熱間圧延鋼と冷間圧延鋼の比較：説明

熱間圧延と冷間圧延は鉄鋼製造において重要な工程であり、それぞれが最終製品に明確な特性を与えます。これらの方法は、鋼部品の微細構造、機械的特性、表面仕上げに大きな影響を与えます。

熱間圧延：
このプロセスでは、再結晶温度（通常900℃以上）以上の温度で鋼を変形させる。熱間圧延は、その効率性と大量処理能力により、様々な鋼材を製造する主要な方法となっている。熱間圧延は内部応力を低減し、延性を向上させ、より均一な結晶粒組織を形成します。

冷間圧延：
鋼の再結晶温度以下で行われる冷間圧延は、より厳しい公差、優れた表面仕上げ、強化された機械的特性を持つ鋼の製造に使用されます。冷間圧延は、特に薄鋼板製品や精密な寸法管理が重要な製品に適しています。

製品固有の圧延用途：

1.線材：

• 直径の範囲：5.5～40mm、コイル生産
• 主に熱間圧延
• その後、冷間引抜加工を施すことで、さらなる小径化と特性向上を図ることができる。

2.鋼棒：

• 一般に熱間圧延
• 例外：精密な寸法を必要とする高光沢材
• 鍛造品には特徴的な表面模様が見られる

3.帯鋼：

• 熱間圧延と冷間圧延の両方が可能
• 冷間圧延ストリップは一般的に薄く、表面仕上げが良い。

4.鋼板：

• 冷間圧延板：一般に薄く、自動車のボディパネルなどの用途に使用される。
• 熱間圧延された中厚板：冷間圧延と同様の板厚を持つが、表面は異なる特性を持つ。

5.アングル鋼：

• 構造用プロファイルのため、熱間圧延のみ

6.鋼管：

• 溶接タイプ（熱間圧延）とシームレスタイプ（冷間引抜き）の2種類に大別される。
• 冷間引抜による寸法精度と表面仕上げの向上

7.U形鋼およびH形鋼（構造用断面）：

• 熱間圧延により、必要な形状と機械的特性を実現

8.鉄筋（Reinforcing Bar）：

• コンクリート補強に必要な強度と延性を与えるために熱間圧延される。

熱間圧延の定義

熱間圧延：

常温のインゴットやビレットは、変形や加工に非常に強い。そのため、通常は1100～1250℃に加熱してから圧延する。

熱間圧延の仕上げ温度は通常800～900℃である。圧延後、鋼材は一般的に空冷され、これは効果的に焼ならし熱処理をシミュレートします。

熱間圧延は、ほとんどの鋼材を加工するための主要な方法である。

熱間圧延鋼は高温のため、表面に酸化皮膜が形成される。このスケールはある程度の耐食性をもたらし、屋外での保管を可能にする。しかし、表面の仕上げが粗くなり、寸法にばらつきが生じます。

光沢のあるきれいな表面、正確な寸法、より高い機械的特性を必要とする用途では、鋼材はさらなる加工を受けなければなりません。これには、熱間圧延による半製品の製造と、その後の冷間圧延による最終製品の製造が含まれます。

熱間圧延の利点：

• 高い生産率と収量
• 多様な用途要件に対応するため、さまざまな断面形状を形成する能力
• 既存の保護膜の保全

冷間圧延：

冷間圧延は鋼材の大幅な塑性変形を可能にし、降伏強度とその他の機械的特性を向上させる。

冷間圧延の利点：

• 優れた表面仕上げと寸法精度
• 加工硬化による機械特性の向上
• より厳しい公差と平坦度の向上

冷間圧延鋼の欠点：

1. 残留応力：成形時に熱可塑性圧縮がないにもかかわらず、断面には残留応力が残る。この残留応力は、鋼材の全体的な特性にも局所的な特性にも影響を及ぼします。
2. 断面特性：冷間圧延鋼材は一般的に開放断面であるため、ねじり剛性が低下します。そのため、曲げ時にねじれやすく、圧縮荷重がかかると座屈しやすくなります。
3. 厚みの制限：冷間圧延鋼材は一般に、熱間圧延鋼材に比べ肉厚が薄い。さらに、冷間圧延材のコーナー部は、熱間圧延材のような増肉効果がないため、局所的な集中荷重に耐える能力が低下する可能性があります。
4. コスト：冷間圧延は、熱間圧延よりも加工工程が増え、エネルギーが必要となるため、一般に割高となる。

冷間圧延の定義

冷間圧延とは、鋼材をローラーの圧力でプレスし、常温で形状を変化させることである。

この工程は板を加熱することができるが、それでも冷間圧延と呼ばれる。

具体的には、冷間圧延は、熱間圧延された圧延材を、冷間圧延された圧延材で圧延する。 スチールコイル を原料とし、酸洗いにより酸化した表皮を除去した後、プレス加工を行う。完成品は圧延しにくい。

一般に、亜鉛メッキ鋼やカラー鋼のような冷間圧延鋼は、焼鈍する必要があるため、可塑性と伸び率が良く、自動車、家電、金物産業で広く使用されている。

冷間圧延シートの表面はある程度の仕上げが施されており、酸洗いによって滑らかさを感じる。

一般的に、熱間圧延板の表面平滑性は要件を満たさないため、熱間圧延鋼板を冷間圧延する必要がある。熱延鋼板の最小板厚は通常1.0mmですが、冷間圧延では0.1mmに達することもあります。

熱間圧延は結晶化温度以上の圧延工程であり、冷間圧延は結晶化温度未満の圧延工程である。

冷間圧延鋼の形状変化は連続的な冷間変形であり、この冷間硬化によって硬質圧延コイルの強度、硬度、靭性が低下する。

エンドユーザーにとっては、冷間圧延はプレス性能を劣化させるため、単純な変形部品に適している。

メリット：

鋼の結晶粒を微細化し、組織欠陥を除去し、インゴットの鋳造組織を破壊することができる。その結果、鋼組織が緻密化し、機械的特性が向上する。

この改善は主に圧延方向に反映されるため、鋼はある程度等方的ではなくなった。注湯中に形成された気泡、亀裂、空隙も、高温高圧下で溶接することができる。

デメリット：

1. 熱間圧延後、 非金属 鋼材内部の介在物（主に硫化物、酸化物、珪酸塩）を薄くスライスして成層させる。

鋼材の厚さ方向の積層は大きな影響を受け、溶接収縮による層状裂けが発生することがある。溶接収縮による局部ひずみは降伏点ひずみの数倍に達することが多く、荷重によるひずみよりもはるかに大きい。

1. 不均一な冷却による残留応力。

残留応力 は、外力を加えずに材料に残留する内部自己平衡応力である。熱間圧延された様々な断面の形鋼にはこのような残留応力があり、普通断面鋼の断面寸法が大きいほど、残留応力は大きくなる。 残留応力.

残留応力は自己バランス型とはいえ、外力下での鉄鋼部品の性能に何らかの影響を及ぼす。例えば、変形、安定性、疲労などが悪影響を及ぼします。

冷間圧延と熱間圧延の違いは、主に圧延工程の温度である。

「冷間圧延」は室温で行われ、「熱間圧延」は高温で行われる。

金属から見ると、冷間圧延と熱間圧延の境界は再結晶温度によって区別されるべきである。

冷間圧延は再結晶温度より低い温度で行われ、熱間圧延は再結晶温度より高い温度で行われる。

鋼の再結晶温度は450～600℃である。

熱間圧延鋼と冷間圧延鋼の比較

熱間圧延鋼と冷間圧延鋼の比較

外観と表面品質

冷間圧延鋼材は、熱間圧延鋼材に比べ、加工工程が増えるため、優れた表面品質を示します。通常、室温で行われる冷間圧延工程では、表面の欠陥が大幅に減少し、寸法公差が厳しくなり、より滑らかな仕上がりになります。その結果、表面粗さが低くなり、外観がより美しくなります。

高品質な塗装や仕上げを必要とする用途では、一般的に冷間圧延鋼板が好まれます。その優れた表面特性により、塗装の密着性が向上し、均一な外観が得られます。

熱間圧延鋼の表面状態には、主に酸洗鋼と無酸洗鋼の2種類がある。酸洗熱延鋼は、熱間圧延中に形成されたミルスケール（酸化鉄層）を除去する酸処理工程を経て、きれいな金属表面になります。非酸洗熱延鋼板は、黒く酸化した表面層を保持し、青灰色または黒っぽい皮膜として現れることがある。

酸洗していない熱延鋼板の酸化皮膜は、初期にはある程度の耐食性を発揮するが、適切に保護されなかったり、悪環境下で保管されたりすると、錆びが加速される可能性がある。

パフォーマンス

熱間圧延鋼材と冷間圧延鋼材の機械的特性は、一般的なエンジニアリング用途では同等と見なされることが多いものの、特定の用途では顕著な違いがあります。

冷間圧延鋼は一般的に、熱間圧延鋼に比べ降伏強度がわずかに高く、表面硬度が高い。これは、冷間圧延工程で生じる加工硬化によるものです。これらの特性向上の程度は、冷間加工の程度と、焼鈍などのその後の熱処理によって異なります。

焼鈍後でも、冷間圧延鋼は一般的に同等 級の熱間圧延鋼よりも高い強度を維持する。これは、より微細な結晶粒組織と冷間加工によって誘発される残留応力に起因する。

精密な機械的特性を必要とする用途では、これらの違いを考慮し、特定の性能要件に基づいて適切な材料を選択することが極めて重要です。

成形性

鋼材の成形性は、その機械的特性と表面特性の両方に影響されます。冷間圧延鋼材と熱間圧延鋼材の機械的特性は類似していますが、冷間圧延鋼材の優れた表面品質は、多くの用途でより優れた成形性をもたらします。

冷間圧延鋼の滑らかな表面は、成形作業中の摩擦を減少させ、より一貫した結果をもたらし、より複雑な形状を達成できる可能性があります。これは、深絞り、曲げ、スタンピングなどの加工において特に有利です。

しかし、冷間圧延鋼に存在する加工硬化は、焼鈍された熱間圧延鋼に比べて成形性を制限する場合があることに注意することが重要です。極端な成形性が要求される場合、最適な結果を得るためには、応力除去または完全焼鈍した冷延鋼が必要になることがあります。

成形加工がそれほど厳しくない用途では、冷間圧延鋼と熱間圧延鋼の成形性の違いはそれほど顕著ではないかもしれず、コストや入手可能性などの要因が材料選択においてより重要な役割を果たすかもしれない。