スチールには、さまざまな幾何学的形状の金属板、プレート、バー、梁、パイプ、そしてもちろん鋼のCNC加工で使用される固体原材料のさまざまな形があります。スチールは非常に多くのアプリケーションや非常に多くの産業で使用されているため、さまざまな種類の鋼を持つことは理にかなっています。しかし、ステンレス鋼と低炭素鋼の違いは何ですか？無料の機械加工とツールスチール？この記事では、多くの種類の加工鋼と、CNCプロセススチールタイプについて学習します。
スチールとは何ですか？
鋼は、鉄および炭素合金の広い用語です。炭素含有量（0.05％〜2％の重量）と他の元素の添加により、鋼の特定の合金とその材料特性が決定されます。他の合金要素には、マンガン、シリコン、リン、硫黄、酸素が含まれます。炭素は鋼の硬度を同時に増加させると、耐食性または作業性を改善するために他の要素を追加できます。マンガンの含有量は通常、鋼の脆性を低下させ、その強度を高めるために（少なくとも0.30％から1.5％）高くなります。
鋼の強度と硬度は、その最も人気のある特性の1つです。この材料は、重くて繰り返される負荷の下で長時間使用できるため、建設および輸送用途に鋼鉄を適したものにすることです。一部の鋼合金、すなわちステンレス鋼品種は耐食性であり、極端な環境で機能する部品に最適な選択肢になります。
ただし、この強度と硬度は、加工時間を延長し、ツールの摩耗を増加させます。スチールは高密度の材料であり、特定のアプリケーションには重すぎます。ただし、鋼は強度と重量の比率が高いため、製造で最も一般的に使用される金属の1つです。製造プロセスでは、原料のステンレス鋼を頻繁に使用します。
メタルアクセサリー鋳造部品.
スチールタイプ
多くの種類のスチールについて説明しましょう。鋼として、炭素を鉄に追加する必要があります。ただし、炭素の含有量は異なり、パフォーマンスの大きな変化につながります。炭素鋼は通常、ステンレス鋼以外の鋼を指し、4桁のグレードの鋼鉄で識別されます。より広く言えば、それは低炭素鋼、中炭素鋼、または高炭素鋼です。
低炭素鋼：0.30％未満の炭素含有量（重量）
中炭素鋼：0.3-0.5％の炭素含有量
高炭素鋼：0.6％以上
鋼の主な合金要素は、4桁のグレードの最初の数字で表されます。たとえば、1018などの1xxxスチールは、主要な合金要素として炭素を持ちます。 1018鋼には、0.14-0.20％の炭素と少量のリン、硫黄、マンガンが含まれています。この汎用合金は、ガスケット、シャフト、ギア、ピンの機械加工に一般的に使用されます。
処理しやすいグレードの炭素鋼は、チップを小さな断片に分割するために再リンと再リン処理の治療を受けます。これにより、長いまたは大型チップが切断中にツールに絡み合っているのを防ぎます。機械加工可能な鋼は処理時間を高速化できますが、延性や耐衝撃性を低下させる可能性があります。
ステンレス鋼
ステンレス鋼には炭素が含まれていますが、約11％のクロムも含まれており、材料の耐食性が増加します。より多くのクロムは錆が少ないことを意味します！ニッケルを追加すると、錆耐性と引張強度が向上する可能性があります。さらに、ステンレス鋼は耐熱性が良好であり、極端な環境での航空宇宙やその他の用途に適しています。
金属の結晶構造によると、ステンレス鋼は5つのタイプに分けることができます。 5つのタイプは、オーステナイト、フェライト、マルテンサイト、デュプレックス、沈殿硬化です。ステンレス鋼のグレードは、4桁ではなく3桁で識別されます。最初の数字は、結晶構造と主要な合金要素を表します。
たとえば、300シリーズのステンレス鋼はオーステナイトクロムニッケル合金です。 304ステンレス鋼は最も一般的なグレードで、クロム含有量が18％でニッケル含有量が8％であるため、18/8とも呼ばれます。 303ステンレス鋼は、304ステンレス鋼の無料の機械加工バージョンです。硫黄を添加すると、腐食抵抗が減少するため、303型ステンレス鋼は304型よりも錆びやすいです。
ステンレス鋼は、幅広い産業で使用できます。タイプ316ステンレス鋼は、適切な加工後、機械やパイプラインのバルブ部品などの医療機器に使用できます。 316ステンレス鋼は、ナッツやボルトの加工にも使用されており、その多くは航空宇宙および自動車産業で使用されています。 303ステンレス鋼は、飛行機や自動車に必要なギア、シャフト、その他の部品に使用されます。
ツールスチール
ツールスチールは、ダイキャスティング、射出成形、スタンピング、切断など、さまざまな製造プロセス向けのツールの製造に使用されます。さまざまな用途に使用できる多くの異なるツールスチール合金がありますが、それらはすべて硬度で知られています。それらのそれぞれは、複数の使用の摩耗に耐えることができます（射出成形に使用される鋼型は、材料の100万回以上に耐えることができます）、高温抵抗があります。
ツールスチールの一般的な用途は、硬化鋼CNCによって処理されて最高品質の生産部品を生産する射出型です。 H13鋼は通常、その良好な熱疲労特性のために選択されます。 H13金型は、融解温度が高い高度な射出成形材料に非常に適しています。これは、他の鋼-500,000〜100万回よりも長い金型寿命を提供するためです。同時に、S136はステンレス鋼であり、カビの寿命は100万回以上です。この材料は、最高レベルに磨かれ、高い光学的透明度が必要な特別なアプリケーションで使用できます。
スチール処理
鋼の最も有用な特性のいくつかは、追加の処理と処理の手順から生まれます。これらの方法は、処理前に鋼のプロパティを変更し、鋼の処理を容易にすることができます。機械加工前に材料を硬化させると、機械加工時間が延長され、ツールの摩耗が増加することを忘れないでください。ただし、機械加工後に鋼を処理して、完成品の強度または硬度を高めることができます。とはいえ、あなたの部品に必要な特性を達成するために適用する必要がある計画された治療を先に考えることが重要です。
熱処理
熱処理とは、材料特性を変えるために鋼の温度を操作することを含むいくつかの異なるプロセスを指します。例はアニーリングです。これは、硬度を低下させ、延性を高め、鋼を処理しやすくするために使用されます。アニーリングプロセスは、鋼を必要な温度までゆっくりと加熱し、一定期間維持します。必要な時間と温度は、特定の合金に依存し、炭素含有量が増加するにつれて減少します。最後に、金属は炉でゆっくりと冷却されるか、断熱材に囲まれています。
熱処理の正常化は、アニール鋼よりも高い強度と硬度を維持しながら、鋼の内部応力を排除する可能性があります。正規化プロセス中、鋼は高温に加熱され、空冷されてより高い硬度を得ます。
硬化鋼は別の熱処理プロセスです、あなたはそれを推測しました、それは鋼を強化します。また、強度も高まりますが、材料の脆弱性も高まります。硬化プロセスでは、鋼をゆっくりと加熱し、高温で浸し、鋼を水、油、または塩水溶液に浸すために迅速に冷却することが含まれます。
最後に、温度熱処理プロセスを使用して、消光鋼の脆性を低下させます。温度鋼は正規化とほぼ同じです。選択した温度にゆっくりと加熱され、鋼が空冷されます。違いは、温度温度が他のプロセスよりも低いことであり、これにより、焼き焼き鋼の脆性と硬度が低下します。
降水硬化
降水硬化により、鋼の降伏強度が増加します。ステンレス鋼の特定のグレードには、名前にpH値が含まれる場合があります。つまり、沈殿硬化特性があります。降水鋼の硬化鋼の主な違いは、銅、アルミニウム、リンまたはチタンの追加要素が含まれていることです。ここには多くの異なる合金があります。降水硬化特性を活性化するために、鋼は最終形状に形成され、年齢硬化治療を受けます。老化硬化プロセスは、材料を長時間加熱して、追加された要素を沈殿させ、異なるサイズの固体粒子を形成し、それにより材料の強度を高めます。
17-4PH（630スチールとも呼ばれます）は、ステンレス鋼の降水硬化グレードの一般的な例です。合金には、17％のクロムと4％のニッケルと4％の銅が含まれており、降水硬化に役立ちます。硬度、強度、耐食性の増加により、ヘリコプターのデッキプラットフォーム、タービンブレード、核廃棄物樽には17-4PHが使用されます。
コールドワーク
鋼の特性は、多くの熱を塗ることなく変更することもできます。たとえば、コールドワークスチールは、作業硬化プロセスを通じて強くなります。金属が柔軟に変形すると、作業硬化が発生します。これは、金属を打ち負かしたり、転がしたり、描いたりすることで実現できます。処理中、ツールまたはワークが過熱している場合、作業硬化も予期せずに発生します。コールドワークは、鋼の作業性を改善することもできます。軟鋼は、冷たい作業に非常に適しています。
鋼構造設計のための注意事項
鋼部品を設計するときは、材料のユニークな特性を覚えておくことが重要です。アプリケーションに非常に適した特性には、製造用の設計（DFM）をさらに考慮する必要がある場合があります。
材料の硬度により、加工鋼は他の柔らかい材料（アルミニウムや真鍮など）よりも時間がかかります。機械加工品質を最適化し、ツールの摩耗を最小限に抑えるために、正しいマシン設定を使用する必要があります。実際には、これはスピンドルの速度と供給速度が遅いことを意味し、部品や金型を保護します。
処理自体を実行しなくても、硬度と強さの観点だけでなく、作業性の違いを考慮して、プロジェクトに適した鋼鉄グレードを評価する必要があります。たとえば、ステンレス鋼の加工時間は炭素鋼の約2倍です。さまざまなグレードを決定する場合、どの属性が最優先事項であり、どの鋼合金が簡単に入手できるかを考慮する必要があります。 304や316のステンレス鋼などの一般的に使用されるグレードは、より広い範囲のストックサイズから選択でき、購入と購入には時間がかかります。
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レベッカ・ワンによる編集
