教科書10 材料　変態

100問 • 2年前

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一般構造用压延鋼材のSS330の用途

薄板は主として軽量形鋼，ホーロー容器用．中板はガスタンク用，丸棒は車両部品

一般構造用圧延鋼材のSS400の用途・①としてほとんどすべての構造物および機械、タンクなどの補助部材に使用される. ・鉄骨，②⋯溶接構造，リベット構造の橋梁鉄骨など。・產業機械•起重機，運搬機械の主要構造部材，送風機圧縮機の低応力構造部材，各種機械のケーシング，台枠，通常の部品など・タンク…フローテングルーフタンク，そのほか各種,タンク類の主要部材など・化学装置…各種低圧塔槽類，貯槽など・船舶…薄板の上部構造，補助部材など・土木機械・主要構造部材など

①平鋼②橋梁

一般構造用压延鋼材のSS490の用途・あまり①構造では用いられないが、リベットやボルト構造の骨，鉄塔などに多く用いられている。①構造物としては，土木機械などで，SS41より②が必要なときなどに用いられる

①溶接②耐摩耗性

一般構造用压延鋼材のSS540の用途・リベット，ボルト構造の鉄骨鉄塔などに用いられ、容接構造に用いられることは①

①少ない。

鋼管の種類・一般構造用炭素鋼管（①）同角形鋼管 (②)があり，③用としては，溶接構造用圧延鋼材（④)

①STK②STKR③溶接④SM

JISでは特殊用途鋼の部門

炭素工具鋼なども炭素鋼

鋳鋼の種類・炭素含有量により,0.2%以下を①（SC360）,0.2~0.35%を②(SC410,450)，それ以上のものを③（SC480）と呼ぶ。なお，耐熱鋼鋳鋼としてJISに④がある。

①低炭素鋼鋳鋼②中炭素鋼鋳鋼 ③高炭素鋼鋳鋼④SCH

低炭素鋼鋳鋼の性質・①があり、②もよい。電気機器の磁性部品やモータヨークなどに使う。

①じん性②溶接性

中炭素鋼鋳鋼の性質・①がよく、②もあり、車両部品や機械構造用，歯車用に使う。

①溶接性②強度

高炭素鋼鋳鋼の性質・①て，強度は大きいが、若干②は劣る。溶接性, ③はあまりよくない。④はある. 過酷な条件で使われるロール，鉱山機械や土木機械部品に適する

①硬く②じん性③切削性④耐摩耗性

鋳鋼の使用用途・流動や収縮の関係から，炭素量は①%前後のものがふつうよく使われている。・鋳造後は、鋳造ひずみを除き、②をよくするために、必ず③をして使用する。

①0.2②組織③完全焼きなまし

鋳鋼の性質・鋼材に比べ、組織が①て，性質が劣る・収縮率は、鋳鉄の②，鋳造ひずみが③、きれつが生じやすく、巣ができやすい。・流動性④ ・溶解温度が⑤ため鋳型は耐熱性の大きいものが必要.

①組く②約2倍③大きく④やや不良 ⑤高い

鋳鋼の用途・①では作りにくいが、鋳鉄では②のものに好適、③のものや鍛造成形が難しいものに適する。④のものは作りにくい。

①鍛造②強度不足③大形④薄肉

特殊鋼つまり合金鋼は何を混ぜたもの・炭素鋼に① (Ni)， ②（Cr）、③（W)， ④(Si)。マンガン（Mn)，モリブデン（Mo)。⑤(Col。バナジウム(V)， ⑥(B) などの元素を加えたもの

①ニッケル②クロム③タングステン④けい素⑤コバルト⑥ほう素

特殊鋼の種類

クロム鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、マンガン鋼、クロムモリブデン鋼、耐熱鋼、けい素鋼、タングステン鋼、ばね鋼、快削鋼、ステンレス鋼、不変鋼

Scrとは①に②%前後の③（Cr)を添加した鋼

クロム鋼（SCr) ①中炭素鋼②1③クロム

クロム鋼の性質・焼入れ性や質量効果が著しくよくなり、機械的性質を①させる。したがって炭素鋼では②な大形部品に適用できる。価格も③ので，自動車，車両そのほか一般機械構造用の強じん鋼として広く使用される。

①向上②適用③安い

クロム鋼の用途

自動車部品，キー，ピン，ミシン部品、スプライン軸、軸受，ローラ（軸受鋼SUJは高炭素クロム鋼）.

合金鋼のNiの特性・①増加，②衝撃抵抗増加

①じん性②低温

合金鋼のCrの特性 ①，耐食性，②増加．

①耐摩耗性②耐熱性

合金鋼のCoの特性・重切削に①。じん性を②

①耐える②増す

合金鋼のMnの特性・①を増し，高温加工を容易にする. ・②において結晶が荒くなるのを防ぐ。・③，硬さ，じん性を④。・延性はわずかに⑤する.

①粘性②高温度③強さ④増す ⑤減少

合金鋼のMoの特性・①脆性防止. ・高温度における引張り強さ，硬さなど②

①焼き戻し②増加

合金鋼のWの特性・高温度における引張り強さ、硬さなどの① ・切れ味を②。

①増加②増す

合金鋼のSの特性・被削性が①なる. ・引張り強さ、伸び，衝撃値を非常に②させる・③の原因となる（例一いおう快削鋼).

①よくなる.②低下③赤熱脆性

合金鋼のCuの特性・空中耐酸化性の①

①増加

合金鋼のSiの特性・①，耐熱性の増加、

①磁気特性

合金鋼のV, Ti, Zrの特性・①の調節.

①結晶粒度

合金鋼の数元素に共通の特性・①強化性・焼入れ効果② ・オーステナイトの③ ・焼もどし④ ・⑤生成性.

①フェーライト②浸透性③成長防止性 ④抵抗性⑤炭化物

構造用鋼の中で最も広く用いられている鋼

ニッケルクロム鋼（SNC）

ニッケルクロム鋼の特徴6つ・きわめて① ・弾性限度が② ・焼入れ効果が③で、④ものでも中心部までよく焼きが入る・⑤、耐熱性に富む、・⑥°Cより水中または油中で急冷すればじん性は大になるが、空気中で徐冷すれば著しくもろくなる（これを⑦という），・機械構造用炭素鋼に比べ，引張り強さ、⑧が大きい。

①強じん②高い③大④厚肉 ⑤耐摩耗性⑥600⑦焼きもどし脆性 ⑧衝撃強さ

ニッケルクロム鋼の工作性3つ・機械的切削には、①°Cで焼なまして柔らかくしてから行なう・②，溶接可能，・鋳造性③

650②鍛接③不良

ニッケルクロム鋼の用途

ボルト，ナット，エンジン，そのほかのクランク，軸類,工作機械用変速歯車類，タービンの羽根.

SNCよりさらにすぐれ、焼入れ性よく，たとえば直径100mm，180mmの大物機械部品の内部まで焼きが入るので，①用にも適する。最も優秀な構造用合金鋼

ニッケルクロムモリブデン鋼（SNCM） ①大物

ニッケルクロムモリブデン鋼の特徴・①性，焼入れ性大．②大。

①強じん性②弾性限度

ニッケルクロムモリブデン鋼の用途

高級内燃機関のクランク軸、その他最も重要な機械部品の材料、厚肉ものの焼入れ材、

SMnとは機械的性質はあまりよくなく、①性を起こすが、引張り強さの高いわりに伸びが落ちない。②なので，工業用として広く用いる鋼

マンガン鋼(SMn） ①焼きもどし②安価

マンガン鋼(SMn）の性質・鋳造性は①、鍛造可能（②°C）であるが、③はやや困難

①良好②800～950°C③鍛接

Mn0.5～0.9%，船舶用銀板，リベット材、橋染材などに用いる鋼

低マンガン鋼（シュコール鋼）

Mn1 0～16%，常磁性で耐摩耗性が大きく，鋳造もできる。レールのわん曲部，電車のクロスレール，ブルトーザのキャタピラ，建設土木機械などのバケットなど，一般に耐摩耗性の要する所に使用される

高マンガン鋼（ハードフィールド鋼）

ニッケルクロム鋼の代用として用いられる。機械的性質や焼入質量効果も，ニッケルクロム鋼と大差なく，しかも①しやすい

クロムモリブデン鋼（SCM) ①溶接

クロムモリブデン鋼（SCM)の用途

クランク、歯車、強力ボルト

耐熱鋼（SUH)の用途・一般にCrを①%含むが、その他いろいろな成分を含む、耐酸化性，耐食性，高温強度がよい。なお，ステンレス鋼のなかに耐熱鋼もある。

①12〜36

耐熱鋼の用途

ボイラ，スチームタービン，内燃機関の弁、ガスタービン。

けい素鋼とはSi1.5~4.5%, C 0.02%のけい素鋼板は①が少ないため、発電機、変圧器，電動機などの鉄心用として使われる

①電気的損失

タングステン鋼とは焼入れすると，硬さが①なり，摩耗に対して強くなり、しかも700°Cの高温でも②しにくい。工具用，耐熱用に使用、タングステン8%内外のものは，長期間磁性を保つので永久磁石の材料に使う。

①大きく②軟化

車両用の板ばねや弁ばねのようなコイルばねやうず巻ばねなどに用いられる。Si-Mn鋼，Si-Cr鋼が代表的．Si は弾性限度や疲れ限度を高めるために添加されている

ばね鋼（SUP)

SUNとは鋼中にて0.1~0.35%のSとマンガンを加えて被削性をよくしたもの．同一成分の炭素鋼と、機械的性質，溶接性、焼入れ性，鍛造性などはほぼ同じ

いおう快削鋼（SUN)

快削鋼の種類

いおう快削鋼と鉛快削鋼

鋼中に0.1～0.3%の鉛を加えたもの。衝撃値、熱間、冷間加工性，鍛造性，圧延性などはふつうの鋼材と変わらない。

鉛快削鋼

不誘鋼、耐食鋼ともいわれるが、クロム鋼、ニッケルクロム鋼の一種

ステンレス鋼(SUS)

耐食性はCrを加えると著しく向上する. Cr①%以上のもの

クロム系ステンレス鋼 ①12

13Cr鋼で代表される．Crの含有量が15%以下だと炭素鋼と同様に，高温から急冷すると焼入れ硬化してマルテンサイト組織になる。耐摩耗性があり、刃物、水ポンプ用シャフト，食器類に使用

マルテンサイト系クロム系ステンレス鋼

18Cr鋼で代表される.焼入れしても①しない。溶接による硬化きれつがない。食器、器具に使用。

フェライト系クロム系ステンレス鋼 ①硬化

18-8ステンレス鋼（18Cr- 8 Ni)で代表される。常温でオーステナイト組織であるため熱処理で機械的性質を変えられない。特に18-8は加工硬化で強く硬くなり、耐食性があり非酸性で高級．用途は広範囲である

クロムニッケル系ステンレス鋼【オーステナイト系】

加熱しても膨張しにくく、弾性係数が変化しない鋼。

不変鋼

不変鋼の熱膨張係数鋼の 1/115でC0.1〜0.3、Ni35〜36、Feが残る名称は？

アンバー

不変鋼の20°Cで熱膨張係数はほとんど0でCo4〜6、Ni30.5〜32.5、Feが残る名称は？

超アンバー

不変鋼の弾性係数が温度に対して変わらなく、Cr12.、Ni36、Feが残る名称は？

エランバ

不変鋼の熱膨張係数がガラスや白金と等しく、Ni44〜47.5、Feが残る名称は？

プラチナイト

SKとは②%Cの炭素鋼．炭素の量で，JISでは①種類に分けている。

炭素工具鋼（SK） ②0.6〜1.5①11種類

炭素工具鋼の特徴・①°で硬さを失うので，②切削工具には不適、焼入れのときの変形ひずみが大きい。などの欠点もあるが、焼なまししたときの被切削性は良好、③

①200~300②高速③安価

炭素工具鋼の用途

ジグ用プシュ、バイト、ドリル、やすり、たがね，のこ刃

工具鋼の種類

炭素工具鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼

焼入れ性や耐摩耗性を増す目的で，C0.45~1.5%にCr,W,Moを加えたもの．

合金工具鋼（SKS,SKD, SKT)

合金工具鋼の特徴・完全に①できる。切削用、耐衝撃用，各種冷間金型，熱間金型用がある。帯のこや丸のこなどじん性も要求される場合には，Niを②添加したものがある。

①焼入れ②2%以下

合金工具鋼の用途

各種工具，抜型など。軽切削用工具，タップ，丸のこ，帯のこ，たがね，ゲージ，抜型，ダイカスト用ダイス，線引ダイス。

高温でも軟化せず高速切削に耐える(赤熱硬化性がある).基準成分がW18%，Cr4%，V1%の系統（18-4-1ハイス）と，W6%, Mo5%， V2%の系統を切削工具に使う。これにCoを含ませるとさらに高速切削用のものとなる。

高速度鋼(SKH）タングステン系とモリブデン系

高速度鋼の特徴・切削能力にすぐれ，切削速度は炭素工具鋼の①，耐摩粍性も大.焼もどしで硬くなり，じん性も向上。焼入れ後は，刃先が②℃になっても硬さがそれほど低下しない。

①3倍以上②600

高速度鋼の用途

バイト，リーマ，フライス，ドリルなど各種切削工具

Co (40~55%)+Cr(15~33%）+W(10~18%)の光輝ある銀白色の鋳造合金.

ステライト

ステライトの特徴6つ・硬くて① ・耐摩耗性大. ・②大・高速度鋼の③の切削速度で切削できる・④のままグラインダ仕上げして用いる．　・高温耐摩用として盛金合金もある. ・⑤できない

①もろい②耐食性③約2倍 ④鋳物⑤熱処理

ステライトの用途

各種の切削工具，内燃機関排気弁，引抜ダイス.

Coを結合剤として，WC（炭化タングステン）を焼結したものあるいはWC+TiC（炭化チタン）をCoで結合焼結したもの

超硬合金

超硬合金の特徴4つ・非常に①、高温でも①の低下は少ない　・耐摩耗性が非常に② ・ステライトよりも切削能力は③ ・④量が増せば、強じん性増加、硬さ減少

①硬く②高い③高い④Co

超硬合金の用途

各種の切削工具（高速度鋼工具で切削しにくかった高マンガン鋼、チル鋳物、硬質ガラスなどの切削および一般鋼材の高能率切削）.耐摩工具．

酸化アルミニウム（Al2.O3)を焼結したもの。

セラミック

セラミックの特徴・硬さは超硬工具よりやや①。耐摩耗性が大で超硬工具より②くらいの高速切削が可能、切削面は美しく③は高い反面、非常にもろい。切削工具のほか，④もあるので，電器部品にも使われる

①硬い②1.5～4倍③精度 ④絶縁性

炭化チタン (TiC) をNiなどで結合した焼結合金。超硬とセラミックの中間に位置する。耐燃性が大きく，切削工具のほかジェットエンジンの燃焼筒に使用される

サーメット

焼結合金。ダイヤモンドに次ぐ硬さがある

窒化ボロン

炭素の同位元素．物質の中では最高の硬さを持つ、天然産または人造ダイヤモンドをそのまま，または粉末にし焼結して使用する。

ダイヤモンド

加工材料の被削性とは？

材料の切削の難易度をいう．

加工材料の被削性の基準5つ・①の出やすさ．・②の大小．・③のよしあし。・工具の摩耗と寿命の長短・④のしやすさ

①切屑②切削抵抗③仕上げ面粗さ ④切屑処理

同一工具，同一切削条件で二者の材料を切削したときに，一定の寿命時間に達するときの切削速度の比を%で表わしたも

被削性

被削性の比較基準・0.3%Cいおう快削鋼(SUM)の切削速度を①として表わす. ・値の②ものほど被削性がよい

①100②大きい

炭素鋼の被削性の特性5つ・①％Cものが、切削抵抗や仕上げ面の点から最も切削に適した材料だが、それでも②が付きやすい。すくい角を適当に付け、仕上げはごく薄く削るか，高速切削にするのがよい。・炭素含有量が増すにつれ、③加工がやや困難になる傾向がある。・一般に④°C付近では、常温よりも硬くてもろくなるので、この付近での加工は避ける。・フェライト組織の多いもの（炭素含有量ごく小）は、柔らかく⑤に富み、切層が刃物に粘着しやすいので，構成先の成長が著しく、切削抵抗の小さいわりには削りにくい。そこで刃のすくい角とすきま角をかなり大きくする。また、パーライト組織が増すにつれて、切削抵抗は増大し、共析鋼（0.85％C）の場合などは、軟鋼に比べて2倍近くの切削抵抗となるが、この場合、切削速度を高めるとよい。・鋼中の⑥の含有量は、約1%までは多い方がよく、また⑦も含有量の多いほど削りやすい。

①0.3②構成刃先③常温 ④200〜300⑤延性⑥Mn⑦S

鋼の被削性の種類

炭素鋼と快削鋼

快削鋼の被削性の特性2つ・高速切削においても、刃物の寿命を①保つことができ、良好な仕上げ面が得られる。普通に比べて、Mn,P（りん）、Sの含有量が比較的②。Pbもまた被削性をよくする。なお、Sは鋼をろくする性質があるので、③を入れて、④を作るとその害が防げる。・構成刃先の付着がなく、切屑の排出が容易で、切削抵抗が⑤、びびりが⑥ので、中仕上げ面が得られる。

①長く②多い③Mn④MnS ⑤少なく⑥できにくい⑦よい

合金鋼の被削性の特性・Crのように，炭化物を作る成分を含んだ合金や，Mnの含有量が2％程度のものの被削性は，同じ炭素量の炭素の場合とだいたい似ているが、一般に強度の大きい合金鋼は①。

①削りにくい

被削性のわるい材料とされ、切屑が粘りついて削りにくい。13Cr系でブリネル硬さ165~185の範囲のものは比較的容易．18ー8系は加工硬化しやすいので，荒削りには焼なましして柔らかくして削る鋼。

ステンレス鋼

鋳鋼の被削性の特性・0.2%C程度のものはじん性が①被削性がわるく，よい仕上げ面が得にくい。0.3% C程度のものは被削性が②．0.4% C程度になると，切削抵抗はやや③なるが，よい仕上げ面が得やすくなる

①高くて②良好③大きく

鋳鉄の被削性の特性・被削性のきわめてよいものから，切削できないものまで、その範囲は広い．・引張り強さが①わりに刃物を②させやすいので，切削速度は，鋳鋼に比べ③くとる。一般に切削油剤は使用④。

①小さい②摩耗③低く④しない

ねずみ鋳鉄の被削性の特性・FC100, FC150,FC200までは，一般に被削性が①。4種（FC250)になり，引張り強さが増すにつれて被削性は②なり，引張り強さ③N/mm2以上になると削り④

①良好②わるく③270④にくい

鋳鉄中のフェライト地の特徴・Si (けい素）を比較的多く固溶しているため①が、じん性が②ので削りやすい。・パーライト地は切削抵抗を③するが、切削速度を④と良好な結果が得られる

①硬い②低い③増大④高める

黒鉛炭素の特徴・強度がきわめて小さく，切層を①するのに役立ち、しかも②があり、構成刃先の成長を妨げる。切削面は、組織中の黒鉛が大きいほど③，微細なものほど美しい

①細かく②潤滑性③荒く

Pの特徴・材質の強度に影響を与えずにじん性を①させるもので、被削性を②する

①低下②よくりん

まだら銑鋳鉄、白銑鋳鉄の被削性の特性・切削困難、ことに白銑鋳鉄はブリネル硬さが①以上もあるので，ふつうには削れず、②加工する。

①450②研削

可鍛鋳鉄の被削性の特性・炭素量の多いほど①に富み、切削、穴あけ、ねじ切りが容易。パーライト系のものはフェライト系のものより②。

①被削性②削りにくい

不純物をでごくわずかしか含まない鉄

純鉄

100

鉄と1.7%以下の炭素との合金

炭素鋼

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