炭素鋼とステンレス鋼：主な違い

I.鋼の合金元素

スチール

鋼とは、炭素含有量が質量比で0.02%から2.04%の範囲にある鉄合金の総称である。鋼の化学組成は大きく異なることがある。炭素のみを含む鋼は炭素鋼または普通鋼と呼ばれる。

しかし、実際の生産では、マンガン、ニッケル、バナジウムなど、鋼の用途に応じて異なる合金元素が使われることが多い。

性能と用途に基づいて、構造用鋼、工具鋼、特殊性能鋼にさらに分けられる。

カーボン

すべての鋼に存在する炭素は、最も重要な硬化元素である。鋼の強度を高めるのに役立ちます。工具鋼は通常、0.6%以上の炭素を持つことが望まれ、高炭素鋼としても知られています。

クロム

クロムは耐摩耗性、硬度、そして最も重要な耐食性を高める。13%以上のクロムを持つ鋼はステンレス鋼とみなされる。とはいえ、適切なメンテナンスを行わなければ、どの鋼材も錆びる可能性がある。

マンガン

マンガンは、結晶粒組織の形成を助け、靭性、強度、耐摩耗性を高める重要な元素である。熱処理や圧延工程で鋼を脱酸するために使用される。

マンガンはほとんどの食品に含まれている。 鋼種 A-2、L-6、CPM 420Vを除き、ナイフとハサミに使用。

モリブデン

炭化物形成剤として、モリブデンは鋼が脆くなるのを防ぎ、高温での鋼の強度を維持する。多くの鋼に含まれている。

空気硬化鋼（A-2、ATS-34など）は常に1%以上のモリブデンを含み、空気中で硬化する。

ニッケル

ニッケルは強度、耐食性、靭性を維持する。L-6、AUS-6、AUS-8に含まれる。

シリコン

ケイ素は強度を高める働きがある。マンガンと同様、鋼の強度を維持するために鋼の製造工程で使用される。

タングステン

タングステンは耐摩耗性を高める。高速度鋼を製造するには、クロムやマンガンを適切な比率で混合する。高速度鋼M-2は、かなりの量のタングステンを含んでいます。

バナジウム

バナジウムは耐摩耗性と延性を高める。バナジウムの炭化物は、以下の製造に使用される。 棒鋼.M-2、バスコウェア、CPM T440V、420VAなど、多くの種類の鋼がバナジウムを含んでいる。

BG-42とATS-34の主な違いは、前者のバナジウム含有量である。

II.鋼鉄の種類

(1) 普通鋼

   a.炭素構造用鋼：

(a) Q195；
(b) Q215 (A, B)；
(c) Q235 (A、B、C）；
(d) 問255（A、B）；
(e) Q275.

   b.低合金構造用鋼

   c.特定の目的のための一般的な構造用鋼材

(2)高級鋼（高級鋼を含む）

a.構造用鋼：

(a) 高品質の炭素構造用鋼；

(b) 構造用合金鋼；

(c) バネ鋼；

(d) 快削鋼；

(e) 軸受鋼;

(f) 特定の目的のための高品質の構造用鋼。

b.工具鋼：

(a) 炭素工具鋼；

(b) 合金工具鋼；

(c) 高速度工具鋼。

c.特殊性能鋼：

(a) 耐酸性ステンレス鋼；

(b) 耐熱鋼；

(c) 電気暖房 合金鋼;

(d) 電気スチール；

(e) 高マンガン耐摩耗鋼。

III.炭素鋼とは何か？

メイン 鋼の機械的性質 は炭素含有量に依存する。多量の合金元素を含まない鋼は、普通炭素鋼または炭素鋼と呼ばれることがある。

炭素鋼は普通炭素鋼としても知られ、炭素含有量（WC）が2%未満の鉄-炭素合金を指す。

炭素に加え、炭素鋼には一般に少量のケイ素、マンガン、硫黄、リンが含まれている。

炭素鋼はその用途により、炭素構造用鋼、炭素工具鋼、快削構造用鋼の3種類に分類される。炭素構造用鋼はさらに建築構造用鋼と機械構造用鋼に分けられる。

製錬方法によって、炭素鋼は平炉鋼、転炉鋼、電炉鋼に分けられる。

脱酸方法によって、炭素鋼は沸騰鋼（F）、殺鋼（Z）、半殺鋼（b）、特殊殺鋼（TZ）に分類される。

ベース 炭素含有量炭素鋼は、低炭素鋼（WC ≤ 0.25%）、中炭素鋼（WC 0.25%-0.6%）、高炭素鋼（WC > 0.6%）に分類される。

リンと硫黄の含有量に基づいて、炭素鋼は普通炭素鋼（より高いリンと硫黄含有量）、高品質炭素鋼（より低いリンと硫黄含有量）、優れた高品質鋼（さらに低いリンと硫黄含有量）、および特別な高品質鋼に分けることができます。

一般に炭素鋼は、炭素含有量が増加すると硬度と強度が向上するが、延性は低下する。

IV.ステンレス・スチールとは？

ステンレス鋼は耐酸鋼とも呼ばれ、大きく分けてステンレス鋼と耐酸鋼の2つから構成されている。簡単に言えば、大気腐食に耐える鋼をステンレス鋼と呼び、化学媒体の腐食に耐える鋼を耐酸鋼と呼ぶ。ステンレス鋼は、60%以上の鉄をベースに、クロム、ニッケル、モリブデンなどの合金元素を加えた高合金鋼である。

鋼が12%以上のクロムを含む場合、大気中や希硝酸中での腐食や錆に強い。これは、クロムが鋼の表面に強固に付着したクロム酸化皮膜を形成し、腐食から効果的に保護できるからである。ステンレス鋼のクロム含有量は一般的に14%以上であるが、ステンレス鋼が全く錆びないわけではない。

沿岸地域や大気汚染のひどい場所では、大気中に塩化物イオンが多量に含まれるため、ステンレス鋼の表面に錆が発生することがある。しかし、このような錆は表面に限られ、ステンレス鋼の内部マトリックスを腐食することはない。

一般的に、クロム含有量（Wcr）が12%を超える鋼は、以下のような特性を示します。 ステンレス鋼の特徴.ステンレス鋼は、熱処理後の微細構造によってさらに5つのカテゴリーに分類することができる：フェライト系ステンレス鋼、 マルテンサイト系ステンレス鋼オーステナイト系ステン レス鋼、オーステナイト・フェライト系（二相 鋼）ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼。

ステンレス鋼は一般に、そのマトリックス構造に基づいて分類される：

フェライト系ステンレス鋼： 12%～30%のクロムを含有。耐食性、靭性 溶接性 はクロム含有量の増加に伴い改善する。塩化物応力腐食割れに対しては、他のステンレス鋼よりも優れた耐性を示す。

オーステナイト系ステンレス鋼： 18%以上のクロムと約8%のニッケル、少量のモリブデンを含む、 チタン窒素などの元素を含む。優れた総合特性を持ち、様々な媒体中で耐食性を発揮する。

オーステナイト・フェライト系 (二相) ステンレス鋼： オーステナイト系とオーステナイト系の長所を併せ持つ。 フェライト系ステンレス鋼そして超可塑性を示す。

マルテンサイト系ステンレス鋼： 強度は高いが、延性と溶接性に劣る。

V. 炭素鋼とステンレス鋼の比較

色： ステンレス鋼はクロムとニッケルを多く含み、銀のような外観を呈する。炭素鋼は主に炭素と鉄から成り、その他の成分は少ない。 金属元素鉄の色が濃くなる。

表面の質感： ステンレス鋼は、他の金属元素の含有量が多いため、表面が滑らかである。鉄と炭素を多く含む炭素鋼は表面が粗く、ステンレス鋼の滑らかさに欠ける。

磁気： 炭素鋼は表面に磁性があり、磁石に引き付けられる。ステンレス鋼は、通常の状態では一般的に非磁性であり、磁石に引き寄せられることはない。

炭素含有量： 炭素鋼の機械的特性は炭素含有量に左右され、炭素含有量は2%未満で、一般的に合金元素はあまり添加されない。対照的に、ステンレス鋼は耐食性を維持するため、炭素含有量が比較的低く、通常1.2%を超えない。

合金含有量： 炭素鋼は、ケイ素、マンガン、硫黄、リンなどの合金元素を少量含む。ステンレス鋼は合金元素の含有量が多く、主にクロムとニッケルが12%を超える。

耐食性： 炭素鋼は合金含有量が少なく、耐食性は弱い。ステンレス鋼は、クロムとニッケルの含有量が多く、耐食性が強い。

炭素鋼とステンレス鋼の違いは、主に耐食性にある。しかし、優れた特性を持つステンレス鋼は、他の鋼種では代替できない機能を実用的に発揮する。

例えば、耐熱ステンレス鋼や優れた表面特性を持つステンレス鋼の一部は、装飾材料として広く使用されている。

さらに、ステンレス鋼の卓越した機械的特性は、さまざまな製造分野で不可欠なものとなっている。

普通鋼は炭素鋼とも呼ばれ、鉄と炭素の合金である。炭素含有量によって低炭素鋼、中炭素鋼、鋳鉄に分類される。

一般に、炭素含有量が0.2%未満の鋼は低炭素鋼と呼ばれ、軟鉄または純鉄とも呼ばれる。炭素含有量が0.2～1.7%の鋼は鋼と呼ばれ、炭素含有量が1.7%以上の鋼は銑鉄と呼ばれる。

1.クロム含有量が12.5%以上の鋼は、外部媒体（酸、アルカリ塩）による腐食に対して高い耐性を持つため、ステンレス鋼と呼ばれる。

ステンレス鋼は、鋼の内部構造によって、マルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系、フェライト-オーステナイト系、析出硬化系に分けられ、国家規格GB3280-92で規定されているものは全部で55種類ある。

日常生活では、オーステナイト系ステンレス鋼（ニッケルステンレスと呼ぶ人もいる）やマルテンサイト系ステンレス鋼（「ステンレス鉄」と呼ぶ人もいるが、これは科学的に間違っており、誤解を招きやすい）をよく目にする。

オーステナイト系ステンレ ス鋼の代表的な鋼種には、0Cr18Ni9、または 「304」、1Cr18Ni9Tiなどがある。ハサミやナイフの製造に使用されるマルテンサイト系ステンレス鋼には、主に2Cr13が含まれる、 3Cr136Cr13、7Cr17など。

2.これら2種類のステンレス鋼の組成の違 いにより、金属内部の微細構造が異なる。

3.オーステナイト系ステンレス鋼は、クロムとニ ッケルの含有量が高いため(約18%のクロムと 4%以上のニッケル)、オーステナイト内部 構造を示す。

この構造は非磁性であり、磁石に引き寄せられることはない。ステンレスパイプ、タオル掛け、カトラリー、コンロなどの装飾材によく使われる。

4.マルテンサイト系ステンレス鋼は、ナイフやハサミの製造に使用される。切削工具は鋭利でなければならないため、一定の硬度を持たなければならない。

この種のステンレス鋼は、熱処理を施して内部構造を変化させ、硬度を高めなければならない。 切削工具.

しかし、この種のステンレス鋼は、焼戻しマルテンサイト内部構造を持ち、磁性を持つ。

したがって、磁性によってステンレス鋼かどうかを単純に判断することはできない。

VI. ステンレスシームレスパイプと炭素鋼シームレスパイプの比較

ステンレス鋼シームレスパイプと炭素鋼シームレスパイプの違いは、主にこの2種類の鋼の設計ルールの違いにある。その違いは次のようにまとめられる：

まず、ステンレス鋼は冷間加工中に加工硬化と 呼ばれる現象により硬化する。例えば、曲げ加工では異方性を示し、横方向と縦方向で性質が異なる。

冷間加工による強度の増加は、安全率を高めるために利用することができ、特に、曲げ部分が総面積に比べて小さい場合には、その増加は無視できるほど小さくなる。

第二に、ステンレス鋼の応力-ひずみ曲線は、 炭素鋼のそれとは異なる。ステンレス鋼の弾性限界は降伏応力の約50%であり、標準的な規定では、中炭素鋼の降伏応力よりも低い。

最後に、ステンレス鋼には明確な降伏点がない。その代わり、降伏応力は一般的にσ0.2で表され、等価値とみなされます。

VII. 鋼の熱処理と機械的性能指標

熱処理 は、加熱と冷却を利用して金属の物理的特性を操作するプロセスである。熱処理によって、鋼の微細構造を特定の物理的要件を満たすように改善することができる。

この工程で得られる特性には、靭性、硬度、耐摩耗性などがある。これらの特性は、焼き入れ、焼き戻しなどの熱処理技術によって得られる、 アニールそして表面硬化。

硬化焼き入れとも呼ばれ、金属を適切な温度まで均一に加熱した後、水または油に急速に浸漬して急冷するか、空気中または凍結領域で冷却して所望の硬度にする。

焼き戻し 鋼は急冷によって引き起こされる応力のために脆くなり、破壊しやすくなるため、硬化後に必要である。

このもろさを取り除くために、鋼を適切な温度または色に再加熱し、その後急冷することで焼き戻しが行われる。

この工程は鋼の硬度をわずかに低下させるが、靭性を高め、もろさを軽減する。

アニーリング を排除するために使用される方法である。 内部応力 鋼を均質化する。この工程では、鋼材を臨界温度以上に加熱した後、乾燥灰、石灰、石綿の中に入れたり、炉内に密閉してゆっくりと冷却する。

硬度 とは、外部物体による貫通に抵抗する材料の能力のことである。一般的な試験方法 鋼の硬度 ヤスリの跡の深さが硬さの度合いを示す。

しかし、この方法は精度が高くない。現代の硬さ試験は、一般的に硬さ試験機を用いて行われる。ロックウェル硬さ試験は、最も一般的に用いられる試験のひとつです。

ロックウェル硬度計は、ダイヤモンド圧子の金属への侵入深さを測定するもので、侵入が深いほど硬度が低くなる。貫入の深さはダイヤルから正確に読み取ることができ、この読み取り値をロックウェル硬度数値と呼ぶ。

鍛造 は、金属をハンマーで叩いて成形するプロセスである。鋼を鍛造温度まで加熱すると、鍛造、曲げ、絞り、成形が可能になる。ほとんどの鋼は、明るい桜色に加熱すると鍛造しやすくなる。鍛造温度を上げる一般的な方法のひとつは 鋼の硬度 はクエンチングによるものだ。

脆さ とは、金属が割れやすい性質を指す。例えば鋳鉄は非常にもろく、落としただけでひびが入ることもある。脆さと硬さの間には密接な関係があり、一般的に硬度の高い材料は脆さも高い。

延性 (展性とも呼ばれる）とは、外力を受けても破断せずに永久的に変形する金属の能力を指す。延性のある金属は細いワイヤーに引き抜くことができる。

弾力性 金属が外力を受けて変形し、その力を取り除くと元の形状に戻る性質を指す。バネ鋼は高弾性材料である。

可鍛性 別名 偽造性これは金属の延性または軟らかさの別の表現である。可鍛性とは、ハンマーで叩いたり圧延したりしても、金属が破断せずに変形する性質のこと。

タフネス 金属が振動や衝撃に耐える能力のこと。靭性は脆さの反対である。