さまざまな種類のプレートとシートの硬度は何ですか？

よく確立されたプレートとシートのサプライヤーとして、私はしばしば、さまざまな種類のプレートやシートの硬度について顧客からの問い合わせに遭遇します。硬度は、さまざまなアプリケーションのこれらの材料のパフォーマンス、耐久性、および適合性を決定する重要な特性です。このブログ投稿では、いくつかの一般的な種類のプレートとシートの硬度を掘り下げ、それに影響を与える要因とそれがそれらの使用にどのように影響するかを調査します。

硬度を理解する

硬度は、通常、インデント、スクラッチ、または摩耗によって、永久変形に対する材料の抵抗として定義できます。 Brinell、Rockwell、Vickersのスケールなど、硬度を測定するさまざまな方法があります。各スケールには独自の利点があり、材料の種類、厚さ、およびテストの特定の要件に応じて使用されます。

鋼板とシーツ

スチールは、プレートおよびシート業界で最も広く使用されている材料の1つです。その硬度は、その組成と熱処理によって大きく異なる場合があります。

炭素鋼

炭素鋼は、主な合金要素として炭素を含む鋼の基本的な形式です。通常、炭素含有量が0.3％未満の低炭素鋼は、比較的柔らかくて延性があります。 100〜150 Hbの範囲のブリネルの硬度があります。このタイプの鋼は、形成、溶接、機械を形成しやすく、自動車のボディパネル、一般的な製造、高強度が主要な要件ではない構造コンポーネントなどの用途に適しています。

炭素含有量は0.3％から0.6％の炭素鋼で、通常150〜250 Hbの範囲で硬度が高くなります。強度と延性のバランスを良くし、シャフト、ギア、機械の部品で一般的に使用されています。

炭素含有量が0.6％を超える高炭素鋼は、はるかに硬く、ブリネルの硬度は250〜600 hbです。多くの場合、ツール、スプリング、摩耗を切断するために使用されます - その高強度と優れた耐摩耗性のために耐性部品です。

ステンレス鋼

ステンレス鋼は耐食性で知られていますが、その硬度はグレードによっても異なります。 304や316などのオーステナイトステンレス鋼は、アニール状態で比較的柔らかく、ロックウェルの硬度は約80〜90 HRBです。しかし、それらは機能することができます - 冷たいローリングまたはその他の変形プロセスによって強化されています。作業後 - 硬化して、硬度は大幅に増加し、最大300〜400 hVに達することができます（ビッカーズの硬度）。

410や420のようなマルテンサイトステンレス鋼は熱が治療可能であり、高い硬度を達成できます。消光状態では、40〜60 HRCのロックウェルの硬度を持つことができ、カトラリー、手術器具、タービンブレードなどの高強度と耐摩耗性を必要とするアプリケーションに適しています。

アルミニウムプレートとシート

アルミニウムは、良好な耐食性と形成性を備えた軽量の金属です。アルミニウムプレートとシートの硬度は、合金と気性に依存します。

純粋なアルミニウム

純粋なアルミニウムは比較的柔らかく、ブリネルの硬度は約15〜25 Hbです。非常に延性があり、作業しやすいですが、その低強度は、高い機械的特性が必要なアプリケーションでの使用を制限します。

アルミニウム合金

アルミニウム合金は、主要な合金要素に基づいて異なるシリーズに分類されます。主な合金要素として銅を含む2000シリーズは、比較的高い硬度を達成できます。たとえば、2024 -T3アルミニウム合金のロックウェルの硬度は約40〜50 HRBです。この合金は、航空宇宙産業では、その高強度と重量比のため、構造成分のために一般的に使用されています。

マグネシウムとシリコンと合金化された6000シリーズは、その優れた形成性と中程度の強度で知られています。 6061 -T6アルミニウム合金のブリネルの硬度は約95〜100 Hbです。自動車、海洋、および一般的なエンジニアリングアプリケーションで広く使用されています。

主な合金要素として亜鉛を含む7000シリーズは、最も強力なアルミニウム合金の1つです。 7075 -T6アルミニウム合金のロックウェルの硬度は約150〜160 Hbです。航空機の翼や胴体成分など、高応力アプリケーションで使用されます。

ニッケルベースの合金プレートとシート

ニッケルベースの合金は、優れた高温度強度、耐食性、酸化抵抗で知られています。それらは、航空宇宙、化学処理、発電業界で広く使用されています。

RENE 41ニッケル合金シート

RENE 41は、沈殿 - ニッケルベースのスーパーアロイを硬化させます。高温では強度と硬度が高くなります。溶液 - 処理および老化した状態では、約40〜45 HRCのロックウェルの硬度を持つことができます。この合金は、高い温度強度とクリープ抵抗が重要であるブレード、ディスク、リングなどのガスタービンエンジンコンポーネントで一般的に使用されています。

Hastelloyのニッケル合金

Hastelloy Sは、ニッケル - モリブデン - 幅広い攻撃的な環境で優れた腐食抵抗を伴うクロム合金です。それは比較的高い硬さで、ブリネルの硬度は約200〜250 Hbです。この合金は、腐食や高温の酸化が必要な原子炉、熱交換器、配管システムなどの化学処理装置で使用されます。

硬度に影響する要因

いくつかの要因がプレートとシートの硬度に影響を与える可能性があります。

合金組成

ベースメタルに追加された合金要素の種類と量は、硬度に大きな影響を与えます。たとえば、炭素を鋼に追加すると硬度が高まり、マグネシウムとシリコンをアルミニウムに追加すると強度と硬度が向上します。

熱処理

アニーリング、クエンチング、焼き戻しなどの熱処理プロセスは、材料の微細構造、したがって硬度を変える可能性があります。アニーリングは材料を柔らかくするために使用されますが、クエンチングと抑制は硬度と強度を高めることができます。

コールドワーク

室温でのローリング、描画、鍛造などの冷たい作業は、作業を引き起こす可能性があります - 硬化。材料が変形すると、脱臼が結晶構造に導入され、それがさらなる変形、したがって硬度に対する抵抗を増加させます。

アプリケーションに対する硬度の影響

プレートとシートの硬度は、さまざまなアプリケーションでのパフォーマンスに直接影響します。

耐摩耗性

より硬い材料は一般に、耐摩耗性が高いです。たとえば、高炭素鋼およびマルテンサイトステンレス鋼は、切削工具や耐摩耗性の耐摩耗性など、部品が摩耗の対象となる用途で使用されます。

加工性

柔らかい素材は通常、機械加工が簡単です。たとえば、低炭素鋼と純粋なアルミニウムは、特別な切削工具や機械加工技術が必要になる場合がある高硬度材料よりも簡単に機械加工できます。

形成性

より柔らかい素材はより形式的です。アニール状態のアルミニウム合金とオーステナイトステンレス鋼は、ひび割れずに複雑な形に簡単に形成でき、自動車のボディパネルや建築コンポーネントなどの用途に適しています。

結論

さまざまな種類のプレートとシートの硬度は、合金組成、熱処理、およびコールドワークの影響を受ける複雑な特性です。これらの材料の硬度を理解することは、特定のアプリケーションに適した材料を選択するために不可欠です。プレートとシートのサプライヤーとして、私たちの製品の硬度やその他の特性に関する詳細な情報を提供して、情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。

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参照

• ASMハンドブックボリューム1：プロパティと選択：アイアン、鋼、および高パフォーマンス合金
• アルミニウム協会：アルミニウムの標準とデータ
• ニッケル研究所：ニッケルベースの合金技術ガイド