機械工学の場合, 自動車製造, または建設, S50C structural steel is a material you’ll likely encounter. 中炭素鋼として, 強度のバランスを取ります, 加工性, and affordability—but how does it fit your project? このガイドは、その重要な特性を分解します, 実世界の使用, 製造手順, そして、それが他の素材とどのように比較されますか, 情報に基づいた決定を下すのに役立ちます.
1. Material Properties of S50C Steel
S50Cの汎用性は、そのバランスの取れたプロパティから来ています. それを探りましょう化学組成, 物理的特性, 機械的特性, そしてその他のプロパティ 詳細.
1.1 化学組成
S50Cのパフォーマンスは、その正確な要素比で定義されます (JIS G4051標準ごと). 以下は典型的な範囲です:
| 要素 | コンテンツ範囲 (%) | 重要な役割 |
|---|---|---|
| 炭素 (c) | 0.47–0.53 | 硬度と引張強度を高めます |
| マンガン (Mn) | 0.60–0.90 | 延性と作業性を向上させます |
| シリコン (そして) | 0.15–0.35 | 加工中に耐熱性が向上します |
| 硫黄 (s) | ≤0.030 | 脆性を避けるために最小化されます |
| リン (p) | ≤0.030 | 冷たい亀裂を防ぐために制限されています |
| トレース要素 | ≤0.20 (合計) | 少量のcr, で, など - コアプロパティへの大きな影響はありません |
1.2 物理的特性
これらの特性は、さまざまな環境とプロセスでS50Cがどのように動作するかに影響します:
- 密度: 7.85 g/cm³ (炭素鋼の標準, 部品重量を簡単に計算できます)
- 融点: 1495–1530°C (消光のような一般的な熱処理と互換性があります)
- 熱伝導率: 48 w/(M・k) 20°Cで (機械部品の熱放散に適しています)
- 比熱容量: 470 J/(kg・k) (損傷せずに温度の変化を処理します)
- 電気抵抗率: 150 nω・m (低炭素鋼よりも高い, 電気部品には理想的ではありません)
- 磁気特性: 強磁性 (磁石に応答します, 産業選別に役立ちます)
1.3 機械的特性
S50Cの機械的強度は、負荷をかけることや耐摩耗性の部品に最適です. キー値 (記載されていない限り、アニール状態):
| 財産 | 典型的な値 | なぜそれが重要なのか |
|---|---|---|
| 抗張力 | 590–730 MPa | シャフト/ギアで力を引くハンドル |
| 降伏強度 | ≥345MPa | 負荷下で永久的な変形に抵抗します |
| 硬度 | 170–210ブリネル (アニール); まで 55 HRC (クエンチ/焼き戻し) | 機械加工性のバランス (アニール) そして耐摩耗性 (熱処理) |
| 延性 | ≥14％伸び | 曲げ/鍛造に十分な柔軟性 |
| 衝撃の靭性 | 20°Cで32 j以上 | 中程度の靭性 - 非冷却環境のベスト |
| 疲労抵抗 | 〜290 MPa | 可動部品の繰り返しストレスに耐えます |
1.4 その他のプロパティ
- 耐食性: 低い (錆びやすい; 絵画が必要です, 亜鉛メッキ, または屋外での使用のための給油)
- 溶接性: 適度 (割れを避けるために、150〜250°Cに予熱する必要があります; ポストウェルドアニーリングが推奨されます)
- 加工性: 良い (標準のツールで簡単に掘削/回転します。アニール状態にあります)
- 形成性: 適度 (単純な形に鍛造または刻印することができますが、低炭素鋼よりも柔軟性が低くなります)
2. S50C構造鋼のアプリケーション
S50Cの強度と機械性のバランスは、業界全体で多用途になります. 例を掲載した実際の用途は次のとおりです:
2.1 機械工学
- シャフト: 産業モーターシャフト (例えば。, ウォーターポンプで) S50Cを使用します (590–730 MPa) 高速回転を処理します, 熱処理は耐摩耗性を高めます.
- ギア: 小規模から中型のギア (コンベアシステムで) S50Cを使用します - 硬度 (気性の後) 歯の摩耗に抵抗します, 長いサービス寿命を確保する.
- ベアリング: 低負荷機械のベアリングレース (電気ファンのように) S50Cを使用します。シジュニング可能性により、滑らかな回転のための正確な寸法が保証されます.
2.2 自動車産業
- エンジンコンポーネント: 小型ガソリンエンジン用のカムシャフト (例えば。, オートバイで) S50Cを使用してください - ヒートトリートメントは表面を硬化させてバルブ摩耗に抵抗します.
- トランスミッションパーツ: マニュアルトランスミッションギア (ホンダフィットのようなコンパクトカーで) S50Cを使用します。疲労抵抗は一定のギアメッシュに耐えます.
- 車軸: ライトトラックリアアクスルはS50Cを使用します (≥345MPa) 曲げずに重い負荷を処理します.
2.3 工事
S50Cは大きな構造ではあまり一般的ではありませんが、小さく輝いています, 高強度成分:
- 小さな建物用の鋼鉄梁: 住宅用ガレージサポートビームはS50cを使用します。.
- トラスコネクタ: 産業小屋トラスはS50cボルトを使用します。.
2.4 その他のアプリケーション
- 造船: 小型ボートプロペラシャフトはS50cを使用します - 筋力は水圧を処理します, 塗装は腐食を防ぎます.
- 鉄道線路: マイナー鉄道コンポーネント (スイッチパーツのように) S50Cを使用します.
- 産業用具: 油圧シリンダーロッドはS50cを使用します。.
3. S50Cスチールの製造技術
高品質のS50Cを生成するには、炭素含有量と加工を慎重に制御する必要があります. これが段階的なプロセスです:
3.1 スチール製造
- 電気弧炉 (EAF): 最も一般的な方法-Scrap鋼は1600°Cで溶けます, 次に、炭素とマンガンが0.47〜0.53％Cの範囲に到達するために追加されます.
- 基本的な酸素炉 (bof): 大きなバッチに使用されます - アイアン鉱石はスチールに変換されます, その後、酸素が吹き込まれ、炭素レベルを調整する前に不純物を除去します.
- 継続的なキャスト: 溶融鋼は水冷型に注がれてスラブを形成します, 花, またはビレット (さらなる処理のための原料).
3.2 ホットワーキング
- ホットローリング: スラブは1100〜1200°Cに加熱され、バーに巻き込まれます, ロッド, またはプレート - これにより、強度と作業性が向上します.
- ホット鍛造: 複雑な部品の場合 (ギアのように), 高温でのホットフォーミングシェイプS50c, 耐久性のための穀物構造の強化.
3.3 コールドワーク
- コールドローリング: 精密部品用 (薄いシャフトのように), コールドローリングは、表面の滑らかさと硬度を高めます.
- コールドドローイング: ロッドはダイを通して引っ張られて直径を減らします。高精度のボルトまたはシャフトを作るために使用されます.
3.4 熱処理
S50Cの特性を調整するには、熱処理が重要です:
- アニーリング: 820〜860°Cへの加熱, ゆっくりと冷却 - 機械加工用の鋼を吸収します.
- クエンチング/焼き戻し: 820〜860°Cへの加熱, 水/オイルの消光, その後、500〜600°Cでの抑制 - 耐摩耗性の硬度と靭性を高めます.
- 表面硬化: 浸炭 (表面に炭素を追加します) 続いてクエンチング - コアの延性を維持しながら表面を掘り下げます (ギアに使用されます).
4. ケーススタディ: 実際のプロジェクトのS50C
4.1 機械コンポーネント: コンベア用のギア製造
物流会社は、毎日8時間の使用に耐えることができる倉庫のコンベアにギアを必要としています. 彼らはそのためにS50Cを選択しました:
- 加工性 (正確な歯の形を簡単に切断できます).
- 硬度 (50 クエンチ/焼き戻し後のHRC) 摩耗に抵抗する.
- 費用対効果 (30% アロイ鋼よりも安い 4140).
結果: ギアは続きました 2 交換のない年 - 以前の低炭素鋼ギアの寿命を延ばします.
4.2 自動車アプリケーション: オートバイカムシャフト
オートバイメーカーがカムシャフトにS50Cを使用して、パフォーマンスとコストのバランスをとる:
- 熱処理 (消光 + 焼き戻し) カムローブを硬化させました 52 HRC, バルブ摩耗に抵抗します.
- S50Cの延性により、カムシャフトの機械加工中の亀裂が妨げられました.
結果: カムシャフトが通過しました 100,000 摩耗の兆候のないKM耐久性テスト.
4.3 工事: ガレージサポートビーム
住宅ビルダーが2台のガレージにS50Cビームを使用しました:
- S50Cの使用が許可された高張力強度 10% S235JRよりも薄いビーム (低炭素鋼), スペースを節約します.
- 亜鉛メッキは水分から保護されました, 錆を防ぎます.
結果: ビームはガレージの屋根をサポートしました (雪の負荷を含む) のために 15 変形のない年.
5. 比較分析: S50C対. その他の材料
5.1 他の鋼との比較
| 材料 | 抗張力 (MPA) | 耐食性 | コスト対. S50C | に最適です |
|---|---|---|---|---|
| S50Cスチール | 590–730 | 低い | ベース (100%) | ギア, シャフト, 小さな負荷部品 |
| 低炭素鋼 (S235Jr) | 360–510 | 低い | 70% | 溶接部品, 低負荷ビーム |
| 合金鋼 (4140) | 860–1000 | 適度 | 180% | 高ストレス部品 (例えば。, 航空機着陸装置) |
| ステンレス鋼 (304) | 515 | 素晴らしい | 350% | 腐食性環境 (例えば。, 化学パイプ) |
5.2 非金属材料との比較
- アルミニウム (6061-T6): ライター (密度 2.7 g/cm³vs. 7.85 g/cm³) しかし、弱い (抗張力 310 MPA対. 590–730 MPa) - 高強度の機械部品のS50Cを使用します.
- 炭素繊維複合材料: 強い (抗張力 3000 MPA) しかし、8倍の高価です。航空宇宙に使用します; S50Cは、産業/自動車の使用に適しています.
- プラスチック (PA66): より安いが強くない (抗張力 80 MPA) - 低負荷部品を使用します; 荷重含有コンポーネントのS50C.
5.3 他の構造材料との比較
- コンクリート: 大規模な構造の場合は安く、重い - S50Cを小さいため使用します, 強力なコンポーネント (例えば。, ビームコネクタ) そのコンクリートは置き換えられません.
- 木材: より環境にやさしいが耐久性が低い - 水分または重い負荷にさらされた部品のS50Cを使用する.
6. S50C構造鋼に関するYiguテクノロジーの見解
Yiguテクノロジーで, S50Cは、中程度の強度の機械部品のための頼りになります. 機械加工のバランス, 強さ, コストはギアに最適です, シャフト, および自動車コンポーネント. 耐摩耗性のために簡単に処理してクエンチング/焼き戻しのためにそれをアニーリングすることをお勧めします. 屋外で使用します, 私たちはそれを亜鉛メッキと組み合わせて腐食抵抗を高めます, 生命を延長します 25%. 冷たい環境や腐食性の環境には理想的ではありませんが, 手頃な価格で比類のないものです, 信頼できる産業部品.
S50C構造鋼に関するFAQ
- S50Cは寒い気候で使用できますか?
いいえ, お勧めしません. その衝撃の靭性は20°Cを下回ります (20°Cで32 j以上, しかし、-10°C+ではるかに低いです), したがって、ストレスの下で割れる可能性があります. 寒冷地には、S355JRのような冷たい耐性鋼を使用します. - S50Cを機械加工するための特別なツールが必要ですか？?
いいえ. 標準の炭化物ツールはうまく機能します. 最良の結果, クーラントを使用して、過熱を防ぎます, 特に、熱処理されたS50Cを加工する場合 (アニール鋼よりも硬い). - S50CはS45Cとどのように異なりますか?
S50Cは炭素含有量が多い (0.47–0.53％対. 0.42–0.48％S45C), それを強くします (引張強度590〜730 MPA対. 570–700 MPa) しかし、少し延性が少ない. より柔軟性が必要な部品には、S45Cを使用します; 高強度アプリケーション用のS50C.
