おはようございます。
RYOです。
最近地面師見ました。
なんか不動産に詳しい人ってかっこいいですよね。
憧れました。
憧れて司法書士という資格を取りたいって思いました。
難易度ちょっと調べてみました。
、、、、辞めました。
勇気ある撤退だと思います。
しかし、いつの日か〇〇士という超絶難関資格に挑戦してみたいなと思いました。
公認会計士、税理士、中小企業診断士、弁護士、地面士、、、、。
地面士はちがうかぁ。
さて、今日は高張力鋼について例題を使って解説していこうと思います。
例題 2022年6月５日 類似問題出題
( )内に適切な言葉を入れよ。
調質高張力鋼は圧延後、様々な熱処理が施工されて製品となる。
Ac3変態点以上の(①)組織から急冷する(②)と呼ばれる熱処理をした後に、再度Ac1変態点以下の温度で保持する(③)と呼ばれる熱処理を行う。
このようにして製造された鋼材の組織は、微細な(④)が分散析出した(⑤)組織となり、強度とじん性のバランスの良い材料となる。
非調質高張力鋼では、圧延後に(⑥)と呼ばれる熱処理を実施し、(⑦)組織を微細化し、じん性の改善を図っている。
制御圧延と加速冷却を組み合わせた加工熱処理法で製造された(⑧)鋼は、冷却速度と水冷開始・停止温度を制御して、変態生成相の割合を調整し、かつ結晶粒を微細化することで強化されているため(⑨)の添加が抑制でき、同じ強度レベルの通常熱感圧延鋼材に比べて(⑩)またはPcmが低いため、熱影響部の硬化が少ないなど溶接性に優れた鋼である。
解答例
①オーステナイト
②焼入れ
③焼戻し
④炭化物(セメンタイト)
⑤焼き戻しマルテンサイト
⑥焼きならし
⑦フェライト
⑧TMCP
⑨炭素、合金元素
⑩Ceq(炭素当量)
高張力鋼とは
高張力鋼とはその名の通り引張強度の高い鋼のことです。
引張強さ490Mpa以上の強度を持つ鋼のことですね。
強度が高いから、材料の板厚を薄く設計できるんです。
すなわち構造物の軽量化ができるんです。
「ほんなら高張力鋼をつこうたら、材料の寸法は小そうなるし、かるーなるし、ええことばぁじゃが!」
ってなるのですが、デメリットもあるのです。
２つ理解しておきましょう
①高張力鋼は溶接性が悪い
②降伏比が高い
溶接性が悪いというのはどういう事を言うのか覚えてますか？
忘れていたら「WES1級対策 溶接用連続冷却変態図(CCT図)についての焼入性について」をいっぱい読んでください。
そうです。
高張力鋼はマルテンサイトが生成されやすいんです。
マルテンサイトが生成されることで低温割れのリスクが増大するんでしたよね。
忘れていたら「WES1級対策 低温割れ(遅れ割れ)についての硬化組織について」をいっぱい読んでくださいね。
降伏比ってなんやねん。
降伏比=降伏強さ÷引張強さです。
つまりね塑性変形が始まる応力(降伏強さ)と破断する応力(引張強さ)の差が小さいという意味です。
応力ひずみ線図を忘れちゃった人は「WES1級対策 残留応力についての弾性変形と塑性変形について」をいっぱい読んでください。
降伏比が高いというのは、材料が降伏してからあまり塑性変形をする事なく、材料が破断してしまうという事を意味します。
高張力鋼の作り方
高張力鋼の作り方2通り理解しておきましょう。
①固溶強化
②析出強化
①は、炭素等の合金元素を材料の中に添加して材料に強度持たせるというやり方です。
このやり方で材料を強化した場合、当然ですが炭素当量が増加します。
炭素当量が増加すればするほど、マルテンサイトが生成されやすくなります。
硬くて強い材料が生成されますが、じん性や延性が低い材料になってしまうのです。
②は、熱処理を使って材料の組織を細かくすることで強度を持たせるというやり方です。
これは合金元素を添加せず材料を強化できます。
だから炭素当量が少なくて済むのです。
熱処理で焼入れ(クエンチ)を行い、材料の組織を意図的にマルテンサイトにするのです。
オーステナイト域から急冷して炭素拡散の暇を与えずしてカッチカチで脆い材料にするのです。
その後、熱処理で焼戻し(テンパ)を行い、材料の組織を焼き戻しマルテンサイトという状態にするのです。
炭素が動ける温度まで加熱して(Ac1変態点以下)することで、炭素を拡散してやる処理です。
これをすることにより無理やり炭素が閉じ込められて、ぱんぱんに膨張していたマルテンサイト状態から、炭素を動かしてやる(脱出させてやる)のです。
すると炭素たちはほかの合金元素達と結合し、微細な炭化物を生成するのです。
これによりマルテンサイト＋微細炭化物の混合組織となり、硬さもあり、延性もある材料ができあがるうのです。
熱処理(焼入れ・焼戻し)によって組織・品質を調整された鋼です。
これを調質鋼と呼びます。
つまり②の方法で作られた高張力鋼は、弱点(溶接性の悪さと降伏比の高さ)を克服しているのです。
調質鋼の弱点について
前述した通り、調質鋼は高張力鋼の弱点を克服しているのです。
じゃー調質鋼は最強の材料じゃないか!と思いますよね。
そうではないのです。
やはり調質鋼にも弱点はあるのです。
調質鋼は熱処理によって組織を微細化して強度を得ております。
つまりこの微細組織が変わってしまうことが弱点なのです。
調質鋼は合金元素含有量が少なく、炭素当量が低いので溶接性が良いです。
確かに低温割れなどのリスクは低いです。
だからといって溶接を繰り返すと熱影響部の範囲はどんどん広がります。
熱影響部とはすなわち部分的に熱処理された場所です。
そうです。せっかく計算して作られた微細組織の状態が変わってしまうのです。
焼き戻しマルテンサイトだった場所に、マルテンサイトや、フェライト＋パーライト等が生成されます。
フェライト＋パーライトが生成された場所は、調質された生成された場所よりも強度が低いです。
つまり部分的に軟化してしまうのです。HAZ軟化部と呼びます。
これが調質鋼の弱点です。
まとめ
高張力鋼とは、高い引張強度を持っている材料です。
高張力鋼のメリット
・材料を軽量化できる。
高張力鋼のデメリット
・溶接性が悪い
・降伏比が高い
作り方
・固溶強化
・析出強化
析出強化の場合(調質鋼)のメリット
・炭素当量が少ないが高強度を得られる。
・溶接性が良い
・強度・じん性・延性に優れる
析出強化の場合(調質鋼)のデメリット
・HAZ軟化部が生成されるリスクがある。
ここまで理解できたらこの例題を解いてみましょう。
高張力鋼（固溶強化鋼）は溶接時に低温割れが発生しやすい。材料組織の観点からその理由を述べよ。
TMCP鋼を使用することで、低温割れ発生のリスクを低減することができる。その理由を述べよ。
TMCP鋼を溶接する際の注意点およびその理由を述べよ。
そういえば地面師に憧れてファイナンシャルプランナー2級を取得しました。
宅建士とかは難しすぎるかなと思ってひとまずファイナンシャルプランナー2級を勉強してみたのです。
意外と難しかったです。
非破壊検査レベル2と同じくらいの難易度だと思いました。
ファイナンシャルプランナー2級を持っていても独占業務は何一つないので、あまり意味のない資格です。
でも、ひとつ確実に言えることがあります。
非破壊検査や溶接の知識よりも日常生活に役立ちます。
それだけは間違いないです（笑）
地面師がちょっとかっこいいなって思ったRYOでした。
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