SCM420、SCM420Hとは?密度・強度・硬度・熱処理と使い方

この記事では、SCM420で機械部品設計をする時に必要になる情報として、化学成分、機械的性質などJIS規格の内容を整理しました。

また、密度やヤング率などの物理的性質や、実際に設計する上で重要な注意事項などについてもできるだけまとめました。

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SCM420とは

SCM420は、通常、浸炭焼入れして使用されるクロムモリブデン鋼です。

浸炭焼入れされるSCM415~SCM418と比べて、炭素量が多いので、中心部の硬さや全体の強度が必要な場合に選択します。

SCM420の関連規格

SCM420は下記のJIS規格で規定されています。
焼入性保証の材質である、SCM420Hが主流となっており、棒、管についてそれぞれ規格があります。

規格番号規格名称概要
JIS G4053機械構造用合金鋼鋼材成分、寸法などを規定
JIS G4052記号:SCM420H
焼入性を保証した構造用鋼鋼材(H鋼)
焼入れ性、オーステナイト結晶粒度などを規定
JIS G3441機械構造用合金鋼鋼管記号:SCM420TK
鋼管の成分、寸法などを規定
JIS G3479焼入性を保証した機械構造用鋼管記号:SCM420HTK
鋼管の焼入れ性、オーステナイト結晶粒度などを規定
JISG3509-1冷間圧造用合金鋼-第1部 線材記号:SCM420RCH
線材の成分などについて規定
JISG3509-2冷間圧造用合金鋼-第2部:線記号:SCM420WCH
線の機械的性質などを規定

SCM420の化学成分

JISで規定された、SCM420の化学成分は下記のとおりです。

  • SCM420の化学成分[%]
CSiMnPS
0.18 ~ 0.230.15 ~ 0.350.60 ~ 0.90≦ 0.030≦ 0.030
NiCrMoCu
≦ 0.250.90 ~ 1.200.15 ~ 0.25≦ 0.30
  • SCM420Hの化学成分[%]
CSiMnPS
0.17 ~ 0.230.15 ~ 0.350.55 ~ 0.95≦ 0.030≦ 0.030
NiCrMoCu
≦ 0.250.85 ~ 1.250.15 ~ 0.30≦ 0.30

炭素当量

SCM420の炭素当量は、以下のとおりです。

SCM420:0.50~0.70

SCM420H:0.48~0.73

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。

SCM420の機械的性質

下記の機械的性質は、旧JISに乗っていた、SCM420の参考値です。熱処理条件や質量効果などにより大きく変化しますので、あくまで参考に留めてください。

SCM420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

焼入れ焼戻し930以上14以上40以上59以上262~352

SCM420の熱処理(焼入れ・調質)

SCM420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。

SCM420の熱処理条件

焼ならし焼なまし焼入れ焼戻し
1次:850~900℃油冷、2次800~850油冷150~200℃空冷

SCM420の物理的性質

下記の値は必ずしもSCM420そのものではなく、成分が近い鋼の値となりますので、参考に留めてください。

SCM420の物理的性質

物理的性質物性値
縦弾性係数(ヤング率)[GPa]210~214
横弾性係数[GPa]82~83
ポアソン比(常温)0.28~0.29
密度[g/cm3]7.81~7.82
比重7.81~7.82

SCM420の使い方と注意事項

最後にSCM420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。

浸炭焼入れ、ずぶ焼入れ、どちらを選ぶか

浸炭焼入れの場合は、200℃程度の低温焼戻しが普通です。ずぶ焼入れの場合、600℃前後での焼戻しによって調質するのが普通です。

なので、浸炭焼入れの方が表面が硬いのはもちろん、中心部の硬さや全体の強度も高くなります。

また、浸炭焼入れは、表面に圧縮の残留応力が残るので、疲労にも強くなります。

浸炭焼入れの欠点といえば、処理時間が4時間とか浸炭深さによっては更に長時間かかることや、浸炭深さの管理のため、1個切断する必要があることなど、時間とコストがかかることでしょうか。

強度を上げたいということなら、ずぶ焼入れ、耐摩耗性や疲労強度なら、浸炭焼入れ、という使い分けになるかと思います。

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DD

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