ASTM A513 鋼管: 用途、材料、製造プロセスの概要
ASTM A513 は、金属加工で一般的に使用される溶接および冷間加工鋼管向けに米国材料試験協会 (ASTM) によって制定された規格です。
主に電気抵抗溶接と冷間引抜によって製造される機械チューブに適用されます。
ASTM A513 は、さまざまな製造プロセスと材料タイプを通じて、多様な機械および金属構造市場のアプリケーション ニーズを満たすさまざまな鋼管オプションを提供します。
1.0 ASTM A513 製造プロセス分類
| タイプ | 製造工程 | 特徴 | アプリケーション |
| タイプ1 | 熱間圧延電気抵抗溶接（ERW）チューブ | 表面精度と寸法精度が低く、強度が中程度で、一般的な構造および機械用途に適しています。 | 家具フレーム、機械サポート、産業機器サポート |
| タイプ2 | 熱処理電気抵抗溶接（ERW）チューブ | 熱処理により強度と靭性が向上し、高圧用途に適しています。 | 自動車部品、高強度機械フレーム、構造サポート |
| タイプ3 | 冷間引抜溶接チューブ | 冷間引抜、降伏強度、引張強度の向上により寸法精度と表面品質が向上 | 機械部品、精密機器、高精度配管システム |
| タイプ4 | 熱処理冷間引抜溶接管 | 冷間引抜の精度と熱処理による強度を組み合わせ、高応力および衝撃のアプリケーションに適しています。 | 高応力機械部品、耐衝撃構造部品、シャフト、回転部品 |
| タイプ5 | 冷間圧延電気抵抗溶接（ERW）チューブ | 高精度で滑らかな表面、精密加工に適しています | 精密機械部品、自動車部品、精密工学機器 |
| タイプ6 | 冷間圧延および冷間引抜電気抵抗溶接管 | 最高の寸法精度と表面仕上げ、優れた強度と靭性 | 高精度機械システム、航空宇宙機器、高需要エンジニアリング構造 |
2.0 ASTM A513の主な材料
| 材質タイプ | 主な成績 | 炭素含有量 | 特徴 | アプリケーション |
| 低炭素鋼 | 1008、1010 | 0.08%-0.10% | 延性が良く、成形、溶接、冷間加工が容易で、強度が中程度、表面仕上げが優れている | 家具フレーム、機械サポート、産業機器サポート、自動車部品 |
| 1020、1026 | 0.20%-0.26% | 引張強度と降伏強度が高く、延性と加工性に優れ、溶接や機械加工に適しています。 | 中強度機械部品、精密機械加工部品 | |
| 合金鋼 | 4130 | 0.30% | 高強度、優れた耐摩耗性、優れた靭性と疲労性能、優れた溶接性と熱処理性 | 高応力構造部品、航空宇宙機器、登山用具、レースカーのフレーム |
| 4140 | 0.40% | 非常に高い強度と耐摩耗性、衝撃や疲労応力の用途に適しており、優れた焼入れおよび焼戻し特性を備えています。 | 高強度機械部品、産業機器部品、重機部品 | |
| 低合金高強度鋼 | – | – | 強度と耐腐食性を向上させるために少量の合金元素（例：クロム、ニッケル、モリブデン）が添加されている | 橋梁、建物のフレーム、トラックのシャーシなどの構造および荷重支持部品 |
3.0 一般的な ASTM A513 材料の降伏強度範囲
| 材質タイプ | 主な成績 | 降伏強度範囲 (MPa) | 特徴 |
| 低炭素鋼 | 1008、1010 | 205 – 275 | 延性が良く、強度も適度で、一般的な構造および機械用途に適しています。 |
| 1020、1026 | 275 – 380 | 降伏強度が高く、より高い強度が求められる構造部品や機械部品に適しています。 | |
| 合金鋼 | 4130 | 435 – 600 | 強度が高く、高応力および疲労用途に適しており、溶接性と熱処理性に優れています。 |
| 4140 | 620 – 850 | 降伏強度と耐摩耗性が極めて高く、高荷重および衝撃応力を受ける部品に適しています。 | |
| 低合金高強度鋼 | – | 345 – 690 | 合金元素は強度と耐腐食性を向上させるため、建物のフレームや橋などの構造部品に最適です。 |
4.0 冷間成形プロセスにおける ASTM A513 の応用
ASTM A513 は冷間成形プロセスで非常に優れた性能を発揮し、さまざまな業界で広く使用されています。
4.1 冷間成形における ASTM A513 の利点:
- 優れた加工性
- バランスのとれた強度と延性
- 溶接が簡単
4.2 チューブ曲げ:
ASTM A513 材料は延性と靭性に優れているため、割れたり強度が低下したりすることなくチューブを簡単に曲げることができます。
用途: 自動車の排気システム、家具の構造、建物のフレームなどの曲げチューブの製造に使用されます。
4.3 スタンピングとパンチング:
低炭素鋼はプレス加工性に優れており、複雑なプレス加工や パンチ 成形後の良好な表面品質を維持しながら、工業用パンチプレスで操作します。
用途: 機械部品や金属ハウジングなど、さまざまなスタンプ部品の製造に使用されます。
4.4 エッジングとフランジング:
ASTM A513 の低炭素鋼タイプは、エッジングおよびフランジ加工において優れた可塑性を示し、割れることなく成形できます。
用途: パイプコネクタ、フランジ、その他のエッジまたはフランジ付き部品の製造に使用されます。
4.5 深絞り:
低炭素鋼は、冷間成形による深絞りに対して優れた耐性があり、滑らかな表面と均一な変形をもたらします。
用途: 金属カップ、金属容器、金属缶など、深絞り加工を必要とする部品の製造に適しています。
4.6 曲げ：
ASTM A513 材料は曲げ性に優れているため、曲げ工程で優れた性能を発揮し、複雑な形状の部品の製造に適しています。
用途: 建築構造物や機械設備の支持部材など、各種金属パイプや金属板の曲げ加工に使用します。
5.0 表1:標準低炭素鋼の化学的要件
この表は、ASTM A513 で規定されているさまざまな低炭素鋼グレードの化学組成要件を示しています。SAE 1008、SAE 1010、SAE 1020 などの一般的な低炭素鋼タイプが含まれています。
表には、各グレードの炭素、マンガン、リン、硫黄の含有量の範囲が詳細に示されています。これらの成分基準により、製造中の鋼の品質と性能が一定に保たれ、さまざまな用途のニーズを満たすことができます。
| グレード指定 | カーボン（%） | マンガン（%） | リン、最大（%） | 硫黄、最大（%） |
| マウンテンバイク1010 | 0.02～0.15 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 |
| MT1015 | 0.10～0.20 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 |
| MT X 1015 | 0.10～0.20 | 0.60～0.90 | 0.035 | 0.035 |
| MT1020 | 0.15～0.25 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 |
| MT X 1020 | 0.15～0.25 | 0.70～1.00 | 0.035 | 0.035 |
注:
- 化学分析は熱分析を表します。リム付きまたはキャップ付きの鋼を除き、製品分析は表 3 に示す通常の方法に従って行われます。
- これらのグレードに使用されるリム付きまたはキャップ付きの鋼は、化学組成が均一でないことが特徴で、誤った使用が明確に示されない限り、製品の分析は適切ではありません。
- 「MT」はメカニカルチューブを意味します。
6.0 表2:その他の炭素鋼および合金鋼の化学的要件
この表は、ASTM A513 に基づく他の種類の炭素鋼および合金鋼の化学組成要件の概要を示しています。低炭素鋼から 1006、1015、4130、4140 などのさまざまな合金鋼まで、さまざまなグレードをカバーしています。
この表には、炭素、マンガン、リン、硫黄、シリコン、ニッケル、クロム、モリブデンなどの元素の最大含有量と最小含有量が指定されています。これらの仕様は、材料の機械的特性、耐久性、および加工性にとって非常に重要です。
| グレード指定 | カーボン（%） | マンガン（%） | リン、最大（%） | 硫黄、最大（%） | シリコン（%） | ニッケル（%） | クロム（%） | モリブデン（%） |
| 1006 | 最大0.08 | 最大0.45 | 0.030 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1008 | 最大0.10 | 最大0.50 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1009 | 最大0.15 | 最大0.60 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1010 | 0.08～0.13 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1012 | 0.10～0.15 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1015 | 0.13～0.18 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1016 | 0.13～0.18 | 0.60～0.90 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1017 | 0.15～0.20 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1018 | 0.15～0.20 | 0.60～0.90 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1019 | 0.15～0.20 | 0.70～1.00 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1020 | 0.18～0.23 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1021 | 0.18～0.23 | 0.60～0.90 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1022 | 0.18～0.23 | 0.70～1.00 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1023 | 0.20～0.25 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1024 | 0.18～0.25 | 1.30～1.65 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1025 | 0.22～0.28 | 0.30～0.60 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1026 | 0.22～0.28 | 0.60～0.90 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1027 | 0.22～0.29 | 1.20～1.55 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1030 | 0.28～0.34 | 0.60～0.90 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1033 | 0.30～0.36 | 0.70～1.00 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1035 | 0.32～0.38 | 0.60～0.90 | 0.035 | 0.035 | … | … | … | … |
| 1040 | 0.37～0.44 | 0.60～0.90 | 0.040 | 0.050 | … | … | … | … |
| 1050 | 0.48～0.55 | 0.60～0.90 | 0.040 | 0.050 | … | … | … | … |
| 1060 | 0.55～0.65 | 0.60～0.90 | 0.040 | 0.050 | … | … | … | … |
| 1340 | 0.38～0.43 | 1.60～1.90 | 0.035 | 0.040 | 0.15～0.35 | … | … | … |
| 1524 | 0.19～0.25 | 1.35～1.65 | 0.040 | 0.050 | … | … | … | … |
| 4118 | 0.18～0.23 | 0.70～0.90 | 0.035 | 0.040 | 0.15～0.35 | … | 0.40～0.60 | 0.08～0.15 |
| 4130 | 0.28～0.33 | 0.40～0.60 | 0.035 | 0.040 | 0.15～0.35 | … | 0.80～1.10 | 0.15～0.25 |
| 4140 | 0.38～0.43 | 0.75～1.00 | 0.035 | 0.040 | 0.15～0.35 | … | 0.80～1.10 | 0.15～0.25 |
| 5130 | 0.28～0.33 | 0.70～0.90 | 0.035 | 0.040 | 0.15～0.35 | … | 0.80～1.10 | … |
| 8620 | 0.18～0.23 | 0.70～0.90 | 0.035 | 0.040 | 0.15～0.35 | 0.40～0.70 | 0.40～0.60 | 0.15～0.25 |
| 8630 | 0.28～0.33 | 0.70～0.90 | 0.035 | 0.040 | 0.15～0.35 | 0.40～0.70 | 0.40～0.60 | 0.15～0.25 |
7.0 表3:表1および表2に示す鋼の製品分析の許容範囲
この表は、ASTM A513 鋼製品の元素含有量の許容範囲を定義します。炭素、マンガン、リン、硫黄、シリコン、ニッケル、クロム、モリブデンなどの元素の許容範囲を示します。
| 要素 | 指定された範囲の限界または最大値、% | 変動、最大限度を超えるか、最小限度を下回るか |
| 炭素 | ||
| 0.15まで、含む | 0.02 | 0.03 |
| 0.15以上0.40以下、含む | 0.03 | 0.04 |
| 0.40以上0.55以下、含む | 0.03 | 0.05 |
| マンガン | ||
| 0.60まで、含む | 0.03 | 0.03 |
| 0.60以上1.15以下、含む | 0.04 | 0.04 |
| 1.15以上1.65以下、含む | 0.05 | 0.05 |
| リン | … | 0.01 |
| 硫黄 | … | 0.01 |
| シリコン | ||
| 0.30まで、含む | 0.02 | 0.03 |
| 0.30以上0.60以下 | 0.05 | 0.05 |
| ニッケル | 1.00まで、含む | 0.03 |
| クロム | 0.90まで、含む | 0.03 |
| 0.90以上2.10以下 | 0.05 | 0.05 |
| モリブデン | ||
| 0.20まで、含む | 0.01 | 0.01 |
| 0.20以上0.40以下 | 0.02 | 0.02 |
- 個々の決定は、この表に示されている範囲内で、指定された加熱限度または範囲から異なる場合があります。ただし、加熱内のどの要素も、指定された範囲より上と下の両方で変化することはできません。
- この表で省略記号 (…) が付いている箇所には、要件はありません。
参考文献:
