I.非合金鋼
非合金鋼とは、鉄と炭素の合金で、wc <2.11%、少量のSi、Mn、S、Pなどの不純物を含む。新しい鋼材分類基準が施行される以前は、炭素鋼（炭素鋼と略される）と呼ばれていた。様々な産業分野で一般的に使用されている材料である。
1.非合金鋼の分類
非合金鋼を分類するには、主に3つの方法がある：
(1) 炭素含有量に基づく
低炭素鋼（wc <0.25%）、中炭素鋼（0.25%≤wc ≤0.60%）、高炭素鋼（wc >0.60%).
(2) 主な品質等級に基づく
普通品質非合金鋼（ws ≤0.040%, wp≤0.040%以下）、普通品質非合金鋼および特殊品質非合金鋼を除く高品質非合金鋼、特殊品質非合金鋼（ws ≤0.020%, wp ≦0.020%）。
(3) スチールの使用に基づく
構造用炭素鋼、非合金工具鋼、鋳造炭素鋼に分けられる。
さらに、製錬中の溶鋼の脱酸度合いによって、リムド鋼、キルド鋼、特殊キルド鋼に分けられる。
2.非合金鋼の鋼種、特性及び主な用途
(1) 炭素鋼 非合金機械構造用鋼
1) 普通炭素構造用鋼
普通炭素構造用鋼の等級は「Q+数字+品質等級+脱酸方法記号」で表される。「Q」は中国語のピンインの頭文字で「降伏強度」を表し、「数字」はその最小降伏強度を示し、品質等級はA、B、C、Dで表され、等級Aが最も低く、等級Dが最も高い。
脱酸法の記号は、リムド鋼、キルド鋼、特殊キルド鋼をそれぞれF、Z、TZとする。通常、殺し鋼と特殊殺し鋼の記号（ZとTZ）は省略できる。例えば、鋼種Q235AFは降伏強さ≧235MPaのA級リムド鋼を示す。普通炭素構造用鋼の等級、特性および主な用途を表1に示す。
表1 普通炭素構造用鋼の鋼種、主要特性および用途
| 新グレード | オールドグレード | 主な物件 | 使用例 |
| Q195 | A1, B1 | 高塑性、靭性、良好な溶接性能、良好な圧力処理性能、しかし低強度。 | アンカーボルト、鋤、煙突、屋根パネル、リベット、低炭素鋼線、薄板、溶接パイプ、タイロッド、フック、ブラケット、溶接構造物の製造に使用。 |
| Q215 | A2, C2 | ||
| Q235 | A3, C3 | 良好な可塑性、靭性、溶接性能、良好な冷間スタンピング性能、一定の強度、良好な冷間曲げ性能 | タイロッド、ピン、シャフト、スクリュー、ナット、カラー、ブラケット、ベース、建築構造物、橋梁などの一般的な要件を持つ部品や溶接構造物に広く使用されています。 |
2) 高品質炭素構造鋼
高品質炭素構造用鋼の等級は、一般的に2桁の数字で表され、炭素の平均質量分率を万分の一で示します。例えば、35は炭素の平均質量分率が0.35%の高品質炭素構造用鋼を示します。
鋼中のマンガンの質量分率が高い場合（0.7%≦Wムン ≤1.2%)の場合、マンガン(Mn)の 化学元素記号が等級の後に付けられる。高級炭素構造用鋼の等級、特性、主な用途を表2に示す。
表2 高品質炭素構造用鋼の鋼種、特性および主な用途
| グレード | 主な性能 | 使用例 |
| 08 | 強度と硬度が低く、塑性加工性に優れる。深絞り性、深絞り性が良く、冷間加工性、溶接性が良い。成分の偏析傾向が強く、時効に敏感であるため、冷間加工時には応力除去熱処理や水強化処理で冷間加工割れを防ぐことができる。 | 薄板、薄帯、冷間変形プロファイル、冷間引抜鋼線への圧延が容易。 プレス部品深絞り部品、各種非荷重カバー部品、浸炭、窒化処理、各種スリーブ、テンプレート、ブラケットなどの製作。 |
| 20 | 強度と硬度は15号鋼よりやや高く、塑性と溶接性が良好で、熱間圧延や焼ならし後の靭性も良い。 | レバーシャフト、トランスミッションフォーク、ギア、重機のタイロッド、フックなど、あまり重要でない中小の浸炭、浸炭窒化部品、鍛造部品の製造に使用される。 |
| 30 | 高い強度と硬度、良好な塑性加工性、良好な溶接性は、熱間鍛造やホットプレスに適した焼ならしや焼戻し後に使用することができます。機械加工性が良い。 | リードスクリュー、タイロッド、シャフトキー、ギア、シャフトスリーブなど、応力が小さく、温度が150℃以下の低荷重部品に使用される。浸炭部品は表面の耐摩耗性が良く、耐摩耗部品として使用できる。 |
| 45 | 最も一般的に使用される中炭素の焼入れ・焼戻し鋼で、総合的に優れている。 機械的性質焼入れ性が悪く、水焼入れ時に割れが発生しやすい。小さな部品は焼戻し、大きな部品は焼ならしが必要である。 | 主にタービンのインペラ、コンプレッサーのピストン、シャフト、ギア、ラック、ウォームなどの高強度可動部品の製造に使用される。溶接部品の場合、溶接前の予熱と溶接後の応力除去焼鈍に注意する必要がある。 |
| 65 | 熱処理または冷間加工硬化後、高い強度と弾性を持つ。溶接性が悪く、割れやすい、被削性が悪い、冷間変形塑性が低い、焼入れ性が悪い、一般に油焼入れされる。特徴は、疲労強度が同じ構成で合金ばね鋼に匹敵することである。 | バルブスプリング、スプリングリングなど、断面や形状が単純で、応力の小さいフラットまたはスパイラルスプリング部品の製造に適しています。また、ローラー、クランクシャフト、カム、ワイヤーロープなど、耐摩耗性の高い部品の製造にも適しています。 |
| 85 | 炭素含有量が最も高い構造用鋼で、他の高炭素鋼よりも強度と硬度が高いが、弾性はやや低く、その他の特性は65鋼に似ている。焼入れ性は悪い。 | 鉄道車両、板バネ、丸バネ、鋼線、鋼帯など |
| 40Mn | 焼入れ性は40鋼よりやや高い。熱処理後の強度、硬度、靭性は40鋼よりやや高く、冷間変形時の塑性変形性は中程度、被削性は良好、溶接性は低い。 | 耐疲労部品、クランクシャフト、ローラー、シャフト、コネクティングロッド、高応力下で働くネジ、ナットなど。 |
| 65Mn | 強度、硬度、弾性、焼入れ性は65鋼より高いが、過熱に敏感で焼戻し脆性傾向があり、水冷時に割れやすい。焼鈍状態での被削性は良好で、冷間変形塑性が低く、溶接性に劣る。 | 中荷重板ばね、直径7～20mmの渦巻きばねとばね座金、ばねリング。研削盤のスピンドル、スプリングコレット、精密工作機械のリードスクリュー、プラウ、カッター、スパイラルローラーベアリングのリング、鉄道レールなどの高耐摩耗部品。 |
(2) 非合金工具鋼
炭素工具鋼に含まれる炭素の質量分率は0.65%から1.35%で、いずれも高品質または高級な高級炭素鋼である。この種の鋼は、高硬度、高耐摩耗性を持ち、主に手鋸刃、ヤスリなどの工具、測定工具、金型の製造に使用される。
非合金工具鋼の鋼種は「T＋数字」で表される。このうち「T」は中国語のピンイン「炭素」の頭文字で、数字は鋼に含まれる炭素の平均質量分率の千分の一を表す。高級高級非合金工具鋼の場合は、数字の後に記号 "A "が付きます。
例えば、T8は平均炭素質量分率が0.8%の高級非合金工具鋼を示し、T8Aは平均炭素質量分率が0.8%の高級高級非合金工具鋼を示す。非合金工具鋼の一般的な鋼種、性質および主な用途を表3に示す。
表3 非合金工具鋼の一般的な鋼種、特性および主な用途
| グレード | 主な物件 | 硬度 | 使用例 | ||
| アニール状態 | 焼入れサンプル | ||||
| ハートビート | 焼入れ温度 冷却媒体 | HRC | |||
| T7 T7A | 熱処理後、高強度、高靭性、かなりの硬度を持つが、焼入れ性、熱間硬度に劣り、焼入れ時に変形する。 | ≤187 | 800~820 水 | ≥62 | 小型空圧工具、木工用ノミやノコギリ、スズ切り、ハンドハンマー、機械工用ハンマーヘッド、ピンなど、衝撃や振動に耐え、良好な靭性、適度な硬度、低切削性を必要とする各種工具の製造に使用される。 |
| T8 T8A | 焼入れ・焼戻し後、硬度が高く、耐摩耗性に優れるが、強度と塑性が低く、焼入れ性に劣る。 不良、加熱時に過熱しやすい、変形しやすい、熱間硬度が低い、耐衝撃性が低い | ≤187 | 780~800 水 | ≥62 | 軸、ノミ、木工用ノコ刃、簡易金型、パンチ、バイスジョー、スプリングシート、ピンなど、作業中に刃先が熱くならず、高硬度で耐摩耗性のある工具の製造に使用される。 |
| T8Mn T8MnA | 性能はT8やT8Aと同様だが、マンガンはT8やT8Aよりも硬化性を向上させ、硬化層が深くなる。 より深く | ≤187 | 780~800 水 | ≥62 | 用途はT8およびT8Aと同様 |
| T10 T10A | 良好な靭性、高強度、T8およびT8Aよりも優れた耐摩耗性、低い熱間硬度、乏しい焼入れ性、大きな焼入れ変形。 | ≤197 | 760～780 水 | ≥62 | フライスカッター、旋削工具、ドリル、タップ、木工機械、伸線ダイスなど、切削条件が悪く、耐摩耗性が高く、強い振動を受けず、一定の靭性と切れ味が要求される工具の製造に使用される。 パンチングダイ |
| T12 T12A | 高硬度、耐摩耗性、低靭性、熱間硬度、焼入れ性が悪く、焼入れ変形が大きい。 | ≤207 | ≥62 | 衝撃が小さく、低重量の工具の製造に使用される。 切断速度フライスカッター、旋削工具、ドリル、タップ、金型、鋸刃、小型冷間切断金型、打ち抜き金型などの高硬度、高硬度、低衝撃の機械部品。 | |
| T13 T13A | 炭素鋼の非合金工具鋼の中で最も硬度、耐摩耗性に優れるが、靭性に劣り、衝撃に耐えられない。 | ≤217 | ≥62 | スクレーパー、カミソリ、伸線工具、ヤスリパターン彫刻用工具、彫刻工具、ドリル、ヤスリなど、非常に高い硬度を必要とするが衝撃を受けない工具の製造に使用される。 | |
(3) 鋳造炭素鋼
鋳造炭素鋼（「鋳鋼」と呼ばれる）の等級は、「ZG＋2つの数字群」で示される。「ZG "は中国語の "鋳鋼 "のピンインの略語で、1つ目の数字群は降伏強度の最小値を示し、2つ目の数字群は引張強度の最小値を示します。例えば、ZG230-450は、降伏強度が230MPa以上、引張強度が450MPa以上の鋳造炭素鋼を示します。
一般工学用鋳鋼の炭素の質量分率は0.15%から0.60%である。鋳鋼は主に、高い強度と靭性が要求され、形状が複 雑で、加圧成形が困難な鋳鋼部品の製造に使用され る。鋳鋼の鋼種、化学成分、機械的性質、主な用途を表4に示す。
表4 鋳造炭素鋼の鋼種、化学成分、機械的性質および主な用途
| グレード | 主な化学成分 質量分率（%） | 室温機械特性 | 性能特性と使用例 | |||||||||
| C | Si | ムン | P | S | ReL (Rr0.2) MPa | Rm MPa | A11.3 (%) | Z (%) | K/J [aK/ (J/cm2)] | |||
| 以下 | 以上 | |||||||||||
| ZG200-400 | 0.20 | 0.60 | 0.80 | 0.035 | 200 | 400 | 25 | 40 | 30(60) | 可塑性、靭性、溶接性に優れる。機械ベースやトランスミッションハウジングなど、大きな応力がかからず、良好な靭性が要求される各種機械部品に使用される。 | ||
| ZG230-450 | 0.30 | 0.90 | 230 | 450 | 22 | 32 | 25(45) | 一定の強度と良好な塑性変形性、靭性、溶接性を有する。アンビル、ベアリング・キャップ、ベース・プレート、バルブ・ボディなど、大きな応力がかからず、良好な靭性が要求される各種機械部品に使用される。 | ||||
| ZG270-500 | 0.40 | 0.60 | 0.90 | 0.035 | 270 | 500 | 18 | 25 | 22(35) | 高強度、高硬度、鋳造性、溶接性、被削性に優れる。圧延機フレーム、ベアリングシート、コネクティングロッド、ハウジング、クランクシャフトなどに使用される。 シリンダーブロックなど | ||
| ZG310-570 | 0.50 | 310 | 570 | 15 | 21 | 15(30) | 強度と被削性に優れ、塑性が小さく、靭性に富む。大型ギア、シリンダーブロック、ブレーキホイール、ローラーなど、荷重の大きな部品に使用される。 | |||||
| ZG340-640 | 0.60 | 340 | 640 | 10 | 18 | 10(20) | 高強度、高硬度、耐摩耗性、良好な被削性、劣悪な溶接性、良好な流動性、高いクラック感受性。ギア、ラチェットなどに使用される。 | |||||
低合金鋼および合金鋼
炭素鋼に一定量の合金元素を意図的に添加して得られる鋼は、低合金鋼および合金鋼と呼ばれる。合金鋼では、一般的にマンガン（w≧1%）、ケイ素（w≧0.5%）、クロム、タングステン、ニッケル、モリブデン、バナジウム、アルミニウム、銅、チタン、ニオブ、希土類元素などが添加される。
これらの元素は、鋼の機械的性質や焼入れ性を向上させたり、鋼の加工性能を向上させたり、特定の特殊な物理的・化学的特性を得ることができ、それによってその応用範囲を大きく広げることができる。合金鋼は合金構造用鋼、合金工具鋼、特殊用途鋼に分けられる。
1.低合金高強度構造用鋼
低炭素鋼をベースに少量（≦5%）の合金元素を添加した鋼である。c <0.2%）であり、その等級も「Q+数字」で表される。その意味は通常の炭素構造用鋼と同じで、例えばQ345は最低降伏強度が345MPaの低合金高強度構造用鋼を示す。
例えば、Q345BはBグレードの低合金高張力構造用鋼で、最低降伏強度は345MPaである。
低合金鋼は通常、熱間圧延焼鈍（または焼ならし）の状態で使用されます。強度は通常の低炭素鋼より10%～20%高く、低合金高張力鋼と呼ばれる。
可塑性、靭性に優れ、溶接性、耐食性にも優れている。現在、橋梁、車両、船舶、建築物、コンテナなどに広く使用されている。主な目的は、構造物自体の重量を軽減し、使用の信頼性と耐久性を確保することである。一般に使用される低合金高張力構造用鋼の等級、化学成分、機械的性質、用途を表1-7に示す。
表5 低合金高張力構造用鋼の一般的な鋼種、化学成分、機械的性質及び主な用途
| グレード | 化学組成（質量分率）（%） | スチール 厚さ /mm | 機械的特性 | 冷間曲げ試験 | 使用例 | ||||||
| 新基準 | 旧規格 | C | Si | ムン | その他 | Rm /MPa | ReL /MPa | A (%) | a - 試験片の厚さ d - マンドレルの直径 | ||
| Q345 | 14MnNb | 0.12~ 0.18 | 0.20~ 0.50 | 0.80~ 1.20 | 0.15~ 0.50Nb | ≤16 | 500 | 360 | 20 | 180℃ (d=2a） | 石油タンク、ボイラー、橋など |
| 16Mn | 0.12~ 0.20 | 0.20~ 0.50 | 1.2~ 1.60 | -- | ≤16 | 520 | 350 | 21 | 橋、船、乗り物、 圧力容器、建築構造物など | ||
| 16MnRE | 0.12~ 0.20 | 0.20~ 0.50 | 1.2~ 1.50 | 0.2~ 0.35Cu | ≤16 | 520 | 350 | 21 | 橋、船、乗り物、 圧力容器、建築構造物 その他 | ||
| Q390 | 15MnT 15MnV | 0.12~ 0.18 | 0.20~ 0.50 | 1.25~ 1.50 | 0.12~ 0.20Ti | ≤25 | 540 | 400 | 19 | 180℃ (d=3a） | 船舶、圧力容器、発電所設備など 船舶の側面、圧力容器、橋梁、車両、吊り上げ機械など |
| 0.12~ 0.18 | 0.20~ 0.50 | 1.25~ 1.50 | 0.04~ 0.14V | ≤25 | 540 | 400 | 18 | 橋、船、乗り物、 圧力容器、建築構造物など | |||
2.合金構造用鋼
合金構造用鋼は主に合金浸炭鋼、合金焼入れ焼戻し鋼、合金バネ鋼、転がり軸受鋼などを含む。
(1) 合金浸炭鋼
合金浸炭鋼は、低炭素鋼にクロム、マンガン、ニッケル、チタン、バナジウムなどの合金元素を添加したもの。鋼種は「2桁＋合金元素記号＋数字」で表される。
最初の2桁は鋼中の平均炭素質量分率の1万分の1を示し、元素記号は鋼中に含まれる合金元素を示し、元素記号の後の "数字 "はその平均含有率を示す。合金元素の平均含有率が1.5%未満の場合は元素記号のみを表示し、数字は表示しない。合金元素の平均質量分率が1.5%以上2.5%未満、2.5%以上3.5%未満などの場合は、元素記号の後に2、3などを適宜表示する。
例えば20Mn2は、合金浸炭鋼の平均炭素質量分率が0.20%、平均マンガン質量分率が2%であることを示す。高品質の合金構造用鋼であれば、18Cr2Ni4WAのように、記号 "A "が鋼種の最後に付けられます。
合金浸炭鋼は通常、浸炭、焼入れ、低温焼戻しの後に使用される。主に高表面硬度、高強度、高耐摩耗性、芯部靭性が要求され、衝撃荷重に耐える部品（トランスミッションギア、ギアシャフト、ピストンピンなど）に使用されます。一般的に使用される合金浸炭鋼の鋼種、成分、機械的性質、用途はGB/T3077-2015（合金構造用鋼）に記載されています。
(2) 焼入れ・焼戻し合金鋼
合金焼入れ焼戻し鋼は、通常、焼入れ焼戻し処理後に使用される中炭素合金鋼を指し、炭素質量分率は0.25%から0.50%の間である。合金焼入れ焼戻し鋼の鋼種表示方法は、合金浸炭鋼と同じで、「2桁＋合金元素記号＋番号」で表示されます。
合金焼入れ焼戻し鋼は、主にメインシャフト、クランクシャフト、コネクティングロッドボルト、重要なギアなど、高硬度、良好な塑性、靭性を必要とする重要な部品に使用されます。また、高い表面硬度と耐摩耗性が要求される部品には、焼入れ・焼戻し処理後、表面誘導加熱焼入れと低温焼戻しを施すことができる。
一般的に使用される合金焼入れ・焼戻し鋼の等級、成分、熱処理、特性はGB/T3077-2015（合金構造用鋼）に記載されている。広く使用されている合金焼入焼戻し鋼は、40Cr、40MnVB、30CrMnSi、20MnVB、12CrNi3などです。
(3) 合金バネ鋼
各種ばねや弾性部品の製造に使用される合金鋼は合金ばね鋼と呼ばれ、炭素の質量分率は一般に0.45%～0.70%である。合金バネ鋼の等級表示方法は、合金浸炭鋼と同じで、「2桁＋元素記号＋番号」で表示されます。
一般的に使用される合金バネ鋼の等級、組成、熱処理、特性、用途はGB/T1222-2007（バネ鋼）に記載されています。最も広く使用されているのは、60Si2Mnのようなシリコン-マンガン合金ばね鋼で、自動車、トラクター、機関車などのコイルばねや板ばね、高応力で働く重要なばねの製造に広く使用されています。
(4) 転がり軸受鋼
転がり軸受の転動体（ボール、ローラー、ニードル）およびリングの製造に使用される合金鋼は、転がり軸受鋼と呼ばれ、炭素質量分率は一般的に0.95%から1.15%の間であり、焼入れ後に高炭素マルテンサイトを得るため、転がり軸受鋼は高硬度と高強度を有する。
転がり軸受鋼の等級は「G＋Cr＋数字」で表される。G "は中国語のピンインで "rolling "の頭文字、"Cr "はクロムの元素記号、"数字 "は鋼中の平均クロム質量分率の1000分の1を示します。例えばGCr15は、転がり軸受鋼の平均クロム質量分率が1.5%であることを示します。
転がり軸受鋼に含まれるクロムの質量分率は、一般的に0.40%から1.65%の間である。クロムの役割は、鋼の焼入れ性を向上させ、分散炭化物を形成することで、鋼の耐摩耗性と接触疲労強度を向上させることです。大型軸受では、鋼の焼入れ性をさらに向上させるため、マンガンやシリコンなどの元素も添加されます。
現在、中国で最も広く使用されている転がり軸受鋼の鋼種は、GCr15（主に中小型軸受の製造に使用）とGCr15SiMn（主に大型軸受の製造に使用）である。
転がり軸受鋼は、グラインダースピンドル、冷間パンチングダイ、リードスクリュー、精密測定工具など、高耐摩耗性と高疲労強度を持つ部品の製造にも使用できます。一般的に使用される転がり軸受鋼の鋼種、成分、熱処理、特性はGB/T 18254-2016（高炭素クロム軸受鋼）に記載されています。
3.合金工具鋼
各種工具の製造に使用される合金鋼を合金工具鋼という。非合金工具鋼に適量の合金元素を添加した鋼である。非合金工具鋼に比べて硬度、耐摩耗性、靭性が高く、特に焼入れ性、焼戻し性、熱間硬度、焼戻し安定性に優れている。そのため、断面が大きく、形状が複雑で、高性能が要求される工具の製造に使用できる。
合金工具鋼はその用途によって、測定工具鋼、耐衝撃工具鋼、熱間金型用鋼、冷間金型用鋼、プラスチック金型用鋼などに分けられる。鋼種の表示方法は合金構造用鋼と似ているが、炭素含有量の表示方法が異なる。炭素含有量が c ≥1%以上の場合、炭素含有量は表示されない。c は一桁の数字で鋼中の平均炭素含有量の千分の一を示す。
例えば、Cr12MoVは、wc ≥1%, wCr =である。 モ , wv 合金工具鋼では<1.5%。もう一つの例は9SiCrで、これはwc =0.9%である。Si , wCr 合金工具鋼の<1.5%。合金工具鋼は全て高級鋼であるため、記号 "A "は鋼種の最後には記されていません。
(1) 冷間ダイス鋼
金属の冷間プレス、冷間押出し、冷間引抜きなどの金型を冷間で製造するための鋼を指す。高硬度、高耐摩耗性、十分な強度、靭性を持ち、焼入れ性が良く、焼入れ変形が小さいことが要求される。この種の鋼は焼入れ、焼戻し後に使用される。一般に使用される冷間加工ダイス鋼の鋼種、熱処理、 特性および用途を表6に示す。
表6 一般的に使用される冷間金型用鋼種、熱処理、特性および用途
| グレード | 配送状況 硬度 HBW | 焼き入れ | 硬度 HRC (以下ではない） | 使用例 | |
| 温度 | 冷却媒体 | ||||
| 9Mn2V | ≤229 | 780~810 | オイル | 62 | 打ち抜き金型、冷間プレス金型 |
| CrWMn | 207~255 | 800~830 | オイル | 62 | 複雑な形状、高精度の打ち抜き金型 |
| Cr12 | 217~269 | 950~1000 | オイル | 60 | コールドパンチングダイ、パンチ、 抜き型粉末冶金金型 |
| Cr12MoV | 207~255 | 950~1000 | オイル | 58 | 抜き型、トリミング型、絞り型 |
(2) 熱間ダイス鋼
Hot work die steel refers to the steel used for making hot forging dies, hot 押出ダイスダイカスト、ダイカスト金型など、高温の金属や合金を加圧成形する金型のこと。熱間金型用鋼は高温（400～600℃）で使用され、使用中は大きな衝撃荷重に耐えるだけでなく、大きな圧縮応力、引張応力、曲げ応力、金型キャビティ内の高温金属の流れによる激しい摩擦に耐える。
そのため熱間金型用鋼には、高温下でも十分な硬度、強度、靭性、耐摩耗性を維持することが要求される。さらに、この種の鋼は、操業中に溶銑による加熱と冷却媒体（水、油、空気）による冷却を繰り返すため、体積変化が生じ、熱疲労を起こしやすい。
熱間加工ダイス鋼の炭素の質量分率は、一般に 0.3%～0.6%で、中炭素合金鋼である。熱間ダイス鋼の一般的な鋼種には5CrMnMoと5CrNiMoがある。5CrMnMoと5CrNiMoがあり、後者は前者より焼入れ性に優れ、他の特性は類似している。5CrMnMoは小型から中型の熱間加工用ダイスの製造に適し ている。 鍛造用金型5CrNiMoは中型から大型の熱間鍛造用金型に適しています。ダイカスト金型用鋼の一般的な鋼種には、3Cr2W8Vなどがあります。
(3) プラスチック金型用鋼
プラスチック成形用金型鋼とは、微粉末や粒状のプラスチックを200℃以下の低温加熱条件下でプレス成形する金型に使用される鋼材のことである。プラスチック成形用金型は、プラスチック製品の成形方法によって、ダイカスト金型、押出金型、射出金型、成形金型、ブロー成形金型などに分けられます。
金型は連続的に加熱、加圧され、ある程度の摩擦や有害ガスによる腐食を受ける。このため、プラスチック金型用鋼には、200℃における十分な強度と靭性、高い耐摩耗性と耐食性、良好な被削性、研磨性、溶接性、熱処理加工性などが要求される。現在、一般的に使用されているプラスチック金型用鋼は、3Cr2Mo、3Cr2MnNiMoなどである。
(4) 測定工具および切削工具用鋼
測定工具とは、機械工学において加工精度を管理するために使用される測定工具のことで、マイクロメーター、ゲージブロック、プラグゲージ、ノギスなどがある。測定工具は、使用中に被測定部品と接触することが多いため、摩耗や衝撃を受けます。そのため、測定工具の稼動部には、高硬度（62～65HRC）、高耐摩耗性、高寸法安定性、十分な靭性が要求される。
9SiCr鋼などは、ゲージブロックやプラグゲージなど、高精度で複雑な形状の精密測定工具によく使われる。また、高精度を必要としないが、浸炭焼入れ処理後の耐衝撃性が必要な測定工具には、合金浸炭鋼や軸受鋼（GCr15）が使用される。
4.特殊性能鋼の等級、特性および用途
特殊用途鋼とは、特殊な物理的・化学的特性、および特定の機械的特性を持つ合金鋼を指す。ステンレス鋼、耐熱鋼、耐摩耗鋼などが含まれる。
(1) ステンレス・スチール
ステンレス鋼とは、大気腐食、酸・アルカリ腐食、その他の媒体腐食に耐える合金鋼を指す。ステンレス鋼の主な特徴は、クロム含有量が10.5%以上、炭素含有量が1.2%以下で、錆や腐食に強いことである。
ステンレス鋼は、その金属組織により、フェライト系、マルテンサイト系、オーステナイト系、オーステナイト・フェライト系、析出硬化系に分類される。一般的に使用されるステンレ ス鋼の鋼種、成分、熱処理、特性はGB/T1220-2007 (Stainless Steel Bars)に記載されている。最も広く使用されているステンレス鋼の種類と鋼種は以下の通りである：
1) フェライト系ステンレス鋼
フェライト系ステンレス鋼には3つのタイプがある：
- 06Cr13Al、022Cr12などのCr12系、Cr13系は耐熱鋼として自動車の排気バルブなどによく使われる。
- 10Cr17、10Cr17MoなどのCr17タイプは、主に化学装置の容器やパイプラインに使用される。
- 008Cr27Mo、008Cr30Mo2などのCr27～30タイプは、強酸腐食に耐性のある鋼である。
2) マルテンサイト系ステンレス鋼
マルテンサイト系ステンレス鋼の主な鋼種は、12Cr13、20Cr13（炭素含有量が低い）で、主にタービンブレードや医療機器など、高い機械的特性と低い耐食性が要求される部品に使用される。30Cr13、40Cr13（炭素含有量が高い）は、主に油圧プレスバルブや硬質で耐摩耗性の高い医療用手術器具、測定工具、ステンレス鋼ベアリング、バネなどに使用される。
3) オーステナイト系ステンレス鋼
オーステナイト系ステンレス鋼には06Cr19Ni10、12Cr18Ni9などがあり、主に化学装置やパイプラインなど、高耐食性を必要とする部品や、冷間変形後に溶接を必要とする軽荷重部品の製造に使用される。また、計装機器や発電産業における非磁性耐食部品の製造にも使用できる。この種の鋼は主に冷間変形加工によって強度を増し、熱処理によって強化することはできない。
(2) 耐熱鋼
耐熱鋼とは、高温での化学的安定性や強度に優れた特殊性能鋼を指す。耐熱鋼の一般的なグレードは以下の通り：10Cr17は、ラジエーター、炉部品、オイルノズルなど、900℃以下の酸化に耐性のある部品の製造に使用できる。42Cr9Si2や40Cr10Si2Moは、排気バルブや高温の排気ガスによる腐食や衝撃・摩耗を受けるその他の部品によく使用される（そのためバルブ鋼とも呼ばれる）。
06Cr19Ni10と45Cr14Ni14W2Moは、クロムとニッケルの含有量が高いため、ボイラー、タービン、内燃機関、熱処理炉の部品に一般的に広く使用されている耐熱鋼である。
(3) 耐摩耗鋼
耐摩耗鋼とは、耐摩耗性の高い鋼のこと。例えば、高マンガン鋼は強い衝撃荷重下でのみ硬化する鋼で、一般的に炭素含有量が1.0%～1.3%、マンガン含有量が11%～14%である。
高マンガン鋼を1000~1100℃に加熱して溶体化処理を施すと、オーステナイト単相組織が得られる。この時、硬度は高くない(約180~220HBW)。高圧下で強い摩擦や衝撃を受けると、被削材表面のオーステナイトは速やかに塑性変形を起こし、ひずみ硬化とマルテンサイト変態を起こし、表面硬度を著しく高め（約550HBW以上）、耐摩耗性を向上させる。
表面硬化層が摩耗すると、新たに露出した表面も同じ変態を起こし、耐摩耗性を獲得する。高マンガン鋼の加圧加工や切削加工は非常に難しいため、一般的には直接部品に鋳造され、溶体化処理後に使用される。
高マンガン鋼は主に、戦車やトラクターのトラック、掘削機のバケットの歯、ブルドーザーのブレード、鉄道の分岐器、クラッシャーのジョーなど、厳しい摩擦や強い衝撃条件下で働く部品に使用されます。その鋼種はGB/T 5680-2010「オーステナイト系マンガン鋼鋳物」に規定されており、ZG100Mn13などがある。
III.鋳鉄
鋳鉄は、炭素と珪素の含有量が高く、マンガン、硫黄、リンなどの不純物を多く含む鉄-炭素-珪素合金の一群を指す。鋳鉄では、炭素は主に黒鉛の形で存在する。炭素が黒鉛の形で析出する過程は黒鉛化と呼ばれ、一般に記号Gで表される。
鋳鉄の機械的性質は鋼鉄に劣るが、共晶に近い組成の鋳鉄は融点が低く流動性が良いため、鋳造性に優れ、耐摩耗性、振動減衰性、被削性に優れている。また、製造工程や設備が簡単で、コストも安いため、鋳鉄は最も広く使われている金属材料のひとつである。
1.鋳鉄の分類
鋳鉄に含まれる炭素の形態の違いにより、鋳鉄は以下の3つのカテゴリーに分けられる：
(1) ねずみ鋳鉄
炭素は全体または大部分が黒鉛状で、レデブライト組織はなく、破断面は暗灰色である。工業用鋳鉄のほとんどはこのタイプである。
(2) 白鋳鉄
この種の鋳鉄の黒鉛化プロセスは完全に抑制されている。フェライト中に溶解した少量の炭素を除き、すべての炭素はFe₃Cの形で存在する。破断面は銀白色で硬く脆いため、機械加工が難しい。そのため、工業で直接使用されることはほとんどない。現在、白鋳鉄は主に製鋼原料や可鍛鋳鉄ブランクの製造に使用されている。
(3) 斑模様の鋳鉄
この種の鋳鉄の黒鉛化プロセスは、部分的にしか実現されていない。炭素の一部は黒鉛の形で存在し、もう一部はFe₃Cの形で存在する。破断面は黒と白の斑点状で、非常に硬く脆いため、機械加工が難しい。そのため、工業用にはほとんど使用されていない。
ねずみ鋳鉄は工業用として一般的に使用されている。その性能は、組成やマトリックス構造だけでなく、黒鉛の形状や大きさにも関係している。鋳鉄中の黒鉛の形状の違いにより、鋳鉄は以下の4種類に分けられる：
1) ねずみ鋳鉄
その黒鉛は薄片状で、機械的特性は劣るが、製造工程が簡単で、コストが安く、鋳造性能に優れているため、産業界で広く使用されている。
2) 可鍛鋳鉄
黒鉛はクラスター状で、ねずみ鋳鉄よりも機械的性質が優れているが、製造サイクルが長く、コストが高い。一般に、重要な小型鋳物の製造に使用される。
3) ダクタイル鋳鉄
その黒鉛は球状で、機械的性質が最も高く、強度は非合金鋼に近い。製造工程は可鍛鋳鉄よりも単純です。ダクタイル鋳鉄は、特定の重要部品の製造において、非合金鋼や合金鋼の一部を置き換えることができる。
4) バーミキュラー鋳鉄
黒鉛はバーミキュラーで、機械的性質はねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄の中間である。比較的開発の歴史が浅い新しいタイプの鋳鉄である。
2.ねずみ鋳鉄
(1) ねずみ鋳鉄の構造と性質
ねずみ鋳鉄の組織は、様々なマトリックス構造上に分布する薄片状黒鉛によって特徴付けられる。マトリックス構造の違いにより、次のように分けられる：
- フェライト系ねずみ鋳鉄（フェライト系マトリックス上に分散した薄片状黒鉛）。
- フェライト系＋パーライト系ねずみ鋳鉄（フェライト系およびパーライト系マトリックス上に分散した片状黒鉛）。
- 真珠光沢のあるねずみ鋳鉄（真珠光沢のあるマトリックス上に分散した薄片状黒鉛）。
ねずみ鋳鉄の構造は、鋼の母材上に分散した薄片状黒鉛に相当する。黒鉛の強度、塑性、靭性は極めて低いため、鋳鉄の亀裂や空隙として作用し、母材金属の連続性を破壊し、薄片状黒鉛の先端に応力集中を引き起こす。
そのため、ねずみ鋳鉄の機械的特性は、非合金鋼よりも著しく低い。脆い材料であり、鍛造やスタンピングには適さず、溶接性も悪い。しかし、ねずみ鋳鉄の圧縮強度は黒鉛の影響を受けにくく、鋼の圧縮強度に近いため、圧縮部品の製造には適しているが、引張部品の製造には適していない。
黒鉛の存在により、ねずみ鋳鉄は非合金鋼よりも鋳造性、耐摩耗性、振動減衰性、機械加工性に優れ、切り欠き感受性が低いため、産業界で広く使用されている。
(2) ねずみ鋳鉄の等級と用途
ねずみ鋳鉄の等級は「HT＋数字」で構成される。「HT "は中国語のピンインで "ねずみ鋳鉄 "の略語であり、数字は直径Φ30mmの単一鋳造試験棒の最小引張強さ値（MPa）を表す。ねずみ鋳鉄の一般的な等級、機械的特性、および用途を表7に示す。
表 7 ねずみ鋳鉄の等級、機械的性質および用途（GB/T 9439-2010 より抜粋）
| 鋳鉄のカテゴリー | グレード | 鋳造肉厚/mm | 引張強さRm /MPa | 硬度 HBW | 微細構造 | 使用例 | |
| マトリックス | グラファイト | ||||||
| フェライト系ねずみ鋳鉄 | HT100 | 5~40 | ≥100 | ≤170 | F+P（小） | 粗いフレーク | カバー、ハウジング、ハンドホイール、ブラケット、カウンターウェイトなど、低荷重で重要でない部品。 |
| フェライト系ねずみ鋳鉄 | HT150 | 5~300 | ≥150 | 125~205 | F+P | より粗いフレーク | コラム、ベース、ギアボックス、作業台、ツールホルダー、エンドカバー、バルブボディ、配管継手、一般的な作業条件が要求される部品など、中程度の応力を受ける部品。 |
| 真珠光沢ねずみ鋳鉄 | HT200 | 5~300 | ≥200 | 150~230 | P | ミディアム 薄っぺらい | シリンダーブロック、ギア、マシンベース、フライホイール、ベッド、シリンダーライナー、ピストン、ブレーキホイール、カップリング、ギアボックス、ベアリングシート、油圧シリンダーなど、より大きな応力を受ける部品やより重要な部品。 |
| HT250 | 5~300 | ≥250 | 180~250 | P | より良い 薄っぺらい | ||
| 接種された鋳鉄 | HT300 | 10~300 | ≥300 | 200~275 | ソルバイト またはトルースタイト | ファイン 薄っぺらい | ギア、カム、旋盤用チャックなど、高い曲げ応力や引張応力を受ける重要な部品、 剪断 機械本体、プレス本体、ベッド、高圧油圧シリンダー、スライドバルブハウジングなど。 |
| HT350 | 10~300 | ≥350 | 220~290 | ||||
(3) ねずみ鋳鉄の接種処理
接種処理とは、注湯中の溶鉄に少量の接種剤（フェロシリコン、カルシウム-シリコン合金など）を添加して溶鉄の晶析条件を変化させ、微細で均一に分布した薄片状黒鉛や微細なパーライト組織を得る方法をいう。
接種処理により、鋳物の各部の組織と性能は均一かつ一定になり、鋳鉄の強度、塑性、靭性が向上し、ねずみ鋳鉄の断面感度も低下する。接種処理後の鋳鉄は接種鋳鉄と呼ばれ、表7のHT300およびHT350は接種鋳鉄に属する。
(4) ねずみ鋳鉄の熱処理
熱処理はねずみ鋳鉄のマトリックス構造を変えるだけで、黒鉛の形状や分布を変えることはできないため、ねずみ鋳鉄の機械的特性を改善する効果はほとんどない。
そのため、ねずみ鋳鉄の熱処理は主に鋳物の内部応力を除去し、被削性を向上させ、鋳物の表面硬度と耐摩耗性を高めるために行われる。一般的な熱処理方法には、応力除去焼鈍（時効処理）、軟化焼鈍（黒鉛化焼鈍）、表面焼入れなどがある。
3.ダクタイル鋳鉄
ダクタイル鋳鉄は鋳鉄の一種で、溶鉄を流し込む前に球状化剤と接種剤を加え、鋳鉄中の黒鉛を全体的または大部分球状に分散させる。
(1)ダクタイル鋳鉄の構造と性質
ダクタイル鋳鉄は、化学組成、冷却速度、熱処理方法によって、主にフェライト組織、フェライト＋パーライト組織、パーライト母相組織などの異なる組織を持つことができる。フェライト系ダクタイル鋳鉄は良好な塑性と靭性を持ち、パーライト系ダクタイル鋳鉄は高い引張強さと硬さ（フェライト系ダクタイル鋳鉄より50%以上高い）を持つ。フェライト＋パーライトのマトリックスを持つダクタイル鋳鉄の特性は、両者の中間である。
静的荷重を受ける部品を非合金鋼からダクタイル鋳鉄に置き換えることは、安全で信頼性の高いことです。現在、ダクタイル鋳鉄の工業生産および農業生産への応用はますます広がっています。
(2) ダクタイル鋳鉄の等級と用途
ダクタイル鋳鉄の等級は「QT＋数字-数字」で構成される。「QT "は中国語のピンインで "ダクタイル鋳鉄 "の略語であり、最初の数字のセットは引張強さ値（MPa）を表し、2番目の数字のセットは破断後の伸び値を表す。ダクタイル鋳鉄の一般的な等級、機械的性質、用途を表8に示す。
表8 ダクタイル鋳鉄の鋼種、機械的性質および用途（GB/T 1348-2009より抜粋）
| グレード | 基本構造 | 機械的特性 | 使用例 | |||
| Rm/MPa | Rp0.2/MP₈ | A(%) | 硬度 HBW | |||
| 以下ではない | ||||||
| QT400-8 | フェライト | 400 | 250 | 18 | 120~175 | 衝撃や振動を受ける部品、例えばハブ、ドライブアクスルハウジング、デファレンシャルハウジング、自動車やトラクターのシフトフォーク、農業機械部品、中低圧バルブ、水道・ガスパイプライン、コンプレッサーの高圧・低圧シリンダー、モーターハウジング、ギアボックス、フライホイールハウジングなど。 |
| QT400-5 | 400 | 250 | 15 | 120~180 | ||
| QT450-10 | 450 | 310 | 10 | 160~210 | ||
| QT500-7 | フェライト +パールライト | 500 | 320 | 7 | 170~230 | マシンベース、ドライブシャフト、フライホイール、内燃機関のオイルポンプギア、鉄道機関車のアクスルベアリングなど。 |
| QT600-3 | パーライト +フェライト | 600 | 370 | 3 | 190~270 | クランクシャフト、コネクティングロッド、カムシャフト、自動車やトラクターのシリンダーライナー、一部のグラインダー、フライス盤、旋盤、工作機械のウォーム、ウォームギア、圧延機のロール、大型ギア、小型ハイドロタービンのメインシャフト、シリンダーブロック、橋型クレーンのローラーなど、大きな荷重と複雑な力がかかる部品。 |
| QT700-2 | パーライト | 700 | 420 | 2 | 225~305 | |
| QT800-2 | パーライトまたは 強化構造 | 800 | 480 | 2 | 245~335 | |
| QT900-2 | ベイナイトまたは 焼戻しマルテンサイト | 900 | 600 | 2 | 280~360 | 自動車リヤアクスルのハイポイドギヤ、大型減速機、内燃機関のクランクシャフト、カムシャフトなどの高強度ギヤ。 |
(3) ダクタイル鋳鉄の熱処理
球状黒鉛はマトリックスに対する分裂効果が小さいため、ダクタイル鋳鉄の機械的特性は主にマトリックス組織に依存する。したがって、熱処理によってマトリックス組織を改善すれば、ダクタイル鋳鉄の機械的特性を大幅に向上させることができる。熱処理方法は基本的に鋼と同じで、主に焼鈍、焼ならし、焼入れ、焼戻し、等温焼入れなどがある。
4.可鍛鋳鉄
可鍛鋳鉄は、白鋳鉄を黒鉛化焼鈍して得られる凝集黒鉛を有する鋳鉄である。製造工程は、まず白鋳鉄を鋳造し、高温黒鉛化焼鈍（可鍛焼鈍ともいう）によってセメンタイトを分解し、凝集黒鉛を得る。
(1) 可鍛鋳鉄の構造と性質
可鍛鋳鉄は、焼鈍後に得られるマトリックス構造に基づいて、黒心可鍛鋳鉄（フェライト系可鍛鋳鉄とも呼ばれる）、パーライト系可鍛鋳鉄、白心可鍛鋳鉄に分類される。
可鍛鋳鉄の黒鉛は凝集性である。ねずみ鋳鉄に比べ、可鍛鋳鉄は強度と塑性に優れ、特に低温衝撃性能が優れている。ダクタイル鋳鉄と比較すると、安価で品質が安定しており、溶鉄処理が簡単で、組織生産に適しているという利点がある。
可鍛鋳鉄の耐摩耗性と振動減衰性は通常の非合金鋼より優れており、被削性はねずみ鋳鉄に近い。複雑な形状の薄肉中小部品や、運転中の振動で高い靭性が要求される部品の製造に適している。可鍛鋳鉄は、強度、塑性、衝撃靭性が高いことから名付けられたが、実際には鍛造することはできない。
(2) 可鍛鋳鉄の等級と用途
一般に使用される可鍛鋳鉄の等級は、「KTH+数字-数字」、「KTZ+数字-数字」、「KTB+数字-数字」で構成される。「KT」は中国語のピンイン「可鍛鋳鉄」の略称である。「KTH "はブラックハート・マリーブル鋳鉄、"KTZ "はパーライト系マリーブル鋳鉄、"KTB "はホワイトハート・マリーブル鋳鉄を表す。記号の後の最初の数字は引張強さ（MPa）を示し、2番目の数字は破断後の伸びを示します。一般に使用される可鍛鋳鉄の鋼種、機械的性質および用途を表9に示す。
表 9 可鍛鋳鉄の等級、機械的性質および用途（GB/T 9440-2010 より抜粋）
| タイプ | グレード | サンプル直径/mm | 機械的特性 | アプリケーション例 | |||
| Rm/MPa | Rp0.2/MPa | A(%) | ハートビート | ||||
| 以下ではない | |||||||
| ブラックハート可鍛鋳鉄 | KTH300-06 | 12または15 | 300 | 6 | ≤150 | エルボ、ティー継手、中低圧バルブ ゲートなど | |
| KTH330-08 | 330 | 8 | レンチ、プラウブレード、プラウコラム、ホイールハウジングなど | ||||
| KTH350-10 | 350 | 200 | 10 | 自動車・トラクター用前輪・後輪ハウジング、デファレンシャルハウジング、ステアリングナックルハウジング、ブレーキ、鉄道部品等。 | |||
| KTH370-12 | 370 | 12 | |||||
| パーライト可鍛鋳鉄 | KTZ450-06 | 12または15 | 450 | 270 | 6 | 150~200 | クランクシャフト、カムシャフト、コンロッド、ギア、ピストンリング、ブッシュ、ハローディスク、ユニバーサルジョイント、ラチェット、レンチなどの高荷重・耐摩耗部品、 ドライブチェーン等々。 |
| KTZ550-04 | 550 | 340 | 4 | 180~230 | |||
| KTZ650-02 | 650 | 430 | 2 | 210~260 | |||
| KTZ700-02 | 750 | 530 | 2 | 240~290 | |||
5.黒鉛鋳鉄
圧粉黒鉛鋳鉄は、一定組成の溶鉄に適量のバーミキュラー剤と接種剤を添加して得られるウォーム状黒鉛を有する鋳鉄である。その製造方法、手順は基本的にダクタイル鋳鉄と同じである。
(1)黒鉛鋳鉄の等級、特性および用途
圧粉黒鉛鋳鉄の黒鉛の大部分はウォーム状であるため、その構造と特性は、同じマトリックス構造を持つダクタイル鋳鉄とねずみ鋳鉄の中間にある。強度、靭性、疲労強度、耐摩耗性、耐熱疲労性はねずみ鋳鉄より高く、断面感度も小さい。しかし、塑性と靭性はダクタイル鋳鉄より低い。圧粉黒鉛鋳鉄の鋳造性、振動減衰性、熱伝導性、切削性はダクタイル鋳鉄より優れており、引張強さはダクタイル鋳鉄に近い。
圧粉黒鉛鋳鉄の等級は "RuT+数字 "で構成され、"RuT "は中国語のピンイン "圧粉鉄 "の略称であり、数字は引張強さ値（MPa）を示す。圧粉黒鉛鋳鉄の等級、機械的性質および用途を表10に示す。
表 10 バーミキュラー黒鉛鋳鉄の等級、機械的特性および用途（GB/T 26655-2011 から抜粋）
| グレード | 機械的特性 | アプリケーション例 | |||
| Rm/MPa | Rp0.2/MPa | A(%) | ハートビート | ||
| 以上 | |||||
| RuT300 | 300 | 210 | 2.0 | 140~210 | エキゾーストパイプ、ギヤボックスハウジング、シリンダーヘッド、油圧部品、繊維機械部品、インゴット金型など。 |
| RuT350 | 350 | 245 | 1.5 | 160~220 | 重工作機械部品、大型ギヤボックスハウジング、カバー、ベース、フライホイール、リフティング マシンドラムなど |
| RuT400 | 400 | 280 | 1.0 | 180~240 | ピストンリング、シリンダーライナー、ブレーキディスク、鋼球研磨ディスク、浚渫ポンプ 遺体など |
| RuT450 | 450 | 315 | 1.0 | 200~250 | |
(2) バーミキュラー黒鉛鋳鉄の熱処理
バーミキュラー黒鉛鋳鉄の熱処理は主に、異なる機械的特性の要求を満たすためにマトリックス構造を調整することです。一般的な熱処理には、焼ならしと焼鈍がある。焼ならしの目的は、パーライトの量を増やし、強度と耐摩耗性を向上させることです。焼なましの目的は、85%以上のフェライトを含むマトリックスを得ること、または薄肉部の遊離セメンタイトを除去することです。
6.合金鋳鉄
合金鋳鉄は、その物理的、化学的、機械的特性を改善するため、または耐摩耗性鋳鉄、耐熱性鋳鉄、耐食性鋳鉄のような特定の特殊な特性を得るために、製錬中にいくつかの合金元素を意図的に添加した鋳鉄である。
(1) 耐摩耗性鋳鉄
耐摩耗性鋳鉄は、その使用条件によって耐摩擦性鋳鉄と耐摩耗性鋳鉄に大別される。
低摩擦鋳鉄は、低摩耗、低摩擦係数、良好な熱伝導性、および運転中の優れた加工技術を必要とします。一般的な摩擦防止鋳鉄には、パーライト母相を持つねずみ鋳鉄（良好な摩擦防止特性を持つ）、高リン鋳鉄（耐摩耗性が著しく、旋盤、フライス盤、中ぐり盤のベッドやワークテーブルによく使用される）などがある。
耐摩耗鋳鉄は、無潤滑の乾式摩擦条件下で使用される鋳物に使用され、均一な高硬度の組織を必要とする。一般的な耐摩耗鋳鉄には、チルド鋳鉄（高い強度と耐摩耗性を持ち、特定の衝撃に耐えることができる）、耐摩耗白鋳鉄（ロールやホイールなどの耐摩耗部品の製造に広く使用されている）、中マンガン・ダクタイル鋳鉄（鋤鍬、ボールミル用粉砕ボール、トラクターのトラックプレートなど、衝撃荷重や摩耗条件下で働く部品の製造に広く使用されている）などがある。
(2) 耐熱鋳鉄
鋳鉄の耐熱性とは、主に高温での酸化や熱膨張に対する抵抗力のことです。いわゆる「熱膨張」とは、高温で鋳鉄の体積が不可逆的に膨張することを指し、ひどい場合には10%程度膨張することもあります。
主な理由は、酸化性ガスが鋳鉄に浸透して密度が低く体積の大きい酸化物を形成すること、炭化物が高温で分解して密度が低く体積の大きい黒鉛を生成すること、加熱および冷却中に鋳鉄マトリックスで相変化が起こることである。熱成長の最終結果は、部品の変形、反り、亀裂、あるいは破損につながる可能性がある。
一般的に使用される耐熱鋳鉄の等級、組成、使用温度、および用途は、国家規格（GB/T 9437-2009）に記載されています。
(3) 耐腐食性鋳鉄
耐食性鋳鉄は、一定の機械的特性を持つだけでなく、腐食性媒体中で作業する場合には高い耐食性が要求される。
耐食性鋳鉄は、石油化学、造船など、大気、海水、酸、アルカリ、塩類などの媒体中で頻繁に使用される配管、バルブ、ポンプ、容器などの部品製造に広く使用されている。しかし、耐食性鋳鉄にはそれぞれ適用範囲があり、腐食媒体や使用条件に応じて合理的に選択する必要がある。一般に使用されている耐食鋳鉄の組成と適用範囲は、関連する金属材料の解説書に記載されている。
IV.非鉄金属とその合金
非鉄金属とは、鉄鋼と鋳鉄以外のすべての金属を指し、非鉄金属とも呼ばれる。非鉄金属には多くの種類があり、主に銅（Cu）、アルミニウム（Al）、チタン（Ti）、マグネシウム（Mg）、タングステン（W）、モリブデン（Mo）およびそれらの合金がある。非鉄金属の製錬は比較的困難でコストが高く、その生産量と使用量は鉄鋼材料に比べてはるかに少ない。
しかし、非鉄金属には鉄鋼材料にはない特殊な物理的・化学的特性がある。そのため、非鉄金属は現代の工業において欠かすことのできない材料となっています。以下では、工業生産に広く使用されているアルミニウム合金と銅合金について簡単に紹介します。
1.アルミニウムとその合金
(1) 工業用純アルミニウム（純アルミニウムと呼ぶ）
純アルミニウムは現在、産業界で最も広く使用されている非鉄金属です。工業用純アルミニウムの純度は98.8%～99.7%です。純アルミニウムの密度はわずか2.72g/cm³と低く、高い電気伝導率と熱伝導率を持ち、銀、銅、金に次ぐ第4位です。
アルミニウムは大気中では優れた耐食性を持つが、酸、アルカリ、塩類による腐食には抵抗できない。純アルミニウムは強度が低く、塑性が大きく、強磁性を持たない。冷間および熱間変形により、さまざまな形状（線、棒、管など）に加工できますが、荷重を支える構造部品としては使用できません。
(2) アルミニウム合金
アルミニウム合金は、アルミニウムにCu、Si、Mg、Zn、Mnなどの合金元素を適量添加し、固溶体強化などの方法で得られる。アルミニウム合金は、純アルミニウムの低密度、良好な電気伝導性、熱伝導性を維持しながら、高い強度を有しています。アルミニウム合金の中には、冷間変形や熱処理によってさらに強度を高めることができるものもあり、特定の荷重に耐える機械部品の製造に適しています。
1) アルミニウム合金の分類
組成と加工特性により、一般的に使用されるアルミニウム合金は鍛造アルミニウム合金と鋳造アルミニウム合金に分けられる。鍛造アルミニウム合金は可塑性に優れ、加圧加工に適しています。 鋳造アルミニウム 合金は共晶構造を持ち、融点が低く、流動性に優れ、鋳造に適している。
2) アルミニウム合金の熱処理
アルミニウム合金は同素体変態を起こさず、鋼のようにマルテンサイト変態によって強化することができないため、アルミニウム合金の熱処理の原理は鋼のそれとは異なる。アルミニウム合金は加熱後に単相固溶体組織を得ることができ、固溶状態での溶解度の変化がある。したがって、アルミニウム合金は焼入れ時効処理（溶体時効処理と呼ばれる）によって強化することができる。
焼入れ後のアルミニウム合金の強度は高くなく、強度と硬度が著しく増加する前に、一定期間室温に置かなければならない。この現象を時効硬化という。常温での時効を自然時効といい、加熱条件下（100～200℃）での時効を人工時効という。焼入れ時効処理はアルミニウム合金を強化する主な方法であるだけでなく、他の非鉄金属を強化する重要な手段でもあります。
2.銅とその合金
(1) 工業用純銅
純銅と呼ばれる工業用純銅の融点は1083℃。電気伝導性と熱伝導性に優れ（銀に次ぐ）、大気中や淡水中での耐食性に優れ、非磁性である。
純銅は強度と硬度が低く、可塑性、靭性、溶接性に優れています。冷間および熱間変形により、電気産業（ワイヤー、ケーブル、銅管など）、通信機器、防磁・非磁性機器に適したさまざまな形状に加工できます。
(2) 銅合金
銅合金は、銅にケイ素、亜鉛、アルミニウムなどの元素を適量添加し、合金化処理を施すことで得られます。これらの合金は、用途に応じた強度と靭性を持っています。銅合金は化学成分によって黄銅、キュプロニッケル、青銅に分けられます。製造方法によって、銅合金は鍛造銅合金と鋳造銅合金に分けられます。産業界で最も広く使用されているのは黄銅と青銅です。
1) 真鍮
真鍮は亜鉛（Zn）を主合金元素とする銅合金で、黄金色をしていることからその名がついた。黄銅は、その組成から普通黄銅と特殊黄銅に分けられる。普通黄銅は、銅と亜鉛からなる二元合金である。
- いつ亜鉛 は、亜鉛の質量分率が高くなるにつれて黄銅の強度と硬度が増し、良好な塑性を持つため、一般的に冷間変形加工に使用される；
- いつ亜鉛 が30%と32%の間であれば、その可塑性は最も高い；
- いつ亜鉛 は32%と45%の間であり、強度は増加の一途をたどるが、塑性はやや低下するため、この種の黄銅は熱間変形加工に適している；
- いつ亜鉛 >45%を超えると、黄銅の強度と塑性がともに急激に低下し、生産における実用的価値がなくなる。
通常の黄銅は、製造方法の違いにより、加工黄銅と鋳造黄銅に分けられる。
特殊黄銅は、通常の黄銅に鉛（Pb）、アルミニウム（Al）、錫（Sn）、珪素（Si）などの元素を加えた銅合金で、鉛黄銅、アルミニウム黄銅、錫黄銅、珪素黄銅などと呼ばれる。
- 鉛の添加は、被削性と耐摩耗性を向上させる；
- アルミニウムを加えることで、強度、硬度、耐食性が向上し、真鍮の割れやすさも軽減される；
- シリコンの添加は鋳物の性能を向上させ、強度と耐食性を高めるのに役立つ；
- 錫は耐食性を向上させ、応力腐食割れの傾向を抑えることができる；
- 合金元素の含有量が少なく、塑性加工性が高いものは特殊黄銅加工品と呼ばれる；
- 合金元素を多く含み、強度と鋳造性に優れるものは特殊黄銅鋳物と呼ばれる。
2) ブロンズ
青銅は真鍮とキュプロニッケル（銅とニッケルの合金）以外の銅合金である。製造方法の違いにより、加工青銅と鋳造青銅に分けられ、組成の違いにより、普通青銅と特殊青銅に分けられる。
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