SK3又はSKS93の強度

質問

SK3又はSKS93の強度（引張強度、耐力）を知っている方教えてください。
色々調べてみたのですが、工具鋼のためか見つかりません。
　硬度が必要なためSK3(SKS93)でΦ300 L200のロール付き軸(軸径Φ100)を製作したのですが、諸問題が発生したためSCM440に変更することになりました。それで軸の強度を比較するための数値です。

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

疲労破壊に対してSCM440がSK3に対してどの程度有効であるかわかりませんが、強い材料ほど表面の微視的亀裂や内部欠陥に対する感受性が高くなるため注意が必要です。SK3の疲労限データはないかもしれませんね。ビッカース硬さから疲労限の目安を求める式があります。
HV250～430の場合
疲労限＝（（HV/8）＋10）*9.8（MPa）
HV400～820の場合
疲労限＝（（HV/10）＋20）*9.8（MPa）
あくまで目安になります。硬さと引張強度は関係式があり、引張強度が高いと疲労限も高いので目安にはなります。
疲労限を高める方法としては段付部のRを大きくするとかショットピーニングなどがあります。段付部に圧入、焼ばめをしているとハメアイによる応力集中と形状変化による応力集中が重なり、応力集中係数が高くなります。荷重がわかれば応力は計算できるので、応力集中係数と材質の疲労限からSCM440で大丈夫であるか確認する方法もあるかと思います。

お礼

syo002さん、ご回答ありがとうございました。
参考にさせていただきました。
今回の対策として、材質のほかにsyo002さんが指摘されましたノーズＲを
1から5に大きくして形状係数を下げることにしました。

回答No.1

noname#230359

SK3を生材にて使用されたのでしょうか？SK、SCMともにその材料特性を生かすには熱処理が必要で、処理しないのであればS45Cなどとほぼ変わらないはずです。問題の状況もわからないので何とも言えませんが、SK材に焼き入れして硬度を上げると、靱性が低下し軸に切り欠きなどがあるとそこから折損することがあります。そこでクロモリ鋼（SCM）を用い、浸炭処理等で表面硬さと内部靱性の両方確保することが行われます。何にしろその諸問題によって回答が異なると思います。

当方では、そういったシャフトの場合SUJ2やSCMを用いるのでSK材での強度についてはよくわかりません。ただ双葉電子工業のカタログや日立金属の資料を見ると焼き入れ後の強度について表記はあるようです。（金型プレート材の場合です）。お力になれずすいません。

補足

ありがとうございます。
おっしゃるとうりです。
Φ300　L200のロールの両端にΦ100　Φ80段付きシャフトが付いているものです。ロール外径は高度が必要なためSK3(SKS93)に高周波焼入れをしておりましたが、４年後今、疲労破壊でシャフトの段付き部で破損しました。そこでSCM440で熱処理である程度硬度をだした後硬質クロムメッキ等の処理をするつもりです。
SK3(SKS93)の強度ぜひ教えてください。