ブラックカーボンスチールガイド

炭素鋼は一般的に強度に優れています。引張強度は、炭素含有量と熱処理に応じて400MPaから1,200MPaの範囲です。

SteelProグループは、幅広い強度の炭素鋼を世界中のお客様に提供しています。また、お客様のプロジェクトに合わせた様々なカスタマイズオプションもご用意しています。次に、炭素鋼の耐久性の高さの理由を詳しく説明し、お客様のプロジェクトに最適な炭素鋼グレードの選び方について専門家のアドバイスを提供します。

黒炭素鋼とは何ですか?

黒炭素鋼は、寸法安定性、靭性、そして中程度の耐摩耗性で知られる中合金の空気硬化鋼です。黒炭素鋼は、精度と耐熱疲労性が重要となる打抜き金型、成形工具、プラスチック金型などに使用されます。硬化黒炭素鋼はHRC61～62を達成し、D2などの耐摩耗合金よりも優れた靭性を備えています。

SteelProグループは、UNS T30106に相当し、ASTM A681規格に準拠した黒色炭素鋼を提供しています。一般的な形状には、黒色炭素鋼の丸管、チューブ、プレートなどがあります。

黒炭素鋼の機械的性質 

以下の表は、参考として具体的な機械的特性を示しています。

黒炭素鋼の物理的特性

以下の表は、参考として主要な物理的特性をまとめたものです。

黒炭素鋼の用途

黒炭素鋼は、その強度、耐久性、そして手頃な価格から、様々な業界で広く使用されています。以下に、最も一般的な用途をいくつかご紹介します。

1. 建設とインフラ

黒炭素鋼は、建物、橋梁、支持構造物の建設に広く使用されています。高い引張強度を有するため、骨組み、鉄筋、荷重支持部材に最適です。

2. パイプラインと配管システム

黒炭素鋼は、圧力と機械的ストレスに対する耐性が高いため、水道、ガス、石油パイプラインによく使用されています。特に、高い強度と信頼性が求められる産業分野で人気があります。

3. 自動車産業

シャーシ、車軸、フレームなど、多くの車両部品は黒色炭素鋼で作られています。これは、乗用車と商用車の両方に必要な構造的完全性を提供します。

4. 製造業と重機

機械部品、産業用ツール、機器ハウジングには、過酷な動作条件下での摩耗に耐えられるため、黒色炭素鋼がよく使用されます。

5. 農業機械

鋤からトラクターの部品まで、黒色炭素鋼は耐久性と耐衝撃性が極めて重要な農具や機械で重要な役割を果たしています。

6. 造船および海洋用途

黒炭素鋼は、その強度とコスト効率の良さから、特に腐食防止が施されている場合、船体やその他の海洋部品の建造に適した材料となっています。

7. フェンスとガードレール

黒炭素鋼は、フェンス、門、高速道路のガードレールなどの屋外構造物によく使用されており、その堅牢性が大きな利点となっています。

黒炭素鋼の製造と熱処理

熱処理により、黒色炭素鋼の硬度、靭性、安定性が調整され、精密工具や耐摩耗部品などの要求の厳しい用途に適合します。

SteelPro Groupでは、お客様のご要望に合わせて、焼鈍処理、プリハードン処理、または完全処理済みの黒色炭素鋼を供給いたします。以下に熱処理工程の詳細なガイドをご紹介します。

鍛造

黒炭素鋼は900～1150℃（1650～2100°F）の温度範囲で鍛造する必要があります。鍛造によって内部応力が生じ、結晶構造が不規則になり、機械的特性が損なわれる可能性があるため、鍛造後は必ず焼鈍処理が必要です。 

アニーリング

延性を回復し、機械加工性を最適化するために、熱間加工後または再硬化前に焼鈍処理が必要です。この処理後の硬度は通常、197～229 HB の範囲です。

温度は 800 ～ 850°C (1475 ～ 1560°F) に維持する必要があります。目標温度に達したら、厚さ 25.4 mm (1 インチ) ごとに 1 時間鋼を浸し、コアと表面が均一な状態になるようにします。浸した後、鋼を炉内で 1 時間あたり 15 ～ 20°C (27 ～ 36°F) の制御された速度で冷却し、約 650°C (1200°F) に達します。この時点から、鋼を室温まで自然冷却します。 

硬化

• オーステナイト化

鋼を 815 ～ 870°C (1500 ～ 1600°F) に加熱します。鋼をこの温度で厚さ 25.4 mm (1 インチ) ごとに 30 分間保持し、完全な変形を確実にします。

• 焼き入れ

薄い部分 (<25.4 mm または 1 インチ) は、約 800°C (1475°F) で空気焼入れする必要があります。厚い部分 (≥25.4 mm または 1 インチ) は、適切な冷却速度を得るために、815 ～ 870°C (1500 ～ 1600°F) から油焼入れする必要がある場合があります。焼入れ媒体の選択により、十分な硬度を実現しながら割れを防ぐことができます。

焼き戻し

脆さを減らし、靭性を向上させるために、焼入れ直後に焼戻しが行われます。鋼は、希望する焼戻し温度まで加熱し、厚さ 25.4 mm (1 インチ) ごとに 1 時間保持する必要があります。

硬度と靭性のバランスをとるための最適な焼き戻し範囲は 150 ～ 315°C (300 ～ 600°F) です。この範囲は、中程度の靭性と耐摩耗性を必要とするほとんどの用途に適しています。より高い靭性が要求される用途では、425 ～ 540°C (797 ～ 1000°F) での焼き戻しを使用できますが、これにより硬度がわずかに低下します。 

黒炭素鋼の最適化

黒炭素鋼は、特定の用途における性能を向上させるために、熱処理中に焼入れまたは長時間の焼戻しサイクルを行った後に極低温処理を施すことができます。

• 低温処理: -196°C (-320°F) で残留オーステナイトを変換し、耐摩耗性と寸法安定性を向上させます。精密工具に最適です。
• 長期焼戻し: 複数回の焼き戻しサイクルによりオーステナイトが減少し、硬度が向上するため、コスト効率の高い代替手段となります。

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SteelPro Groupは、単に材料を提供するだけでなく、ソリューションも提供しています。棒鋼、板鋼、シート、丸鋼に至るまで、当社の黒色炭素鋼製品は、業界最高水準を満たすよう製造されています。 

当社は原材料の提供にとどまりません。熱処理、カスタム加工、表面研削、研磨など、包括的な加工サービスを通じて、お客様の用途に合わせて黒炭素鋼の潜在能力を最大限に引き出すお手伝いをいたします。

SteelPro Group なら、単に黒色炭素鋼を入手できるだけでなく、お客様の成功に尽力するパートナーも得られます。