鋼の融点とは、鋼が加熱されると固体から液体に形状を変化する点を指します。 金属には異なる融点があるため、この記事では鋼の融点について知っておくべきことをすべて説明します。
金属の融点とは
金属の融点とは、金属が極端な温度にさらされたときに液体に変化する点を指します。 融点では、金属の固体状態と液体状態の両方が平衡状態になります。
鋼の融点とは何ですか
一般に、鋼の融点は 1370°C/2500°F です。 そうは言っても、鋼にはさまざまな形状があり、それぞれの形状が異なる融点を示すことを理解することも重要です。 通常、鋼の融点は合金元素や化学組成によって異なります。
ステンレス鋼の融点
ステンレス鋼はキッチン用品の製造によく使用されます。 ステンレス鋼の融点は1375℃から1530℃の範囲にあります。 これは 2500°F および 2785°F に相当します。 融点について言えば、ステンレス鋼に含まれる元素がその融点に影響を与えます。
・炭素鋼の溶解温度
炭素鋼の融点は 1410°C で、これは 2570°F に相当します。 それに加えて、このグレードの炭素鋼はさらに中炭素鋼、高炭素鋼、超高炭素鋼に分類できます。 これらの融点は 1410 ～ 1540°C の範囲であると予想されます。
・軟鋼の溶解温度
軟鋼は炭素と鉄から作られます。 このタイプの鋼の融点は 1350°C ～ 1530°C です。 その融点は存在する炭素の量に大きく依存することに注意してください。
通常、このタイプの鋼に存在する炭素の量は 0.05% ～ 0.03% の範囲です。 炭素含有量が多いほど温度は低くなり、その逆も同様です。 軟鋼は融解温度が高いため、鍛造に最適です。
・工具鋼の融点
名前が示すように、工具鋼は工具の製造に使用されます。 これは鋼の中で最も硬い種類であり、これが工具の製造に適している理由の説明になります。 炭素含有量が 0.7 ～ 1.4% の範囲にある工具鋼は、1400°C ～ 1425°C の範囲の融点を示します。 これは 2550°F ～ 2600°F に相当します。
・合金鋼の溶解温度
合金鋼は、ほんの数例を挙げると、ニッケル、クロム、シリコン、マンガンなど、他のいくつかの元素で構成されています。 合金鋼には高合金鋼と低合金鋼の1415種類があります。 高合金鋼の融点は 1432°C で、低合金鋼の融点は XNUMX°C です。
・マルエージング鋼の融点
マレージング鋼は低炭素鉄合金であり、延性を維持しながら高い強度を示すことが知られています。 融点は 1413°C で、これは 2575°F に相当します。 ほんの数例を挙げると、ほとんどの場合、自転車のフレーム、金色のクラブヘッド、フェンシングの剣の刃の製造に使用されています。
鋼を溶かす最良の方法
鋼の溶解は、次のようないくつかの方法で行うことができます。
炉で鋼を溶かす
鋼を溶解するには、電気アーク炉または鋳造炉を使用できます。 鋼が電気アーク炉に装填されると、炉内の電極により鋼を溶かす電流の生成が促進されます。
一方、鋳造炉では鋼の加熱にプロパンが使用されます。 後者は速度が遅いため、大規模な制作には適していません。
高周波溶解鋼
高周波溶解はさまざまな金属を溶解するために一般的に使用されており、鉄鋼も例外ではありません。 速度が速くなるだけでなく、エネルギーも節約されます。
この方法では、電流を使用して誘導加熱により鋼を溶解します。 誘導炉が溶解温度まで加熱されたら、鋼材をその中に入れて加熱します。
エレクトロスラグ再溶解鋼
このプロセスは主に、電極を使用して鋼を精製および再溶解し、高品位のインゴットを製造するために使用されます。
炉は鋼を溶解するために使用される最も一般的な方法の XNUMX つです。
鋼溶解炉の種類
鋼の溶解には、主に XNUMX 種類の溶解炉が一般的に使用されます。
私。 電気アーク炉 - 電気アーク炉は、炭素電極を使用して鋼を加熱するために使用されます。 加熱プロセスには、溶解、精製、タッピングの XNUMX つの主要な方法があります。
ii. 平炉炉 - 炉床で燃料を燃焼させて鋼を加熱する最も古い溶解炉の XNUMX つです。
iii. るつぼ炉 – 鋼はるつぼ (鋼を入れる容器) に装填され、その後加熱が行われる炉室内に入れられます。
iv. 誘導炉
誘導炉は、電磁誘導によって促進される熱を発生させることによって動作します。 ただし、小規模な生産産業には最適です。
鋼を溶かすために使用される材料
まず最初に、炭素と鉄を加熱して鋼を形成する必要があります。 そのため、炉は鋼を目的の融点まで加熱するために使用されます。 選択した炉のタイプによっては、るつぼが必要になる場合があります。
これは、溶解プロセス中に炉内に鋼を保持する容器です。 さらに、電気、天然ガス、またはプロパンを使用すると、希望の溶解温度を達成できます。
鋼の溶解温度を決定する要因
溶融温度は、多くの場合、金属の元素組成によって決まります。 たとえば鋼を考えてみましょう。鋼には炭素と鉄という XNUMX つの元素が含まれています。 元素組成が多いほど融点は低くなり、その逆も同様です。
鋼の溶解温度を決定するその他の要素は次のとおりです。
· 個々の鉄分子間の引力
分子間の強い引力は、より高い融解温度を意味します。 鋼のグレードが異なると、分子引力が異なることに注意してください。
繰り返しますが、ほとんどの鋼種は比較的高温でのみ溶解するコンパクトな構造を持っています。
・不純物
鋼には、特定の用途要件を達成するために、さまざまな合金元素が含まれる場合があります。 通常、これらの元素は他の化合物とともに「不純物」を形成します。
元素の種類に応じて、鋼の融点はわずかに高いか低い場合があります。
もちろん、圧力や環境条件などの他の変数も鋼の溶解温度を決定します。
鋼の融点に関する知識が重要な理由
一般に、鋼やあらゆる金属の融点を知ることは、部品や機械が効果的に機能するために非常に重要です。
コンポーネントの故障は、融点の誤った推定によって生じる可能性のある主要なリスクの XNUMX つです。
多くの場合、これは高温環境で機能する鉄鋼用途に影響を与えます。 コンポーネントの故障を避けるために、これらのアプリケーションが温度に耐えられることを確認する必要があります。
言うまでもなく、鋼を成形するには液体状態にする必要があります。 そのため、遅れがあると鋼が固まり、プロセス全体に支障をきたす可能性があります。
熱膨張が鋼の融点に与える影響
熱膨張とは、物質がさまざまなレベルの熱を受けたときの体積変化を指します。 とはいえ、融点が低い金属は熱膨張が大きいため、金属の使用に影響します。
したがって、金属鋼の使用目的を決定する際には、金属鋼の熱膨張率を考慮することが重要です。
結論
経験則として、溶解する前に、扱っている鋼の種類と使用目的を知ってください。 鋼のグレードが異なると、融点も異なります。 正確な結果を得るには、溶解する鋼の種類を理解し、適切な溶解方法を使用して溶解してください。
その他のリソース：
チタンの融点– 出典：HM
金属の融点– 出典：メタルスーパーマーケット