真鍮製継手は、耐食性、展性、導電性などの優れた特性により、さまざまな業界で広く使用されています。しばしば精査される重要な特性の 1 つは、真鍮の取り付け金具の硬さです。このブログでは、真鍮継手のサプライヤーとして、真鍮継手の硬度が何を意味するのか、その測定方法、さまざまな用途におけるその重要性について詳しく説明します。
真鍮とその成分を理解する
硬度の側面に入る前に、真鍮とは何かを理解することが重要です。真鍮は主に銅と亜鉛から構成される合金です。銅と亜鉛の割合は変化する可能性があり、それが硬度などの真鍮の特性に影響します。一般に、銅の含有量が多い真鍮は柔らかくなる傾向がありますが、亜鉛の含有量が増加すると真鍮は硬くなる可能性があります。特定の特性を強化するために、他の元素も少量添加される場合があります。たとえば、鉛を添加すると機械加工性が向上し、錫は耐食性が向上します。
真鍮製継手の硬さの測定
真鍮継手の硬度を測定するにはいくつかの方法があり、それぞれの方法には独自の適用シナリオがあります。
ブリネル硬さ試験
ブリネル硬度試験は、金属の硬度を測定するために最も古く、最も広く使用されている方法の 1 つです。このテストでは、硬い球状の圧子 (通常は炭化タングステンで作られています) を真鍮製継手の表面に特定の荷重で一定期間押し込みます。次に、表面に残ったくぼみの直径を測定し、荷重とくぼみの面積に基づいてブリネル硬度 (BHN) を計算します。この方法は、一部の種類の真鍮製継手など、粒子の大きな材料または不均質な材料の硬度を測定するのに適しています。
ロックウェル硬度試験
ロックウェル硬度試験も一般的な方法です。これは、小さな荷重とそれに続く大きな荷重の下で、圧子 (ダイヤモンド コーンまたは硬化鋼球) が真鍮継手に侵入する深さを測定します。小さな荷重と大きな荷重の間の侵入深さの違いは、ロックウェル硬度数を決定するために使用されます。このテストは比較的迅速で、真鍮を含むさまざまな材料に使用できます。結果が迅速に得られるため、製造プロセスの品質管理によく使用されます。
ビッカース硬さ試験
ビッカース硬度試験では、四角錐をベースにした圧子を使用して、真鍮製継手の表面にくぼみを作成します。ブリネル試験と同様に、一定時間荷重を加え、くぼみの大きさを測定します。ビッカース硬度 (HV) は、荷重とくぼみの表面積に基づいて計算されます。この方法は、薄い材料や真鍮継手の小さな領域の硬度を測定するのに特に役立ちます。
真鍮製継手の硬さに影響を与える要因
いくつかの要因が真鍮製継手の硬さに影響を与える可能性があります。
合金組成
前述したように、黄銅合金中の銅と亜鉛の比率は、その硬さを決定する上で重要な役割を果たします。たとえば、亜鉛含有量が低い (最大約 35% の亜鉛) アルファ真鍮は、一般的により柔らかく、より延性があります。一方、亜鉛含有量が高い (亜鉛 35% ～ 45%) ベータ真鍮は、より硬くて強いですが、延性が低くなります。
熱処理
焼きなまし、焼き入れ、焼き戻しなどの熱処理プロセスは、真鍮製継手の硬度に大きな影響を与える可能性があります。アニーリングは、真鍮を特定の温度に加熱し、ゆっくりと冷却するプロセスです。このプロセスにより内部応力が軽減され、真鍮がより柔らかく延性が高くなります。加熱後に急冷する焼き入れを行うと、黄銅の硬度が高まります。真鍮の脆性を軽減し、靭性を向上させるために、焼入れ後に焼き戻しが行われることがよくあります。
冷間加工
圧延、鍛造、絞り加工などの冷間加工によっても、真鍮製継手の硬度が増加する可能性があります。真鍮を室温で変形させると、材料内の結晶粒が歪み、転位が導入されます。この転位密度の増加により、材料がさらに変形することがより困難になり、その結果、硬度が増加します。ただし、過度の冷間加工は真鍮を脆化させる可能性があり、延性を回復するためにその後の焼きなましが必要になる場合があります。
さまざまな用途における硬度の重要性
真鍮継手の硬度は、さまざまな用途において重要です。
配管用途
配管システムでは、真鍮の継手はパイプを接続し、水の流れを制御するために使用されます。継手が水圧に耐えて変形したり漏れたりしないようにするには、ある程度の硬度が必要です。柔らかい真鍮の継手は、設置中または高圧水流にさらされた場合に損傷しやすい可能性があります。たとえば、高層ビルの配管システムでは水圧が非常に高くなる可能性があるため、システムの完全性を維持するには適切な硬度を備えた真鍮の継手が不可欠です。
電気用途
真鍮は導電性に優れているため、電気用途にも使用されます。電気コネクタや端子では、確実な接続を確保するために真鍮継手の硬度が重要です。硬質真鍮の継手はその形状と接触圧力をより適切に維持し、電気抵抗と過熱のリスクを軽減します。たとえば、配電盤では、効率的かつ安全な電力伝送のために、適切な硬さの真鍮コネクタが不可欠です。
自動車用途
自動車産業では、燃料システムやブレーキ システムなどのさまざまなコンポーネントに真鍮の継手が使用されています。たとえばブレーキシステムでは、ベンツ ストレート ABC エア ブレーキ継手 アナログ、ボルボ ストレート ABC エア ブレーキ継手 アナログ、 そしてKonsberg ストレート ABC エア ブレーキ継手アナログブレーキ機構に使用される高圧空気や作動油に耐える十分な硬度が必要です。フィッティングが柔らかいとブレーキの負荷により破損し、危険な状況につながる可能性があります。
真鍮製継手の適切な硬度の選択
真鍮継手のサプライヤーとして、私たちは顧客ごとに真鍮継手の硬度に対する異なる要件があることを理解しています。適切な硬さを選択するときは、継手の特定の用途を考慮する必要があります。産業機械など、高い強度と耐摩耗性が必要な用途には、より硬い真鍮の継手の方が適している場合があります。一方、装飾品など、延性と成形性がより重要な用途の場合は、より柔らかい真鍮の継手のほうが良い選択となる可能性があります。
真鍮製の金具の製造工程にも配慮しています。継手を機械加工する必要がある場合、良好な機械加工性を確保するには、ある程度の硬度が必要です。ただし、継手が広範な冷間加工を受ける場合は、亀裂や過度の工具の摩耗を避けるために、より柔らかい出発材料が好ましい場合があります。
真鍮製継手のニーズについてはお問い合わせください
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参考文献
- ASM ハンドブック 第 2 巻: 特性と選択: 非鉄合金および特殊用途材料。 ASMインターナショナル。
- 金属ハンドブック デスク版、第 3 版。 ASMインターナショナル。
- Callister、WD、Rethwisch、DG (2011)。材料科学と工学: 入門。ワイリー。