ニトラロイ135棒

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ニトラロイ135棒

商品説明

窒化合金135（窒化135または窒化合金135M、UNS K24065として供給されることが多い）は、窒化用に意図的に調合されたクロムモリブデン低合金鋼で、強靭な延性コアを保持しながら、非常に硬く、耐摩耗性の表面を生成します。AISI4140と比較すると、窒化物の形成を改善するために意図的にアルミニウムと制御された合金を含んでいるため、貫通硬化鋼の直接的な代替品というよりは、窒化に最適化された4140の亜種のような挙動を示します。

ニトラロイ135とは？

Nitralloy135は、強靭で延性のあるコアを維持しながら、表面に窒素を導入（ガス、塩浴またはプラズマ窒化）することにより、非常に硬いケースを開発するように設計された窒化鋼種です。135」シリーズは、焼入れ後の寸法安定性と疲労寿命が重要な航空宇宙および工業部品に使用されています。改良材種（135M、真空アーク再溶解材種）は、要求の厳しい部品に優れた清浄性と一貫した窒化反応を提供します。

代表的な化学組成（公称／代表値）

下記は、調達、見積もり、材料データシートに使用される、業界で認められている簡潔な組成の要約である。数値はニトラロイ135Mの一般的なデータシートで使用される典型的な限界値であり、製造管理には特定の製造所証明書を使用すべきである。

エレメント	代表値(wt.%) - ニトラロイ 135 / 135M
カーボン（C）	0.35～0.45（公称～0.40）
マンガン (Mn)	0.40～0.80（公称～0.60）
ケイ素 (Si)	0.20～0.40（公称～0.30）
クロム（Cr）	1.20～1.80（公称～1.60）
モリブデン (Mo)	0.25～0.45（公称～0.35）
アルミニウム（Al）	~1.0 - 1.4 (窒化挙動に重要)
リン（P）、硫黄（S）	≤ 典型的な低微量レベル（ミルスペック）

(表はメーカーのデータシートと販売店のテクニカルノートから作成。）

なぜこれらの要素が重要なのか： アルミニウムは窒化物形成剤であり、緻密で硬い化合物層と制御された拡散ゾーンの形成を促進する。クロムとモリブデンは、耐焼もどし性と高温強度を助ける。

冶金学的根拠 - 窒化物、ケース形成、歪み制御

窒化鋼は、処理中に表面に安定した窒化物 (AlN、CrNなど)を形成するように設計されています。ニトラロイ135のアルミニウム含有量は、窒化物の薄く硬い化合物ゾーンと拡散ゾーンを促し、焼入れ・焼戻し部品に典型的なバルク歪みなしに耐摩耗性と疲労改善を提供します。窒化は比較的低温（通常480～595 °C/900～1100°F）で起こるため、寸法安定性は貫通硬化サイクルよりも優れており、この合金が精密回転部品に好まれる主な理由です。真空アーク再溶解(VAC-ARCまたはVAR)バージョンは、さらに介在物含有量を減らし、航空宇宙用途の疲労寿命を改善します。

機械的特性 - 典型的な性能 (供給時/熱処理)

メーカー各社は、サイズに依存した値を公表している。以下の表は、設計に広く使用されている代表的な特性帯を集約したものである。

プロパティ	代表値（サイズ/コンディションに依存）
引張強さ（極限）	110-135 ksi (760-930 MPa) 断面および熱処理による
降伏強さ（0.2%オフセット）	標準 85-100 ksi (580-690 MPa)
エロンゲーション（A%）	直径と状態により12-18%
面積の縮小	~40～50%（典型的な範囲）
ブリネル硬度（コア、Q&T）	~コア：～240～320HBW（サイズと状態により異なる）、窒化ケースの硬度は、窒化サイクルにもよるが、一般的に表面付近で700～1100HV。

デザインノート： 窒化処理されたケースの厚みと表面硬度は、処理時間、温度、雰囲気の化学的性質に依存する。機械的な値は、適切な安全係数とともに使用する必要があります。

製造形態、熱処理、窒化処理

フォームあり： ビレット、熱間圧延棒鋼、冷間仕上げ丸棒鋼および角棒鋼、センタレス研磨棒鋼または冷間引抜棒鋼、鍛造品、管状素材。サプライヤーは一般的に、航空宇宙品質の部品用にVAC-ARC再溶解（VAR/VIM）オプションを提供している。

熱処理と窒化処理：

典型的なオーステナイト化：～1700-1750 °F (925-955 °C)（供給業者の仕様に従う）。
窒化: 一般的には900～1100 °F (480～595 °C)で行われ、要求されるケースの深さと仕上げに応じて、ガス窒化、塩窒化、プラズマ窒化が使用される。

ベストプラクティス： 表面仕上げと清浄度を管理する。接触痕を避けるために適切なチャージ治具を使用する。マイクロセクションと硬度トラバースでケースの深さを確認する。目標とする化合物層の厚さと窒化物プロファイルを生成するために熱処理ベンダーと調整する。

用途とAISI 4140 / 4142との比較

主な用途 航空機のギア、シャフト、ピニオン、クランクシャフト、カムシャフト、ボルトなど、強靭なコアを維持しながら、耐摩耗性のために非常に硬い表面を必要とする部品に使用されます。ニトラロイ135は、摩耗寿命と処理後の寸法管理が優先される用途を得意としています。

ニトラロイ135は4140と同等か？
短い答えだ： 厳密な一対一の等価性はないニトラロイ135は、窒化用に最適化された4140系鋼種を改良したものです。この鋼種は、窒化物の形成と優れた荷重ケースに有利なように、アルミニウムを追加し、Cr/Moレベルを調整したものです。多くの設計では、4140 (通し焼入れおよび焼戻し) と窒化鋼種は同様の荷重ケースを満たすことができるが、加工、歪み挙動、ケース特性は大きく異なる。4140とニトラロイ135Mの白層の気孔率と窒化物種の違いを示す熱力学/窒化研究を参照。

ニトラロイ135Mと4140の比較 - クイックエンジニアリングチェックリスト：

ケース硬度：135M >窒化後の4140。
寸法安定性：135Mの窒化は、4140の焼入れ／焼戻しサイクルよりも歪みが少ない。
溶接性：4140の方が溶接しやすいかもしれない（ただし、いずれも予熱／後熱が必要）。窒化鋼種は、適切に扱わなければ割れの危険がある。

仕様と業界標準（表）

項目	代表的なスペック/参考値
一般的な商品名	窒化135、ニトラロイ135、ニトラロイ135M
UNS番号	K24065（一部の135M用）
AMS / SAE	窒化処理にはAMS 6470 / AMS 6471 / AMS 6472がよく使用される。
代表的な購入者の書類	工場証明書（化学的および機械的）、熱処理/NDT記録、AMS/ASTM仕様書（契約により要求される場合）

調達のヒント 航空宇宙または安全上重要な部品については、AMSスペック証明書、必要な場合はVAR/VIMメルト文書、およびトレーサブルなミル証明書を要求する。

調達と品質保証

証明書 は、完全な試験報告書（MTR）とメルト番号までのトレーサビリティを要求する。
NDTとテスト 磁粉探傷剤、超音波探傷剤、または染料浸透探傷剤（契約上必要な場合）；窒化試料の硬度検査；必要な場合は化合物層の空隙の微細構造検査。
寸法管理： 窒化処理前の最終仕上げ加工は標準的で、幾何公差と仕上げ限界を指定する。
リードタイムと在庫 しかし、航空宇宙グレードのVAR/AMSアイテムは、より長いリードタイムを必要とします。グローバルな流通ネットワーク（米国、EU、アジア）は、在庫がある場合、納期を短縮することができます。