SCM435(クロムモリブデン鋼)材質、硬度、強度、比重、用途

2024-02-06

機械構造用合金鋼の一種である、SCM435(クロムモリブデン鋼)の材料をご存知でしょうか。機械構造用合金鋼は、炭素Cのほかに、マンガンMn・クロムCr・ニッケルNi・モリブデンMoなどの合金元素を適量添加したもので、その量に応じて鋼の性質に変化を及ぼします。SCM435にもこれらの合金元素が添加されており、さまざまな特性を持っています。しかし、その内容について詳しく知っている方は少ないのではないでしょうか。

そこで本記事では、SCM435(クロムモリブデン鋼)について、SCM435とはどういった材料なのかを解説します。材料について知識を深めたい方は、ぜひご一読ください。

SCM435の機械的性質(硬度、強度、比重)

SCM435は、炭素量0.33~0.38%、モリブデン0.15~0.30%程度を含むクロムモリブデン鋼の一種です。降伏点はおおよそ785MPa以上、引張り強さ930MPa以上、硬度は269~331の機械的性質を有しています。

SCM435は、焼入れ焼戻しをすることで、高い強度と靭性(粘り強さ)を得られるため、強度や耐摩耗性を必要とする機械部品などに多く採用されています。

SCM435の成分値、および機械的性質については以下の表の通りです。

SCM435の成分値

材料記号 C Si Mn P S Ni Cr Mo
SCM435 0.33~
0.38
0.15~
0.35
0.60~
0.90
0.030以下 0.030以下 0.25以下 0.90~
1.20
0.15~
0.30

SCM435の機械的性質(参考値)

材料記号 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
HBW
SCM435 785以上 930以上 15以上 50以上 78以上 269~331

SCM435の機械的性質は、焼入れ:830~880℃油冷、焼戻し:530~630℃急冷時での参考値です。

参考記事:鋼の性質を変える【熱処理】とは?仕組みや種類について徹底解説!

JIS規格「JIS G 4053:2016」では、SCM435の成分値の範囲のみ規定され、機械的性質は規定されていません。機械的性質はあくまで参考値とし、成分や熱処理によって数値が大きく変動する場合がある点に注意してください。

SCM435はクロムモリブデン鋼の一種

SCM435はクロムモリブデン鋼の一種です。そもそも「クロムモリブデン鋼」とはどのような鋼材なのでしょうか。

クロムモリブデン鋼とは、通称「クロモリ」や「クロモリ鋼」とも呼ばれる機械構造用合金鋼のことで、クロム鋼(SCr材)にモリブデンを0.15~0.30%ほど添加しており、さらに焼入れ性を向上した材料です。

引用元:東部金属熱処理工業組合

上図は、東部金属熱処理工業組合がJISハンドブック鉄鋼Ⅰより引用した、機械構造用合金鋼の記号の意味を表す図になります。

クロムモリブデン鋼は、スチールSのほかに、クロムCr・モリブデンMoを含んでいるため、JIS記号では、それぞれの頭文字から「SCM」として表記されています。

その記号の後ろには、1桁の主要合金元素量を表すコード(2、4、6、8)と、2桁の炭素量の代表値の100倍した値が組み合わさることで、合計3桁の数字が続きます。

今回紹介しているSCM435で例を挙げると、合金元素量コードは4に該当し、炭素量Cの中間値は0.35%のクロムモリブデン鋼であることを意味しています。

SCM435の特徴

クロムモリブデン鋼は、材料の中心部まで焼入れしやすく、空冷のように冷却速度が遅くても焼入れできるのが特徴。歪の発生も抑えることが可能です。

クロムモリブデン鋼のなかでも、SCM435は比較的高い機械的性質を持っています。靭性(粘り強さ)も有しており、材料が割れにくいのもポイント。そのため、加工性も良好です。

美しく仕上げもできるほか、溶接性にも優れているため、美観が求められる製品に採用されることも多いです。また、500℃前後の高温環境下でも強度が落ちにくいため、高温高圧の箇所に使われることもあります。

SCM435にHがついている場合「SCM435H」

なかには、SCM435の記号の後ろにHが付いた「SCM435H」という材料もあります。

この「H」は、焼入性(Hardenability)を保証した鋼材を意味しており、一般的に「H鋼」と呼ばれています。ここで紹介している「H」は、圧延品のHとは違うもののため、混同しないように注意してください。

引用元:モノタロウ

上図は、「焼入性を保証した構造用鋼鋼材(H鋼) JIS G 4052:2016」にて記されている、SCM435の焼入性バンドおよび焼入性の指定方法を示した図です。この図の保証範囲内に収まった鋼を「H鋼」と呼んでいます。

例えば、焼入端からの指定距離が9mmの場合、HRC(ロックウェル硬さ)の値が最低値45~最高値55の間に入っていることをH鋼では保証しています。

H鋼は、このバンド幅を保証し、成分値については重視していません。そのため、SCM435Hの成分値は、SCM435と比べて炭素C・マンガンMn・クロムCr・モリブデンMoの値の範囲が広いといった違いがあります。

SCM435の成分値

材料記号 C Si Mn P S Ni Cr Mo
SCM435 0.33~
0.38
0.15~
0.35
0.60~
0.90
0.030以下 0.030以下 0.25以下 0.90~
1.20
0.15~
0.30

SCM435Hの成分値

材料記号 C Si Mn P S Ni Cr Mo
SCM435H 0.32~
0.39
0.15~
0.35
0.55~
0.95
0.030以下 0.030以下 0.25以下 0.85~
1.25
0.15~
0.35

また、SCM435Hでは、JIS G 4052:2016の規格に該当しますが、SCM435の規格は、JIS G 4053:2016と別の規格である点にも注意が必要です。

 

SCM435を採用するメリット

SCM435は、鋼材のなかでも比較的安価というわけではありませんが、特殊な合金と比べるとお手頃な値段かつ、汎用性が高く使える材料です。硬度と強度を有し、摩耗や傷に強い特性もあります。

また、ステンレスほどではありませんが、クロムを多少含んでいるため、耐食性も有しています。そのほかにも、適度な「しなり」を生み、振動を吸収しやすいことから、自転車のフレームとしてもよく使われています。

 

SCM435の主な用途

SCM435は、ボルトナット類・エンジン部品・航空機脚部品・自転車のフレームなどに採用されています。これらは、強度や耐摩耗性に加えて、500℃での高温環境下でも強度が落ちにくいといった、SCM435の特性を利用しています。

自動車のフレーム

自転車のフレームに関しては、最近の競技用車では軽さを追及してアルミやチタン、カーボンなどといった素材のモノが増えていますが、SCM435(クロモリ鋼)はフレームとしては最も昔から使われている材料で、適度な「しなり」が今でも根強い人気の理由です。

ペダルを踏んだときに、しなったフレームが元に戻ろうとする力が働き、軽快な走りを楽しめます。そのほかに、振動吸収性に優れているのもポイントです。段差や足場の悪い場所でも、アルミ製の自転車に比べて振動が緩和され、体の負担が軽減されます。

SCM435のQ&Aまとめ

Q1.SCM435とはどんな鋼材ですか?

クロムモリブデン鋼の一種で焼入れ性や加工性に優れ、硬度や強度があります。適度な「しなり」を生む特徴があり、自動車フレームの定番材料です。

Q2.SCM435の硬度を教えてください。

硬度(HBW)269~331(※参考値)

Q3.SCM435の主な用途を教えてください。

ボルトナット類・エンジン部品・航空機脚部品・自転車のフレームなどです。強度・耐摩耗性・500℃での高温環境下でも強度が落ちにくい特性が利用されています。

SCM435は、クロムモリブデン鋼の一種で、焼入れ性や加工性に優れた材料です。硬度や強度も備えているため、摩耗しやすい部材に適しています。また、適度な「しなり」を生むのも特徴で、自転車フレームとしても定番の材料です。SCM435の末尾にHが付いているものもありますが、これは「H鋼」と呼ばれ、焼入れ特性を保証した鋼材を意味しています。

 

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