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鋼に与える元素の作用

鉄は色々な元素を添加することにより色々な性質を持たせう事ができます。


鋼の元素の作用

A:5大元素 C、Si、Mn、P、Sの5つの元素は、普通鋼の性質を決める重要な元素です。これら5つの元素は、ミルシート(材料試験証明書)にも含有量が必ず記載されています。

/ 炭素 (C): 鋼にとってはなくてなならない大切な元素です。硬さ、強さを増す元素です。
          C 1%に付き、引張強さを約100kgf/mm2(10MPa)増します。

/ 珪素 (Si): 炭素と同様に硬さ、強さを増す元素です。
          Si 1%に付き、引張強さを約10kgf/mm2(1MPa)増します。

/ マンガン (Mn): 焼入れを高める元素です。値段が安い割には効果があります。
             鋼に強靭性を与えます(高張力鋼にはMnが1.2~1.5%含まれています)。

/ 燐 (P): 鋼にとっては有害な元素です。冷間脆性(低温時に鋼の強度を低下(脆く))の原因となります。偏析しやすいので、少ないほど良いです。

/ 硫黄 (S): 燐と同様に鋼にとっては有害な元素です。熱間脆性(赤熱状態で鋼の強度を低下させる)の原因となります。通常0.03%以下になるようにJISで決められています。
          硫黄快削鋼は、硫黄の量は多いですが、Mnを添加してMnS化合物にして、脆性防止と切削性の向上を図っています。



ここからは、合金鋼として、機械的性質や防錆性を向上させたりする元素を説明します。

/ クロム (Cr): 焼入性を高めます。浸炭を促進させる効果があります。値段が安いので広く使用されます。さらに磨耗にも強くなったり、錆び難くなったりするので、軸受鋼(SUJ)やステンレス鋼(SUS)などに添加されます。

/ モリブデン (Mo):鋼の焼入性を増加させる第一線級の元素です。高温で結晶粒の粗大化をを防ぎ、高温での引張強さを増大します。

/ ニッケル (Ni):鋼のねばさ(耐衝撃性、靭性)を増加させる元素。

/ バナジウム (V):

/ タングステン (W):

/ ボロン (B):

/ チタニウム (Ti):

/ 銅 (Cu):

/ コバルト (Co):

/ アルミニウム (Al):
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 出光興産から資金援助を受けた大学の研究室でよく論文が発表されていた時代を思い浮かべます。
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