S33C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、S33C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S33C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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S33Cとは

S33C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、S33Cは、加工性が良く、熱処理した小物部品に使用されています。市場の流通量は少ないです。

溶接も可能ですが、この位の炭素量から、熱影響部の硬度が高くなる可能性も高くなってきますので注意が必要です。

S33Cの関連規格

S33Cは下記のJIS規格で規定されています。

S33Cの鋼管は、S33CTK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S33C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

S33Cの化学成分

JISで規定された、S33Cの化学成分は下記のとおりです。

S33Cの化学成分[%]

CSiMnPS
0.30 ~ 0.36≦ 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

S33Cに相当するISOの鋼種は有りません。

炭素当量

S33Cの炭素当量は、以下のとおりです。

0.41~0.57

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。

S33C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。

S33C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305以上510以上23以上149 ~ 207
焼きなまし126 ~ 163
焼入れ焼戻し390以上570以上22以上55以上98以上167 ~ 235

S33Cの熱処理(焼入れ・調質)

S33C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。

S33Cの熱処理条件

焼ならし焼なまし焼入れ焼戻し
840 ~ 890℃空冷約 830℃炉冷840 ~ 890℃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。

S33Cの物理的性質

下記の値は必ずしもS33C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。

S33C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

S33Cの使い方と注意事項

最後にS33C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。

S33Cの用途

S33Cは切削性加工性が良く、熱処理で強度アップも可能なので、強度の必要な小物部品に向いています。

S33Cの切削加工性

S33Cは柔らかすぎず、硬すぎないので、切削性は良好です。

S30C以上の切削性は良好ですが、炭素量が増えるに連れ、ツールの寿命が低下する傾向となります。

【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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