S30C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、S30C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S30C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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S30Cとは

S30C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、S30Cは硬さが適度なため切削加工性に優れている鋼種です。

冷間引き抜きで強度を上げたみがき棒としても用いられています。

S30Cの関連規格

S30Cは下記のJIS規格で規定されています。

S30Cの鋼管は、S30CTK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S30C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

S30Cの化学成分

JISで規定された、S30Cの化学成分は下記のとおりです。

S30Cの化学成分[%]

CSiMnPS
0.27 ~ 0.33≦ 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

S30Cでは、焼入れ性を良くするために、Mnの量が多くなっています。

Pは偏析しやすい成分なので、集中している部分に割れが起こりやすくなります。このため、S-C材では0.03%以下と厳しく規定されています。

炭素当量

S30Cの炭素当量は、以下のとおりです。

0.38~0.54

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。

S30C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。

S30C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

S30Cの熱処理(焼入れ・調質)

S30C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。

S30C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。

S30Cの物理的性質

下記の値は必ずしもS30C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。

S30C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

S30Cの使い方と注意事項

最後にS30C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。

S30Cの用途

S30Cは切削加工性に優れ、焼入れ硬化が可能なので、強度の必要な大量生産品に適しています。

S30Cは被削性が良好

炭素量が少ないと柔らかくて、切り屑が絡む、構成刃先ができやすいなど問題が起こりがちで、逆に炭素量が多すぎると、刃物の寿命が短いなどの問題が起こります。
その点、C0.3%のS30Cは柔らかすぎず硬すぎず、削りやすいとされています。

S30Cの溶接

S30Cの溶接は可能ですが、HAZ(熱影響部)が硬化し、遅れ割れなどのリスクがあります。
予熱を行うなどして正しい管理のもと行う必要があります。

S30Cの熱処理

焼入れは可能ですが、S45Cと比べても焼入性は良くないので、中心部まで硬化させる場合は小物部品に限定されます。

【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。
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