケル合金。
4. 製品形態による分類： 銅管、銅棒、銅線、銅板、銅条、銅棒、銅箔など。
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