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材料読了時間 13 分

S45C か SCM440 か:材料選定の考え方

材種は図面でいちばん文字数の少ない欄でありながら、道具・回転数・熱処理・表面処理・納期を決めてしまいます。

Fe

01炭素鋼と合金鋼

材質記号	炭素量	熱処理後の硬さ	特性と用途
S15C / SS400	0.15% /、	—	構造用。安く溶接しやすい。焼入れしない
S45C	0.45%	HRC 45 ～ 55	もっとも汎用的な中炭素鋼。軸、歯車、治具
SCM440	0.40% + Cr-Mo	HRC 30〜35（調質）	強度が高く焼入性がよい。伝動軸
SNCM439	Ni-Cr-Mo	HRC 32 ～ 38	大断面の高強度部品
SCM415	0.15% + Cr-Mo	表面 HRC 58〜62	浸炭用。歯車、カム

炭素量が焼入れの可否を決めます。0.3% を下回ると基本的に硬化せず、浸炭しか手がありません。

02ステンレス

材質記号	系統	磁性	特性
SUS304	オーステナイト	なし	もっとも汎用。耐食性がよく、加工硬化が激しい
SUS303	オーステナイト	なし	硫黄添加で被削性を改善。耐食性はやや劣る
SUS316	オーステナイト	なし	モリブデン添加。塩化物に強く、食品・海洋用
SUS420J2	マルテンサイト	あり	HRC 50+ まで焼入れ可。道具、金型
SUS440C	マルテンサイト	あり	HRC 58+。軸受、刃物
SUS630 (17-4PH)	析出硬化	あり	析出硬化型。高強度と耐食性を両立

オーステナイト系は焼入れ硬化せず、加工硬化するだけです。硬さが要るならマルテンサイト系か析出硬化系を選びます。

SUS304 がとくに削りにくい理由

加工硬化。切った面の硬さは HB 180 から HB 350 以上まで上がります。
熱伝導が悪い。熱が刃先に残ります。炭素鋼のおよそ 3 分の 1 です。
靭性が高い。切りくずが切れずに道具へ巻きつきます。
対策。硬化層より深く切り込み、送りを小さくしすぎず、刃を鋭く保ち、たっぷり給液し、切りくず処理のよいチップを選ぶこと。

03アルミ合金

材質記号	系統	熱処理	特性
A1050	1000 系純アルミ	不可	導電・熱伝導に優れるが軟らかく、機械加工に不向き
A5052	5000 Al-Mg	不可	板金の主力。曲げやすく耐食性がよい
A6061-T6	6000 Al-Mg-Si	可	機械加工でいちばん使う。強度と被削性のバランス
A6063	6000	可	押出用。表面がよく、アルマイトが美しい
A7075-T6	7000 Al-Zn	可	強度は鋼に近いが、耐食性と溶接性に劣る
ADC12	ダイカスト	不可	ダイカスト品。Si が多く道具を摩耗させる

T6 は溶体化処理後の労務費数効。加工後にもう一度熱処理すれば寸法は動きます。

04道具鋼とその他

材質記号	種類	硬さ	用途
SKD11	冷間金型鋼	HRC 58 ～ 62	抜き型、シャー刃、耐摩耗部品
SKD61	熱間金型鋼	HRC 45 ～ 52	ダイカスト金型、鍛造金型
SKH51	ハイス	HRC 62 ～ 65	切削道具、パンチ
FC250 / FCD450	ねずみ鋳鉄／ダクタイル鋳鉄	HB 180 ～ 250	機械のベッド、ハウジング
C3604	快削黄銅	—	旋盤部品、継手
POM / PEEK	エンジニアリングプラスチック	—	耐摩耗ブッシュ、絶縁部品

SKD11 は熱処理後の変形が大きく、精度品には研削代を残す必要があります。

05材料を選ぶときの 4 つの問い

何に耐えるのか。引張、曲げ、衝撃、摩耗、疲労、それぞれ対応する特性が違います。
環境はどうか。屋内の乾燥、屋外、塩化物、高温、食品接触。これが耐食のクラスを決めます。
硬くする必要があるか。硬くするには焼きが入る必要があります。炭素量、あるいは浸炭できるかをまず確認します。
買えるか、作れるか。特殊材の納期と最小ロットは、材料の性能よりプロジェクトに響くことがよくあります。