S22Cとは【強度・硬度・比重・熱処理など】使い方と注意事項

ここでは、S22Cを使って機械部品の設計するときに必要な情報として、化学成分や機械的性質、熱処理と物理的性質などJIS規格の内容を整理しました。

また、比重やヤング率などの物理的性質や、実際にS22Cを使う上で、使い方や加工性や溶接性などについての注意事項などについてもまとめました。

スポンサーリンク

S22Cとは

S22Cは、JIS G4051(機械構造用炭素鋼鋼材)で規定された鋼材です。
機械構造用炭素鋼は、S-C材と呼ばれ、キルド鋼から合金鋼と同様の管理で製造されるので高品質です。

その中で、S22Cは、S20CとS25Cの中間の低炭素鋼で流通は多くは有りません。
S20CやS25Cなどと同様に熱処理しないで使われますが、浸炭焼入れも可能な上限の炭素量とされています。

S22Cの関連規格

S22Cは下記のJIS規格で規定されています。

S22Cの鋼管は、S22CTKとして規定されています。

規格番号規格名称概要
JIS G4051機械構造用炭素鋼鋼材S22C素材の成分規定など
JIS G3478一般機械構造用炭素鋼鋼管鋼管について規定

S22Cの化学成分

JISで規定された、S22Cの化学成分は下記のとおりです。

S22Cの化学成分[%]

CSiMnPS
0.20 ~ 0.25≦ 0.035i0.30 ~ 0.60≦ 0.030≦ 0.035
NiCrCuNi+Cr
0.20以下0.20以下0.30以下0.35以下

S22Cに相当するISOの鋼種は有りません。
炭素量の範囲は、S20Cや、S25Cと被っています。

炭素当量

S22Cの炭素当量は、以下のとおりです。

0.26~0.41

炭素当量は、溶接の熱影響部の脆さを炭素量に換算した数値で示した値です。

この数値が0.44%以上になると溶接割れを起こしやすくなります。

S22Cの機械的性質

下記は、旧JISに掲載されていた、直径25mmの標準試験片での機械的性質です。
もっと太い材料の場合は質量効果により強度が低下しますのでご注意ください。

S22Cの機械的性質

熱処理降伏点

MPa

引張強さ

MPa

伸び

%

絞り

%

シャルピー

衝撃値

J/cm2

硬度

HB

焼きならし265以上440以上27以上123 ~ 183
焼きなまし121 ~ 156
焼入れ焼戻し

S22Cの熱処理(焼入れ・調質)

S22CのJISに規定された基本的な熱処理条件は下記の通りです。

必ずしもこの通りである必要はなく、必要な強度や硬さを得るために熱処理条件は変更すべきです。

S22Cの熱処理条件

焼ならし焼なまし焼入れ焼戻し
860 ~ 910℃空冷約 850℃炉冷

熱処理条件はあくまで、基本の方法であって、必ずしもこのとおりである必要はりません。

S22Cの物理的性質

下記の値は必ずしもS22Cそのものではなく、炭素量が近い炭素鋼の値となりますので、参考に留めてください。

特に熱伝導率や固有抵抗は成分のバラツキによる変動が大きくなりますのでご注意ください。

S22Cの物理的性質

物理的性質物性値
縦弾性係数(ヤング率)[GPa]205~206
横弾性係数[GPa]79~82
ポアソン比(常温)0.27~0.29
密度[g/cm3]7.84~7.86
比重7.84~7.86
融点[℃]1660~1770
熱伝導率[W/(m・K)]44~60
熱膨張係数[10-6/K]10.7~11.6
固有抵抗[10-8Ω・m]13.3~19.7
比熱[J/(kg・K)]0.474~0.494

S22Cの使い方と注意事項

最後にS22C材を機械部品に使用する際の一般的な注意事項を挙げます。

S22Cの用途

S22Cは、S25Cと同様、焼入れせずに使用される材質です。
S20C~S25Cは、加工性が良いので生材のまま使用される機械部品に多用されます。
みがき棒鋼など冷間引き抜きによってある程度加工硬化された材料も多く用いられます。

S22Cの切削加工性

S22Cは、C%が少なくて粘りが有るので、切り屑が連続しやすくなります。

少量生産品ではさほど問題になりませんが、自動機では機械が停止する原因にもなりますので注意が必要です。

S22Cの溶接性

S22CまでのC量であれば、溶接熱影響部の低温割れが問題となる炭素当量0.44%を超えないので、溶接は問題なく行えます。

【関連材料】
S10C S12C S15C S17C S20C S22C S25C S28C S30C S33C S35C S38C S40C S43C S45C S48C S50C S53C S55C S58C S09CK S15CK S20CK
この記事を書いた人
DD

機械設計の仕事をしているエンジニアのDDと申します。
技術士(機械)の資格をもっています。
このブログでは、機械技術から日常の中の科学まで、私が興味を持ったことをできるだけ解りやすく紹介しています!

DDをフォローする
金属材料
スポンサーリンク
機械技術ノート

コメント