合金管中の鋼元素の性能への影響

炭素(C):鋼中の炭素含有量が増加すると、降伏点、引張強度、硬度は向上しますが、塑性および衝撃特性は低下します。炭素含有量が0.23%を超えると、鋼の溶接性能が低下するため、溶接に使用する場合は、低合金構造用鋼の炭素含有量は通常0.20%を超えないようにします。炭素含有量が高いと、鋼の耐大気腐食性も低下し、屋外保管されている高炭素鋼は錆びやすくなります。さらに、炭素は鋼の冷間脆性や老化感受性を高める可能性があります。
シリコン(Si):シリコンは製鋼工程において還元剤および脱酸剤として添加されるため、キルド鋼には0.15~0.30%のシリコンが含まれています。シリコンは鋼の弾性限界、降伏点、引張強度を大幅に向上させるため、弾性鋼として広く使用されています。シリコン含有量が増加すると、鋼の溶接性が低下します。
マンガン(Mn)製鋼工程において、マンガンは優れた脱酸剤および脱硫剤として機能します。一般的に、鋼には0.30~0.50%のマンガンが含まれています。マンガンは鋼の強度と硬度を高め、焼入れ性を高め、熱間加工性を向上させ、溶接性を低減します。
リン(P)一般的に、リンは鋼材中の有害元素であり、鋼材の冷間脆性を高め、溶接性を低下させ、塑性変形を減少させ、冷間曲げ性を低下させます。そのため、鋼材中のリン含有量は一般的に0.045%未満であることが求められており、高品質鋼材に対する要求は低くなっています。
硫黄(S)硫黄は、通常の状況下でも有害な元素です。鋼材を高温脆性にし、鋼材の延性と靭性を低下させ、鍛造・圧延時に割れを引き起こします。また、溶接性にも悪影響を及ぼし、耐食性を低下させます。そのため、硫黄含有量は一般的に0.045%未満とすることが求められており、高品質鋼材への要求はより低くなっています。鋼材に0.08~0.20%の硫黄を添加すると被削性が向上し、一般に快削鋼と呼ばれます。
バナジウム(V): 鋼にバナジウムを添加すると、組織の粒が微細化され、強度と靭性が向上します。
ニオブ(Nb)ニオブは結晶粒を微細化し、溶接性能を向上させます。
銅(Cu)銅は強度と靭性を向上させることができます。ただし、熱間加工時に熱脆性が生じやすいという欠点があり、スクラップ鋼中の銅含有量は高くなる傾向があります。
アルミニウム(Al)アルミニウムは鋼鉄の脱酸剤として広く使用されています。少量のアルミニウムを鋼鉄に添加することで、結晶粒を微細化し、衝撃靭性を向上させます。