エンジニアのための技術講座

ローコストオートメーション講座

掲載日:2004年05月14日

カテゴリ : ローコストオートメーションと材料

第160回 LCAを支える機素材料の基本−15:焼入れ処理と質量効果

焼入れの質量効果(Mass Effect)と材料選定

 質量効果とは、材料の質量差によって焼入れ硬さに変化が生じることです(【図1】参照)。内部と外部に熱処理効果に差が生じる現象でもあります。ある厚さを持つ構造材で強度を大きくしたい場合は、炭素鋼を選定せずに合金鋼を選定し、焼入れの質量効果による悪影響を避ける場合があります。【表1】は機械構造用炭素鋼と合金鋼の質量効果の比較です。

 水冷の場合、機械構造用炭素鋼S55Cを選定すると、焼入れ効果は42mm厚さが限界ですが、ニッケルクロム鋼では60mm厚さまで、クロムモリブデン鋼は80mmまで焼入れ効果が入ります。素材の材料費を安くするために、炭素鋼で厚さに余裕を持たせる設計の考えもあります。ただし、焼入れ素材が大きくなると、急冷後に材料に大きな変形を生じたり、焼割れの危険性を伴なうために合金鋼を選ぶ考えもあります。

図1

【表1】材料の種類と質量効果の違い

質量効果、直径(mm)

材料種類水冷油冷
機械構造用炭素鋼
S30C
S45C
S55C
 
29
37
42
 
-
-
-
ニッケルクロム鋼
SNC236
SNC836
SNC815
 
60
60
60
 
50
80
60
クロム鋼
SCr430
SCr420
 
60
45
 
40
35
クロムモリブデン鋼
SCM432
SCM435
 
80
80
 
60
60

日刊工業新聞社、機械材料の選び方・使い方、より

 次回は、焼入れと部品形状による変形・割れについて解説します。

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