熱処理技術講座 >> 熱処理機械構造用鋼の選び方と熱処理特性
４．JISによる機械的性質の比較
前項では試験片による機械試験結果を基に硬さと機械的性質の関係を述べたが、ここではJISにて解説されている機械的性質付表から材料選定について考えてみる。表1.3に各種機械構造用鋼のJIS規格(1979)の解説付表による焼入れ焼戻し後の硬さおよび機械的性質を示す。
炭素鋼において、硬さ、引張強さおよび降伏点は炭素量が多いものほど高い値が得られる。また、炭素量が少ないものほど伸び、絞りおよび衝撃値は高い値が得られ、じん性の点では有利であることが分かる。
さらに、炭素鋼と合金鋼との間には歴然とした機械的性質の差が認められる。炭素鋼の降伏点は引張強さに対して70～75％程度の値であるが、合金鋼の降伏点は80～90％にも達しており、強度的には合金鋼のほうが圧倒的に有利であることが分かる。また、硬さは炭素鋼と同程度もしくはそれ以上の値であっても、合金鋼のほうが衝撃値や絞りは高い値を呈しており、じん性に関しても有利であることが分かる。
また、合金鋼における合金元素の種類も機械的性質に影響を及ぼしていることが分かる。SCM440とSNCM439は高張力鋼として強靭性が要求される機械構造用部品によく用いられている。この二種類の鋼種は炭素量は同程度であるが、含有する合金元素の種類が異なっている。しかも、ほぼ同一条件の焼入れ焼戻しを施した場合、表1.3から明らかなように、得られる硬さと引張強さも同程度である。しかし、降伏点、伸びおよび衝撃値はSNCM439のほうが高い値が得られており、強靭性の点ではSCM440よりもかなり有利であることが分かる。これは合金元素としてのNiの効果であり、強度とともにじん性も重視するのであれば、SNCM439は最適鋼種といえるのである。
表1.3 焼入れ焼戻しした各種機械構造用鋼の機械的性質
| 鋼種 | 焼入れ | 焼戻し | 引張強さ (MPa) |
降伏点 (MPa) |
伸び (%) |
絞り (%) |
衝撃値 (J/c㎡) |
硬さ (HB) |
||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 温度 (℃) |
冷却 | 温度 (℃) |
冷却 | |||||||
| S35C | 840 ～890 |
水冷 | 550 ～650 |
569以上 | 392以上 | 22以上 | 55以上 | 98以上 | 167 ～235 |
|
| S45C | 820 ～870 |
686以上 | 490以上 | 17以上 | 45以上 | 78以上 | 201 ～269 |
|||
| S55C | 800 ～850 |
785以上 | 588以上 | 14以上 | 35以上 | 59以上 | 229 ～285 |
|||
| SMn443 | 830 ～880 |
油冷 | 急冷 | 785以上 | 637以上 | 17以上 | 45以上 | 78以上 | 229 ～302 |
|
| SMnC443 | 932以上 | 785以上 | 13以上 | 40以上 | 49以上 | 269 ～321 |
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| SCr440 | 520 ～620 |
932以上 | 785以上 | 13以上 | 45以上 | 59以上 | 269 ～331 |
|||
| SCM440 | 530 ～630 |
981以上 | 834以上 | 12以上 | 45以上 | 59以上 | 285 ～352 |
|||
| SNCM439 | 820 ～870 |
580 ～680 |
981以上 | 883以上 | 16以上 | 45以上 | 69以上 | 293 ～352 |
||
| SNC631 | 820 ～880 |
550 ～650 |
834以上 | 686以上 | 18以上 | 50以上 | 118以上 | 248 ～302 |
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*直径25mmの試験片を焼入れ焼戻ししたもので、引張試験(4号試験片)および |
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