HSLA鋼とは？ | | WIHO インダストリアル

ご存知のように、鋼の強度は炭素とマンガンの含有量の増加とともに増加し、TiまたはNbマイクロアロイ元素の添加は低炭素当量でより高い降伏強度を得ることができます。高張力低合金鋼（略してHSLA）は、少量のMn、Si、および微量のNb、V、Ti、Al、および炭素構造用鋼をベースにしたその他の合金元素を添加したエンジニアリング構造用鋼です。低合金とは、鋼の総合金元素が3％以下であり、高強度が炭素構造用鋼に比べて高いことを意味します。低合金高張力鋼は、強度が必要なエンジニアリング構造に使用でき、重量を減らし、複雑なものを必要としない橋、船、車両、高圧容器、石油およびガスパイプライン、鋼構造などの材料を節約できます処理工程は、熱処理を行わなくても、より高い強度を得ることができ、ほとんどの場合、一般的な炭素構造用鋼を置き換えることができます。

低合金高張力鋼の降伏強度は引張強度に近く、降伏強度比が高いため、降伏強度に達した後すぐに引張強度に達します。加工硬化性が悪く、変形部が変形し続けて薄肉化して破壊するため、成形性能が比較的劣ります。そのため、より高い剛性が要求される構造部品や支持部品の製造に適しています。一般的に、HSLAで製造される代表的な部品には、レール、補強材、梁、シャーシサスペンション部品などがあります。ただし、降伏強度比が高すぎて構造が脆性破壊であり、破壊中に明らかな変形がない場合は困難です。防止するため、耐震要件のある構造部品には適していません。

HSLA鋼の特徴

高張力低合金鋼合金元素は、主に、鋼の強度を向上させるために、固体容量強化、細粒強化、および析出強化を生成するために使用され、同時に、鋼の延性-脆性温度の変換を細粒強化を使用します。鋼の炭窒化物析出強化を相殺するために減少した。高張力鋼で作られたこの悪影響は、鋼の延性-脆性温度の変化であり、低温で良好な性能を維持することができます。高張力低合金鋼の主な特徴は次のとおりです。

優れた延性と靭性を備えた高い降伏限界

低合金高張力鋼の最大の特徴は、その高強度です。熱間圧延または正規化の条件下では、HSLA鋼は一般に対応する炭素工学構造用鋼よりも30％〜50％高いため、大きな荷重に耐えることができます。大規模なエンジニアリング構造自体の重量は、多くの場合、負荷の重要な部分になります。鋼の強度の増加は、コンポーネントの重量を大幅に削減し、他の負荷に耐える能力をさらに向上させ、エンジニアリングコンポーネントのコンパクトさを大幅に向上させ、原材料の消費とコストを削減します。

HSLA鋼の伸びは15％から23％の範囲であり、衝撃吸収エネルギーは室温で> 34 Jであり、優れた塑性と耐衝撃性を備えているため、衝撃での脆性破壊の発生を回避でき、冷間曲げ、溶接そして他の処理はより簡単です。さらに、HSLAは脆性転移温度が低いため、寒冷地で使用されるエンジニアリングコンポーネントや、車両、船舶、海上石油プラットフォーム、船舶、橋などの輸送車両に役立ちます。

良好な溶接性能と耐大気腐食性

エンジニアリング構造鋼は、良好な溶接性が要求されます。HSLA鋼は、炭素含有量と合金元素含有量が低く、可塑性が高く、溶接領域に急冷構造と亀裂を生成するのが容易ではなく、Ti、Nb、Vまた、溶接領域での粒子の成長を抑制します。そのため、ほとんどの鋼は良好な溶接性能を備えており、通常、溶接後に熱処理を行う必要はありません。ほとんどのエンジニアリング構造は、大気または海洋環境で使用されます。低合金高張力鋼に少量のCu、Ni、Cr、Pおよびその他の元素を添加すると、大気、海水、および土壌の腐食に対する耐性を効果的に向上させることができます。たとえば、0.2％-0.5％の銅、0.05％-0.1％のリンとアルミニウムは、鋼の耐食性を大幅に向上させることができ、銅とリンを同時に添加する効果が最も優れています。

HSLA鋼が航空機用途で使用されるのはいつですか？

AISI 4340は、低合金超高張力鋼の最も初期の典型的なグレードです。米国は4340年代半ばから、焼戻し温度を下げて鋼の引張強度を1940〜1600MPaまで上げることにより、1900鋼の開発を開始しました。 1955年に鋼4340がF-104航空機の着陸装置に使用され始めました。の引張強さアイシ4130、4140、4330、または4340鋼を低温で焼入れ焼戻し処理すると、すべて1500MPaを超える可能性があり、ノッチ衝撃靭性が高くなります。

低合金超高張力鋼の焼戻し脆性を抑えるために、300年に国際ニッケル株式会社によって1952M鋼が開発されました。焼戻し温度（1〜2℃）を上げるために260〜315％のシリコンが鋼に添加されました。）そしてマルテンサイトの焼戻し脆性を抑制するため。 300M鋼は、1966年以来、航空機の着陸装置に広く使用されています。F-15、F-16、DC-10、MD-11などの軍用戦闘機はすべて300M鋼を使用しています。また、ボーイング747などの民間航空機の着陸装置やボーイング767型機のウイングラペル、スラットパイプも300M鋼を使用しています。

4340や300M鋼などの低合金超高張力鋼は強度は高いものの、破壊靭性や耐応力腐食性が低く、航空機への応用が制限されています。 AISI 6に基づくD4340AC鋼は、ミサイルエンジンのハウジングや航空機の構造に広く使用されています。 1970年代半ばまでに、D6ACは徐々に他の合金構造用鋼に取って代わり、固体ロケットエンジンのハウジング、着陸装置、および翼軸用の特殊鋼になりました。