一般的な化学元素が金属材料の性能に与える影響

Thread Content

一般的な化学元素が金属材料の性能に与える影響 1. 鋼材の性能への影響 （1）炭素含有量が高くなるほど、鋼の硬度は上昇し、耐摩耗性も向上するが、塑性と靭性は低下する。（2）硫は鋼中の有害な不純物であり、硫黄含有量が多い鋼は高温で圧力加工を行うと脆く割れやすくなります。この現象は通常、熱脆性と呼ばれます。（3）リンは鋼の塑性および靭性を著しく低下させ、特に低温下でその影響はより深刻となる。この現象は冷間脆性と呼ばれる。高品質な鋼では、硫黄とリンの含有量を厳しく制御しなければならない。しかし一方で、低炭素鋼に硫黄やリンを多く含ませると、切削時に切りくずが容易に割れるため、鋼の切削性を向上させるのに有利である。（4）マンガンは鋼の強度を高め、硫黄の悪影響を除去または弱めるとともに、鋼の浸透性を向上させる。マンガン含有量が非常に高い高合金鋼（高マンガン鋼）は、優れた耐摩耗性やその他の物理的性質を持っている。（5）シリコン含有量の増加により鋼の硬度は上昇するが、延性および靭性は低下する。電気工業用鋼に一定量のシリコンを含ませることで、軟磁性が向上する。（6）タングステンは鋼のレッドハードニーズおよび耐熱性を向上させ、耐摩耗性も高めることができる。（7）クロムは鋼の浸透性と耐摩耗性を向上させ、耐酸化性を改善し、耐食性を高める。（8）バナジウムは鋼の結晶組織を微細化し、鋼の強度、靭性、耐摩耗性を向上させる。高温でオーステナイトに溶解すると、鋼の浸透硬化性を高めることができる。逆に、炭化物の形で存在する場合は、鋼の浸透硬化性を低下させる。（9）モリブデンは鋼の浸透性を顕著に向上させ、耐熱性を高め、時効脆性を防ぎ、残留磁気と保磁力を増加させる。（10）チタンは鋼の結晶組織を微細化させ、それによって鋼の強度と靭性を向上させる。ステンレス鋼において、チタンは鋼の粒間腐食を防ぎ、または軽減する効果がある。（11）ニッケルは鋼の強度と靭性を向上させ、浸透性を高める。含有量が多い場合、鋼や合金の一部の物理的特性を顕著に変化させ、鋼の耐食性を高める。（12）バナジウムの効果とは、鋼に0.001～0.005％という微量が含まれている場合、鋼の浸透硬化性が倍増するというものである。（13）アルミニウムは鋼の結晶組織を微細化し、低炭素鋼の時効を抑制し、低温における鋼の靭性を向上させる。アルミニウムは鋼の耐酸化性を高め、窒化鋼の耐摩耗性や疲労強度なども向上させることができます。（14）鋼中における銅の顕著な役割は、特にリンと併用した場合に、通常の低合金鋼の大気腐食抵抗性を向上させることである。