S50Cとは
S50Cとは、機械構造用炭素鋼鋼材の一種です。
日本工業規格 (JIS) では炭素鋼に分類され、JIS G 4051で規定されています。炭素鋼は炭素含有量が高いほど硬度が高くなります。機械構造用炭素鋼鋼材は一般的にSC材とも呼ばれ、SはSteel (鋼) 、CはCarbon (炭素) を意味します。炭素量が高いため硬くて強い材料であり、熱処理により硬度を調整できます。また比較的低価格で耐久性や加工性に優れています。
S50Cの使用用途
S50Cの主な使用用途は下記の通りです。
1. 金型
金型では、プレス金型、ダイカスト金型、プラスチック成形金型、精密プレス金型などに用いられます。ダイカスト (英: die-casting) とは、溶かした金属に圧力をかけて金型に流し込んで成型する方法です。
2. 工具
工具ではハンマー、ドリル、チゼル、やすり、包丁、ハサミ、カッターナイフ、ノミなどに使用されます。チゼル (英: chisel) とは、 木工や金属加工などの作業に使用される切削工具です。
3. 機械部品
機械部品では歯車、シャフト、軸、ボルト、ナット、バネに使用されます。
4. 建築資材
建築資材では橋梁、建物の支柱、鉄骨構造などに使用されています。
S50Cの性質
S50Cの主な性質は下記の通りです。
1. 化学組成
S50Cの化学組成は下記の通りです。
- 炭素 (C) が0.47%～0.53%
- シリコン (Si) が0.15%～0.35%、
- マンガン (Mn) : 0.60%～0.90%
- リン (P) : 0.030%以下
- 硫黄 (S) : 0.035%以下
2. 強度
S50Cの強度は、一般的には、機械部品や工具の材料として使用されるのに十分であり、低炭素鋼よりも高く、高炭素鋼よりもやや低い程度になります。炭素鋼は炭素含有量によって以下のように分類されます。
- 低炭素鋼 (炭素含有量0.25％未満)
- 中炭素鋼 (炭素含有量は0.25％-0.6％)
- 高炭素鋼 (炭素含有量が0.6％以上)
3. 切削性
S50Cの切削性は比較的良好です。切削性とは、材料が切削加工でどの程度容易に削れるかを示す指標であり、切削に必要な切削力や切削温度などが影響します。機械部品や工具、歯車などの製造に適しています。ただし、硬度が高く靭性が低いため、切削や加工には適切な工具を使用し、適切な加工条件を設定する必要があります。また、加工後の材料の表面には、酸化や焼け、バリ、歪みなどが生じることがあるため、適切な仕上げ加工が必要です。
また、炭素含有量が比較的多く硬度が高いため、加工時には適切な切削条件が必要です。通常、切削速度を適切に設定して、切削時の切削力や切削温度を抑えられます。また、切削液を使用して、切削時の温度を低く保ち、切削面の精度を向上できます。
4. 熱処理
S50Cは、適切な熱処理によって硬度や耐摩耗性、耐久性を向上できます。熱処理には焼入れや焼き戻しなどがあります。
焼入れ (英: Quenching) とは、高温に加熱してから急冷却する処理です。急冷却によって、鋼の組織を変化させ、硬度を高められます。冷却速度が遅いと、硬度が低くなるため、適切な冷却速度を選択する必要があります。焼戻し (英: Tempering) とは、焼入れ後に低温で加熱して、硬さを緩和する処理です。焼戻し処理によって硬さを下げつつ、鋼の強度や靭性を改善できます。
5. 溶接性
S50Cは焼け付きや歪みなどの問題が発生しやすく、溶接にはあまり適していません。
6. 耐食性
S50Cは錆びやすいため適切な表面処理が必要です。表面処理には、塗装、めっき (ニッケルめっき、クロムめっき) 、黒染めなどがあります。黒染めとは、酸化皮膜を形成して表面を保護する方法です。
S50Cのその他情報
1. 物性の変化
S50Cを熱処理しない場合は、比較的柔軟で加工が容易な材料になります。熱処理により硬度が向上しますが、熱処理の前後で物性に違いが生じます。熱処理によって硬度や強度などが変化するため、十分な注意が必要です。
2. 靭性の改善方法
S50Cは硬いため、靭性が良くない傾向があります。靭性 (じんせい) とは、材料が外力や衝撃に対して変形し、その後も破壊せずに元の形状に戻る能力を示す物質の性質の一つです。靭性を改善するためには以下のような対策があります。
熱処理
焼入れで硬度を高め、焼戻しで靭性を向上できます。
加工方法
S50Cを加工する際には、加工方法にも注意が必要です。例えば、硬度が高いため、切削によって熱が発生し、歪みやクラックが発生する可能性があります。そのため、適切な切削条件を設定したり、冷却して加工時の熱影響を抑えたりする必要があります。