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炭素鋼

炭素鋼は、産業および機械用途に理想的な、強力で多用途かつ手頃な価格の 3D プリント部品を提供します。

材料紹介

炭素鋼は、バランスの取れた強度、靭性、優れた被削性で知られる鉄炭素合金です。積層造形において、炭素鋼は機能プロトタイプ、耐久性のある工具、生産グレードの機械部品の製造に対する費用対効果の高いソリューションを提供します。Neway AeroTech の先進的な炭素鋼 3D プリンティングを通じて加工されると、この材料は高密度、強力な機械的安定性、信頼性の高い表面仕上げを実現します。その多用途性は、中程度の機械的負荷下で作動する歯車、治具、ブラケット、構造サポート、エンジニアリング部品に適しています。熱処理や機械加工を含む後処理における炭素鋼の予測可能性により、エンジニアは積層造形が提供する幾何学的自由さを享受しつつ、硬度、靭性、寸法精度をカスタマイズすることができます。

国際名称または代表的な等級

地域

一般名称

代表的な等級

米国

Carbon Steel

1018, 1045, 1060

欧州

Non-Alloy Steel

C15E, C45E

日本

炭素構造鋼

S15C, S45C

中国

Carbon Steel

Q235, 45#

業界カテゴリ

低〜中炭素鋼

0.1–0.6% C

代替材料オプション

より高い耐食性が必要な場合、304316Lなどのステンレス鋼が適切な代替品となります。より高い機械的強度が必要な場合、17-4 PH15-5PHなどの析出硬化鋼が優れた強度重量比性能を提供します。最大限の耐久性と高硬度が必要なアプリケーションには、工具鋼が優れた耐摩耗性を提供します。軽量化が課題となる場合、Ti-6Al-4Vなどのチタン合金は、低い密度で強力な機械的特性を提供します。高温耐性については、Inconel 600などのニッケル基合金が、過酷な熱環境において炭素鋼を上回る性能を発揮します。

設計目的

炭素鋼は、手頃な価格、機械的強度、加工のしやすさのバランスを提供するように設計されています。これは、産業セクター全体にわたる構造部品、機械部品、工具のための、多用途で広く適用可能なエンジニアリング材料として機能します。積層造形においては、その目的は、最適化された形状を持つ荷重支持プロトタイプ、治具、固定具、最終使用部品の迅速かつ費用対効果の高い生産を可能にすることへと拡大します。印刷後の熱処理と表面仕上げを適用できるため、エンジニアは硬度、疲労耐性、寸法安定性を微調整することができます。

化学組成(典型的な低〜中炭素鋼)

元素

組成 (%)

炭素 (C)

0.1–0.6

マンガン (Mn)

0.3–1.0

ケイ素 (Si)

0.1–0.4

リン (P)

≤ 0.035

硫黄 (S)

≤ 0.035

鉄 (Fe)

残部

物理的特性

特性

密度

~7.85 g/cm³

融点

1450–1520°C

熱伝導率

45–55 W/m·K

電気抵抗率

~0.15 μΩ·m

比熱

~490 J/kg·K

機械的特性

特性

典型的な値

引張強さ

400–700 MPa

降伏強さ

250–450 MPa

伸び

15–30%

硬度

150–250 HB(熱処理前)

靭性

良好

主な材料特性

  • 機能プロトタイプに適した、強度、延性、靭性の強力なバランス

  • 大量生産または汎用アプリケーションに対する費用対効果の高い材料オプション

  • 優れた被削性と、切削および仕上げに対する予測可能な反応

  • より高い硬度または表面強度を実現するための熱処理に適している

  • 印刷後に一貫した寸法精度を提供する安定した微細構造

  • 中程度の機械的負荷および繰り返し応力下での信頼性の高い性能

  • 工具および産業部品に有益な高い熱伝導率

  • 構造および機械部品に対する積層造形との良好な適合性

  • 適切に熱処理された場合の強力な疲労耐性

  • さまざまな自動車、機械、産業用途における多用途性

異なるプロセスにおける製造可能性

  • 積層造形:粉末床溶融結合は、Neway の炭素鋼 3D プリンティングを通じて構造部品の精密な製造をサポートします。

  • CNC 加工:厳密な公差のために、高度な超合金 CNC 加工を使用して容易に加工可能です。

  • 放電加工 (EDM):複雑な内部形状と硬い部分は、超合金 EDMを通じて加工できます。

  • 深穴あけ:ブッシュ、シャフト、または構造部品のための精密な深穴あけと互換性があります。

  • 熱処理:炭素鋼は、超合金熱処理を使用した制御された焼入れおよび焼戻しによく反応します。

  • 溶接:超合金溶接のサポートにより、標準的な産業慣行を使用して溶接可能です。

  • 鋳造:産業用鋳造鋼技術也可以通过利用可能です。

適切な後処理方法

  • 強度と耐摩耗性を高めるための焼入れおよび焼戻し

  • 内部気孔率を低減するためのHIP(熱間等方圧加圧)

  • 最終公差制御のための精密機械加工

  • 滑らかな機能表面を実現するための研磨および研削

  • 腐食防止のための表面コーティングまたはめっき

  • 表面硬度を高めるための浸炭または窒化

  • 品質検証のための寸法検査および材料試験

  • 複雑な内部空洞のための EDM 仕上げ

一般的な業界とアプリケーション

  • 自動車用ブラケット、歯車、ハウジング、機械部品

  • 中程度の強度を必要とする産業機械部品

  • 製造ライン用の工具、治具、構造サポート

  • ロボット工学、機械アーム、ベースプレート、ヒンジ構造

  • 耐久性と手頃な価格を必要とする建設用金物

  • 農業機械部品および交換部品

この材料を選択すべき時期

  • 機能プロトタイプまたは生産部品のために費用対効果の高い金属が必要な場合

  • 部品が良好な被削性を伴う中程度の強度を必要とする場合

  • カスタマイズされた硬度または耐久性のために熱処理可能な材料が好まれる場合

  • 特殊合金のコストなしで構造的信頼性が必要な場合

  • 従来の機械加工よりも迅速に複雑な形状を製造する必要がある場合

  • 後処理によって耐摩耗性を強化できる場合

  • 耐食性が主な要件ではない場合

  • 産業部品の大量バッチに対して手頃な価格の積層造形が必要な場合

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