エグリン鋼
エグリン鋼（ES-1）は、高強度、高性能、低合金、低コストの鋼材で、新世代のバンカーバスター型爆弾（例えば、マッシブ・オードナンス・ペネトレーター爆弾や、 EGBU-28として知られるGBU-28爆弾の改良版）向けに開発されました。アメリカ空軍とエルウッド・ナショナル・フォージ社 によって開発されました。
空軍は、 AF-1410、Aermet-100、HY-180、HP9-4-20/30といった高強度かつ高靭性だが高価な超合金鋼の低コストな代替品を模索していました。兵器が深貫通に必要な高い衝撃速度に耐えられるよう、高性能な外装材が求められています。この材料は、ミサイル部品や戦車本体から機械部品まで、幅広い用途に使用されています。
この材料は取鍋精錬が可能なため、安価です。真空処理も不要です。他の高性能合金とは異なり、エグリン鋼は溶接が容易で、用途が広がります。また、他の超合金に比べてニッケル使用量が約半分で、靭性向上のためにシリコンを、硬度と高温強度を高めるために炭化バナジウムと炭化タングステン粒子を使用しています。さらに、クロム、タングステン、そして低～中量の炭素も含まれており、これらが材料の強度と硬度に貢献しています。
プロパティ
ES-1の室温での降伏強度（変形前の引張強度）は193,900 psi（1,337 MPa）、極限強度（破断点）は246,700 psi（1,701 MPa）である。900 °F（482 °C）では、降伏強度は191,400 psi（1,320 MPa）、極限強度は215,700 psi（1,487 MPa）である。ロックウェルC硬度は45.6（448 HV 10）である。靭性に関しては、シャルピー衝撃値は室温で56.2 ft⋅lbf（76.2 J）、-40 °F（-40 °C）で42.7 ft⋅lbf（57.9 J）である。[ 1 ]
ES-1は、コスト、引張強度、高温引張強度、靭性のバランスが取れています。熱処理条件を変更し、水冷または液体窒素焼入れを行うか、または加工硬化を可能にする焼きならし熱処理を省略することで、特性を向上させることができます。[ 2 ] ES-5は、経済的な空冷および水冷により[ 3 ]、高速降伏強度244,800 psi（1,688 MPa）、高速極限強度291,900 psi（2,013 MPa）を実現します。[ 4 ]低速降伏強度は216,000 psi（1,490 MPa）、低速極限強度は270,200 psi（1,863 MPa）です。
比較すると、通常の構造用鋼の降伏強度は 36,000 psi (250 MPa) で、4150「兵器」鋼(高品質の軍用砲身に使用) の降伏強度は 75,000 psi (520 MPa) です。
詳細
重量による材料構成は次のとおりです。[ 5 ]
- 鉄（84.463～90%）
- 炭素（0.16～0.35％）
- マンガン（0.85％）
- シリコン（最大1.25％）はオーステナイト相を安定化し、靭性を高める
- クロム（最大1.50～3.25％）は強度と硬化性を高めます
- モリブデン（最大0.55％）、硬化性を高める
- ニッケル（5.00％）は靭性を高める
- タングステン（0.70～3.25％）は強度と耐摩耗性を高めます
- バナジウム（0.05～0.3％）は靭性を高める
- 銅（0.50％）
- リン（不純物、最大0.015％）
- 硫黄（不純物、最大0.012％）
- カルシウム（最大0.02％）、硫黄制御剤
- 窒素（不純物、最大0.14％）
- アルミニウム（最大0.05%）
この材料は、超合金としては非常に幅広い製造方法を有しています。電気アーク溶解、真空処理による取鍋精錬、真空誘導溶解、真空アーク再溶解、さらには電気スラグ再溶解などです。最高の強度と高級用途には真空処理が推奨されます。[ 6 ]
材料は、必要なオーステナイト微細組織を形成するために、焼きならし、焼き入れ、焼き戻しを含む熱処理を受けなければならず、その後焼き戻しが行われる。試験板は1インチ（2.5 cm）であった。最初に焼きならしが行われた。試験板は500 °F（260 °C）の炉に入れられ、125 °F（69 °C）/時の速度で1,625～1,725 °F（885～941 °C）まで加熱され、断面サイズ1インチあたり1時間、1,750 °F（950 °C）で保持された後、室温まで空冷された。次に、サンプルは、1,700 °F（930 °C）までこのプロセスを繰り返してオーステナイト化され、断面サイズ1インチあたり1時間保持され、125 °F（52 °C）未満まで油焼き入れされた。最後に、試料は500°F（260°C）以下から始まり、断面サイズ1インチあたり1時間あたり100°F（56°C）ずつ上昇するオーブンで焼き戻しされ、室温まで空冷された。[ 7 ]
クレジット
この特許では、発明者としてモリス・ディルモア氏とジェームズ・ルールマン氏が記載されている。
参照
- USAF-96 – 同じくエグリンで同じ目的のために開発された後の素材。
- エアメット – マルテンサイト系合金鋼の一種
- マルエージング鋼 – 強度と靭性で知られる鋼
- エグリン空軍基地 – フロリダ州北西部にあるアメリカ空軍の基地
参考文献
- ^米国特許第7,537,727 B2号、2022年12月17日アクセス、表3：「エグリン鋼試験シリーズの機械的特性表」
- ^米国特許第7,537,727 B2号、2009年7月16日アクセス、第7列、第5行。
- ^米国特許第7,537,727 B2号、2009年7月16日アクセス、第6列、第65行
- ^米国特許第7,537,727 B2号、2009年7月16日アクセス、第5列、第1行
- ^米国特許第7,537,727 B2号、2009年7月16日アクセス、第3列、第5行
- ^米国特許第7,537,727 B2号、2009年7月16日アクセス、第3列、第45行。
- ^米国特許第7,537,727 B2号、2009年7月16日アクセス、第4欄、第35行
外部リンク
