S28C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、S28C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S28C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。

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S28Cとは

S28C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、S28Cは、焼入れですることを想定したS-C材の中では最も炭素量の含有量が少ない鋼種です。

焼入れ性を良くするために、S25C以下とはMnの含有量が異なっています。

S28Cの関連規格

S28Cは下記のJIS規格で規定されています。

S28Cの鋼管は、S28CTK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S28C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

S28Cの化学成分

JISで規定された、S28Cの化学成分は下記のとおりです。

S28Cの化学成分[%]

CSiMnPS
0.25 ~ 0.31≦ 0.035i0.60 ~ 0.90≦ 0.030≦ 0.035
NiCrCuNi+Cr
0.20以下0.20以下0.30以下0.35以下

S28C以上の炭素量の鋼材は、焼入れ性を良くするため、Mnの量が多くなっています。
S28Cに相当するISOの鋼種は有りません。

炭素当量

S28Cの炭素当量は、以下のとおりです。

0.36~0.52

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。

S28C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。

S28C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285以上470以上25以上137 ~ 197
焼きなまし126 ~ 156
焼入れ焼戻し335以上540以上23以上57以上108以上152 ~ 212

S28Cの熱処理(焼入れ・調質)

S28C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。

S28Cの熱処理条件

焼ならし焼なまし焼入れ焼戻し
850 ~ 900℃空冷約 840℃炉冷850 ~ 900℃水冷550 ~650℃急冷

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なくてはならない訳ではありません。

S28Cの物理的性質

下記の値は必ずしもS28C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。

S28C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

S28Cの使い方と注意事項

最後にS28C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。

S28Cの用途

S28Cは焼入れして使用できるS-C材として、最もC量の少ない鋼種です。
焼入性は良くないので、小物部品に適しています。
もちろん、焼入れしないで使用することも問題なくできます。

S28Cの切削加工性

S28Cは切り屑が分断しにくいとされるS25C以下と、切削性が良いS30Cの中間の炭素量です。

成分によって、切削性が変わる可能性もありますので注意が必要です。

S28C以上の溶接には注意が必要

S28Cは焼入性を良くするためMnの量が多くなっていることと、成分によっては、炭素当量が0.44%を超えるため、溶接熱影響部の硬さが高くなることがあります。

硬さがHV350以上になると低温割れ(溶接後の冷却時の引張応力による脆性破壊)を起こしやすいと言われています。

これを防ぐには溶接前の予熱が有効です。

予熱を行わなくても溶接は可能ですが、熱影響部の割れ検査や硬さ検査を行うべきです。

溶接品をめっきする場合は、水素脆性による遅れ破壊のリスクが高くなります。

【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!

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