合金パイプにおける鋼元素が性能に及ぼす影響

炭素(C)鋼の炭素含有量が増加すると、降伏点、引張強度、硬度は増加しますが、塑性や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一般的に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、高炭素鋼は屋外の保管場所で錆びやすくなります。さらに、炭素は鋼の低温脆性や時効感受性を高める可能性があります。
シリコン(Si)製鋼工程において、シリコンは還元剤および脱酸剤として添加されるため、脱酸鋼には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。シリコンの含有量が増加すると、鋼の溶接性能が低下します。
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です。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、焼入れ性を向上させ、熱間加工性を改善し、溶接性を低減する効果があります。
リン(P)一般的に、リンは鋼材にとって有害な元素であり、鋼材の低温脆性を高め、溶接性を低下させ、塑性を低下させ、低温曲げ性能を低下させます。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、高品質鋼材の場合はその要求はさらに低くなります。
硫黄(S)硫黄は通常、有害な元素です。鋼を高温脆化させ、鋼の延性や靭性を低下させ、鍛造や圧延時に亀裂を引き起こします。また、硫黄は溶接性能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%未満であることが求められ、高品質鋼の場合はさらに低くなります。鋼に0.08~0.20%の硫黄を添加すると被削性が向上し、一般的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、結晶粒が微細化され、強度と靭性が向上する。
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ることができる。
銅(Cu)銅は強度と靭性を向上させることができる。欠点は、熱間加工時に高温脆化を起こしやすいこと、そしてスクラップ鋼に含まれる銅の含有量が高いことが多いことである。
アルミニウム(Al)アルミニウムは鋼鉄の脱酸剤として一般的に用いられています。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ることができます。