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SCM、SCrの熱処理なしで使用する場合の引っ張り強さと耐力について
- SCM440、SCr440を焼き入れ、焼き戻ししないで使用した場合、引っ張り強さと耐力はどの程度なのでしょうか？普段は調質した材料を使用していますが、今回はバフ研磨が必要なため熱処理を行えません。
- 物の設計・試作をしており、高靭性と高引っ張り強さが求められます。しかし、引っ張り強度や耐力が必要なレベルに達しない生材料もあります。そこで、熱処理なしで高引っ張り強さと耐力を持った材料があれば教えていただきたいです。
- 理想的には調質を行わずに、SCM440やSCr440と同等以上の引っ張り強さと耐力を持つ材料が欲しいです。また、溶接性も良いと最適です。知識のある方がいらっしゃいましたら、どうぞご教授ください。
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溶接構造用高張力鋼材、通称ハイテンを選択するのは、いかがでしょう。 CrMo鋼、Mn鋼の加工効果による高強度のTig溶接の自転車フレームがあるように、SCMでも素形材の段階で高強度であれば、溶接で工夫することができると思う。（１０００MPa以上あるように思う。） しかし、質問の条件であれば、ハイテンの種類と用意できる溶接技術のバランスをとるのがよいのではないかと思います。 材料は上記の、溶接構造用高張力鋼・ハイテンで検索できるとおもいます。
回答(2)さんと一部ダブりますが,下記工具鋼は候補になりませんか？
頭が痛くなるような質問内容です。 必要特性として高靭性、高引っ張り強度が求められていて逆に必要ない事 と言えば硬度でありますが…。 以下URLの硬度換算表を観ても判ると思いますが、ある範囲では、 引張強さと硬度は比例関係にあります。（SCM材は適応範囲です） 引張強度は必要ですが、硬度は必要ないは、この比例関係が崩れます。 高強度が必要であれば、硬度を上げる必要があります。 また、SCM材は炭素量が低いため、焼き入れ等の熱処理では硬度が低く、 引張強さも上りません。因って、SCM415は浸炭して、表面の炭素含有量を 上げ、焼き入れ硬度を上げます。これは、丸棒ではパイプ効果となり、 剛性があがり、内部は比較的に軟らかく靭性がある部品となります。 以下に参考のURLを添付しておきますので、随時確認してみて下さい。 簡単には、SCM素材の硬度を簡易硬度計で測定し、引張強さを割り出す 方法もあります。 http://www.coguchi.com/search-date/tokusyu1.html を添付忘れです。 ある範囲では、引張強さと硬度は比例関係にあります。 （SCr材も、S45C材関連も、適応範囲です） それと、焼きが入る鋼材の溶接は、溶接熱で焼きが入る場合があるので、 注意が必要です。 また、溶融状態から固体に戻る時に、炭化物が析出して溶接部の物性が 変わる事もあります。 溶接条件や環境には注意して下さい。
溶接工程があるのであれば鋼材の炭素量は少ないほうがいいのではないでしょうか？ ＳＣＭ４３５等に調質を行えば硬度がＨＲＣ３０前後になると思います。 鋼の強度は金属組織により異なりますので、熱処理をやらない状態での強度計算は生材の金属組織により強度が変わるために難しいと思われます。 硬度を下げ溶接性がよく強度を確保したのであれば、Ｓ３５Ｃ、ＳＣＭ４１５を調質したものが適していると思われます。
お礼
ご回答ありがとうございます。 そうですね、炭素量が少ない方が溶接性はいいので越した事は無いのですが、当方溶接（だけは）は結構自信 がありまして大体、一般的な金属に関しては溶接できると思っていましたので溶接性よりは強度に重点を置いて検討していました。 SCM４１５で調質、検討してみます。 アドバイスありがとうございました。
SxxCやSCr、SCMといった材質は、 ほぼ成分のみで規定されていますので、 何かしら熱処理しないと機械的性質というのは 確定しないと思います. 逆を言えば、これらの材質は成分量を厳格に管理する事で、 熱処理により機械的性質を幅広くコントロールできる訳です. 焼き入れと調質は違いますが、 調質でもバフ研磨するには硬過ぎるという事なのでしょうか? 例えば、同じSCMでもSCM415とかなら 炭素量からして、そう硬くはならないと思いますが. 私は熱処理に関しては素人なので 何もこの分野のデータを持ち合わせていませんが、 熱処理業者さんとかなら、 “この材質をこう熱処理したら機械的性質はこうなる” というのを把握しているのではないかと思います. 焼きならし(ノルマライジング)の様に 組織をマルテンサイト化させない熱処理もありますので、 業者さんの方に機械的性質がどうなるか訊いてみては如何でしょうか. もしくは、“真空焼入れ”などの方法で、 バフ研磨後の熱処理ではいけないのでしょうか.
お礼
ご回答ありがとうございます。 真空焼き入れは全く頭にありませんでした 当社の付き合いのある熱処理業者はやってなかったものでして（汗 しかし当方のワークは30X30X1500程度あるのであとはできる業者を探してみます。 アドバイスありがとうございました。
生産数にも拠ると思いますが、生材を購入して調質するよりは、市販の調質材を購入する方がコストメリットがあると思います。 なにより品質も安定してますし。 バフ研磨（磨き性）・溶接性が良くＳＣＭ程度の物性となると、金型用の調質材等はどうでしょうか？ 加工性も良いです。 下記ＵＲＬのリンク先ＰＤＦに物性の詳細あり サイズが大きい場合や生産数が多い場合はコスト的に合わないと思います。 鋼材費はＳ５５Ｃの２倍位になると思います。
お礼
ご回答ありがとうございます。 特性比較表参照しましてYAGなんて良さそうなんですがあとは当方が必要とする分が取れるかどうか。 本日材料屋に問い合わせ掛けてみました。 アドバイスありがとうございました。
おそらく２つ誤解があると思いますので、先にそれを指摘させてください。 > 最終的にバフ研磨をしなければならず焼きが入った状態になってしまうとバフ研磨できないからです ⇒ 焼入れ前の仕上げ面を▽▽▽まで仕上げておけば十分バフ研磨でき、つるつるになります。（HV1000でもつるつるにできます） （バフについての詳細は＃30571を見てください） > 高引っ張り強度が求められていて逆に必要ない事と言えば硬度であります ⇒ 焼入れによる硬度は引っ張り強さとほぼ比例します で、ご質問についてお答えしたいと思います。 方法としては３つあると思います。 １．Ｍｎ、Ｎｉを添加した鋼を用いる ２．焼入れ（低温）焼き戻しを行い、焼き入れ組織をしっかり作る （調質程度の適度な硬さならむしろ衝撃値は増します） ３．圧縮残留応力を与える このなかから手軽なものとすれば、２．３．を採用してバネ鋼を焼入れ低温焼き戻ししたものがいいと思います。 なお、溶接性との両立については僕はいい知恵を持ってません。
お礼
ご回答ありがとうございます。 小生の誤解までわざわざ解いていただきましてありがとうございました。 バフ研磨できる事がわかりとてもほっとしています。 （本日実験して確認しました！） 以前バフ研磨屋さんに出したところできないと言わたんでそう思い込んでました。 本当に助かりましたありがとうございました。
お礼
ご回答ありがとうございます。 ＞高強度が必要であれば、硬度を上げる必要があります そうですよね.....そこが問題だったんです。 しかしSCM４１５で浸炭、今有力候補です。 熱処理に関して勉強不足すぎました。 それといままでは予熱、後熱等で溶接していましたが最近は特殊冷感溶接（って言うらしい？）でSK材、SCM４４０も問題ないので４１５はさらにいけるとは思うのです アドバイスありがとうございました