S43C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、S43C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S43C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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S43Cとは

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、S43Cは流通量は少ないです。

炭素量の近いS45Cが一般的には選ばれます。

S43Cの関連規格

S43Cは下記のJIS規格で規定されています。

S43Cの鋼管は、S43CTK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S43C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

S43Cの化学成分

JISで規定された、S43Cの化学成分は下記のとおりです。

S43Cの化学成分[%]

CSiMnPS
0.40 ~ 0.46≦ 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

S43Cに相当するISOの鋼種は有りません。

部品設計の歳に、S43Cなど、流通量の少ない鋼種を選ぶと、工場で入手できなくなる場合も有りますので、性能上問題なければ、複数の鋼種を指定しておくのが良いでしょう。

炭素当量

S43Cの炭素当量は、以下のとおりです。

0.51~0.67

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。

S43C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。

S43C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345以上570以上20以上167 ~ 229
焼きなまし137 ~ 170
焼入れ焼戻し490以上690以上17以上45以上78以上201 ~ 269

S43Cの熱処理(焼入れ・調質)

S43C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。

S43Cの熱処理条件

焼ならし焼なまし焼入れ焼戻し
820 ~ 870℃空冷約 810℃炉冷820 ~ 870℃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。

S43Cの物理的性質

下記の値は必ずしもS43C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。

S43C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
横弾性係数[GPa]82
ポアソン比(常温)0.27~0.29
密度[g/cm3]7.84
比重7.84
融点[℃]1660~1690
熱伝導率[W/(m・K)]44
熱膨張係数[10-6/K]10.7
固有抵抗[10-8Ω・m]19.2~19.7
比熱[J/(kg・K)]0.489~0.494

S43Cの使い方と注意事項

最後にS43C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。

S43Cの用途

S43C材は、ずぶ焼入れや高周波焼入れなどで熱処理することで強度アップが可能です。

生材のままでも強度があるので、一般的な機械部品に広く使用できます。

S45Cを使わずS43Cを使うケース

S43CはS45Cと、成分の範囲が重なっているので、単独で指定するケースは少ないと思います。

例えば図面にS40C~S45Cなどと記載したときに、たまたま在庫のあったS43Cが使われることはあるかと思います。

また、S45Cを使っていて、炭素量が下限付近のときに好結果で、上限付近のときに何らかの問題が起こるような場合、S43Cを指定するといったケースはあるかもしれません。

【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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