SCM440,SCM440Hとは【硬度・比重・ヤング率・熱処理】と使い方

クロムモリブデン鋼SCM440を使用して機械部品の設計をするための資料をまとめました。

強度や硬さなどの機械的性質や、比重やヤング率などの物理的性質についても整理しましたので御覧ください。

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SCM440とは

SCM440は、SCM435と並び広く使用され、板材の流通も多い材質です。

焼入れ性が良いので、大型の機械部品にも使用できます。

強靭鋼と呼ばれ、強度と靭性が高いので負荷の高い機械部品に適します。

SCM440の関連規格

SCM440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、SCM440H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:SCM440H
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:SCM440TK
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:SCM440HTK
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:SCM440RCH
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:SCM440WCH
線の機械的性質などを規定

SCM440の化学成分

JISで規定された、SCM440の化学成分は下記のとおりです。

  • SCM440の化学成分[%]
CSiMnPS
0.38 ~ 0.430.15 ~ 0.350.60 ~ 0.90≦ 0.030≦ 0.030
NiCrMoCu
≦ 0.250.90 ~ 1.200.15 ~ 0.30≦ 0.30

SCM440Hは、メーカーで焼入れ性を確保しやすいように、成分の範囲は広くなっています。

  • SCM440Hの化学成分[%]
CSiMnPS
0.37 ~ 0.440.15 ~ 0.350.55 ~ 0.95≦ 0.030≦ 0.030
NiCrMoCu
≦ 0.250.85~ 1.250.15 ~ 0.35≦ 0.30

炭素当量

SCM440の炭素当量は、以下のとおりです。

  • SCM440:0.70~0.92
  • SCM440H:0.68~0.96

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。

SCM440では溶接によって焼入れが入り熱影響部が硬化しますので、溶接には適しません。

SCM440の機械的性質

下記の機械的性質は、旧JISに乗っていた、SCM440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。

SCM440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835以上980以上12以上45以上59以上285~352

SCM440の熱処理(焼入れ・調質)

SCM440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。

SCM440の熱処理条件

焼ならし焼なまし焼入れ焼戻し
830~880℃油冷530~630℃空冷

SCM440の物理的性質

下記の値は必ずしもSCM440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。

SCM440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

SCM440の使い方と注意事項

最後にSCM440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。

焼入れ後硬さを確認する

機械部品の熱処理規定は、重要な部品なら熱処理仕様書を作る場合もあると思いますが、図面に「HRC30~35調質」などと書くだけで済ましているのもあるかと思います。

このような図面指示だと、熱処理屋さんから帰ってきたときに、焼戻し後の硬さを図るだけで合格にしているかもしれません。

これだと、確かに硬さは規格値を満足したかもしれませんが、降伏点や衝撃値はまるで別物になっている可能性があります。

下記は、SCM440の完全焼入れと不完全焼入れの機械的性質を比較したものです。

焼戻し後の硬さは同じになっていることに注意してください。

焼入れ硬さ[HRC]55(完全焼入れ)35(不完全焼入れ)
焼戻し硬さ[HRC]3030
引張強さ[MPa]980980
降伏点[MPa]882833
衝撃値[J/cm2]12749
伸び[%]2319
絞り[%]6253

(鉄鋼材料選定のポイント/大和久重雄 より単位を換算して掲載)

特に衝撃値が大幅に低下することが判ります。

重要な部品では、焼入れ後の硬さを確認するようにした方が良いと思います。

【関連材料】
SCM415 SCM418 SCM420 SCM421 SCM425 SCM430 SCM432 SCM435 SCM440 SCM445 SCM882
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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機械技術ノート

コメント

  1. 三宅 周三 より:

    「物理的性質」の表中、「密度」の単位が[kg/m^3]になっていますが、その単位だと、右の物性値の数値が1000倍になるのではないでしょうか。

    7.81~7.82 (誤)
    7810~7820 (正)

    もしくは、単位を[g/cm^3]に変更する。

    ご確認ください。

    • DDDD より:

      三宅様
      ご指摘ありがとうございます。
      誤りがあり申し訳ありませんでした。
      修正いたしました。