S45C･S50Cは、鉄鋼材料のひとつで「機械構造用炭素鋼鋼材」と呼ばれる汎用的な鋼材です。
炭素を0.3％以上含む硬鉄に属します。
S45C･S50Cの特徴
炭素を含む鉄鋼＝炭素鋼
S45Cとは炭素を0.45％前後含む炭素鋼であり、材料記号の45という数値は炭素の含有量を示しております。価格も比較的安価で汎用性の高い材料です。S50Cは炭素を0.5％程度を含んでおります。
S45CとS50Cの違い
先述のように両者の違いは炭素含有量で、それ以外は同じです。
S50Cの方が炭素量が多いため、焼入れ時の硬度はS50Cの方が若干硬くなります。
また一般的にS45Cは丸材、S50Cは角材として流通しております。
S45C、S50Cの長所・メリット
- 五大元素の含有量が決まっている
SS400と違い、成分が規定されているため、材料屋の違いやロットの違いによる品質のバラつきを少なくすることができます。→金属の五大元素とは？ - 焼入れによって硬度を高めることができる
炭素を0.3％以上含有する鉄は、焼入れによって硬度を上昇させることができます。
全体焼入れの場合S45CであればHRC45前後、高周波焼入れでHRC45～52程度
S50Cは全体焼入れでHRC50前後、高周波焼入れでHRC50～55程度の硬度になります。
※硬度はあくまで目安です。ロットや処理方法によって異なります。
S45C、S50Cの短所・デメリット
- 安易に焼入れすると思わぬ歪みが発生することも
形状にもよりますが、焼き入れをすることによって材料が歪むことがあります。
特に薄くて長い材料は歪が顕著に表れるため、焼入れに適しません。
薄い材料の硬度を上げたい場合はハードクロムメッキなどで代用することをオススメします。
S45Cなのに焼入れの指示がない。これっておかしい？
S45C･S50Cだからといって必ず焼入れして使わなければならないわけではありません。S45CやS50CはSS400に匹敵する流通の良さや安さといった特徴もあるので、非常に使い勝手のいい材料です。また先述のように品質もSS400より安定しております。
『別に焼入れはしないけど、とりあえずS45Cを使っておこう』というシーンも多く存在します。
加工方法
- 切削加工◎
被切削性も悪くないので、切削加工はしやすい材料といえます。
ただし、焼入れ後は硬度が上がるため研磨などでの仕上げが一般的です。 - 溶接△
S45Cは炭素を一定量含んでいるため、溶接時に焼きが入り表面に割れを起こす場合もあります。溶接できない材料というわけでもありませんが、溶接向きとは言えません。
溶接したい場合はSCM材などの方が適しております。
表面処理、焼入れについて
- めっき
S45C、S50Cはあまり錆に強くないため、めっきなどの処理をして腐食を防止したり、耐摩耗性を上げて使用する場合が多いです。
安価かつ精度が高いが防錆効果は低めの「黒染」、精度が高く膜厚をコントロールしやすい「無電解ニッケルめっき」、焼入れせずに高い硬度を得られる「ハードクロムめっき」などが挙げられます。 - 焼入れ
S45Cは焼入れをするとHRC45～程度になるため、機械的強度があがります。ただし、硬くなるということは同時に脆くなるということでもあるため、使用箇所には注意が必要です。
特にシャフトなどのオネジ部分に焼きが入ってしまうと、ネジ部が折れやすくなってしまいます。そういった場合は、”オネジを避けて高周波焼入れを施す”などといった方法を推奨します。
Raytech(レイテック)ではS45C加工部品も対応致します。
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参照
“JIS G 4051:2016 機械構造用炭素鋼鋼材”.日本産業標準調査会.2022-02.https://www.jisc.go.jp/index.html
材料の基礎について学びたいかたはこちらへ→【材料を学ぶ】1.材料の全体像 材料の種類や特性を解説