20MnGはGB/T5310規格に定められたボイラー用マンガン合金鋼に属します。接尾辞「G」は、ボイラー固有の鋼材グレードを明確に示します。{3}マンガン含有量 (0.70%-1.00%) は通常の 20# 鋼よりも大幅に高く、固溶強化によって強度が向上します。従来の 20G 鋼と比較して、20MnG は良好な延性と靭性を維持しながら、室温引張強さ 480-640 MPa、降伏強さ 275 MPa 以上、および 350 度で 85% を超える高温強度保持率を達成します。この特性は、オーステナイト相領域を拡大するマンガンの効果と、バナジウムやチタンなどのマイクロ合金元素の粒界強化効果に起因し、長期のクリープ条件下でも材料が安定した微細構造を維持できるようになります。
化学組成の特徴
20MnG の化学組成は、性能の安定性を確保するために正確に配合されています。
炭素 (C): 0.17% ～ 0.23%。過剰な炭素含有量によって引き起こされる溶接脆性を回避しながら基本強度を提供します。
マンガン (Mn): 0.70%～1.00%。核となる合金元素であり、焼入性と強度を大幅に向上させ、高温変形抵抗を強化します。-
シリコン（Si）：0.17%～0.37%。フェライトを強化し、脱酸を助けるが、靱性の低下を防ぐためにその含有量は制限されている。
有害元素管理：リン（P）0.025％以下、硫黄（S）0.015％以下と、一般の炭素鋼に比べて大幅に低減され、熱間脆性や割れのリスクが低減されます。
微量合金化: クロム (Cr)、ニッケル (Ni)、銅 (Cu) はすべて 0.25% 以下、モリブデン (Mo) は 0.15% 以下で、耐熱性と耐疲労性をさらに最適化します。
機械的性質と熱処理
20MnG は、焼きならし状態と焼き戻し状態の両方で優れた包括的な機械的特性を備えています。-
強度: 引張強度 450 MPa 以上、降伏強度 275 MPa 以上。高圧コンポーネントの耐荷重要件-を満たしています。-
可塑性と靭性: 伸び 24% 以上、面積減少 50% 以上。衝撃荷重下でも材料が脆くなりません。
熱処理プロセス:
正規化: 910 度に加熱し、その後空冷することで粒子が微細化され、均一性が向上します。中薄板に適しています。
焼入れと焼き戻し: 厚さが 25 mm を超える部品の場合、内部応力を除去して微細構造を安定させ、水焼割れのリスクを回避するために「焼きならし + 焼き戻し」が必要です。
硬度制御: 熱処理なしで 197 HB 以下。加工硬化によって引き起こされる後続の加工上の問題を回避します。