SCM440は、クロム（Cr）とモリブデン（Mo）を含む**機械構造用合金鋼（JIS G 4105）**で、
焼入れ性が非常に高く、強度・靱性・疲労特性に優れた材料として広く使用されています。
特に、焼入れによってどの程度の深さまで硬化が進むかは、設計者にとって極めて重要な指標です。
ここでは、SCM440の焼入れ深さ（硬化層深さ）の目安と、実務での使い方をわかりやすくまとめます。
SCM440とは（化学成分と特性）
SCM440は、別名 クロモリ鋼（Chromoly Steel） と呼ばれ、
高強度と高靱性を兼ね備えた代表的な合金鋼です。
🔬 化学成分（JIS G 4105）
| 成分 | 含有量（％） |
|---|---|
| C | 0.38〜0.43 |
| Si | 0.15〜0.35 |
| Mn | 0.60〜0.90 |
| Cr | 0.90〜1.20 |
| Mo | 0.15〜0.30 |
クロムとモリブデンにより、
- 焼入れ性が高い（深部まで均一に硬化）
- 強度と靱性が高い
- 疲労強度が高い
- 熱処理後でも割れにくい
という利点があります。
焼入れとは（SCM440が硬くなる理由）
焼入れでは、材料を850〜880℃付近まで加熱 → 急冷することで、
硬度がHRC50以上になるマルテンサイト組織を形成します。
SCM440はS45Cに比べて焼入れの深さ（硬化層）が大きいため、
大径シャフト・厚肉部品でも高い強度が得られます。
🔥 SCM440の焼入れ深さ（硬化層深さ）の目安
SCM440は焼入れ性が高いため、冷却方法によって硬化層が大きく変わります。
以下は代表的な焼入れ方法ごとの深さの目安です。
① 通常焼入れ（炉加熱 → 油冷）
| 部位 | 硬化深さの目安 | 特徴 |
|---|---|---|
| 表面 | 3〜6mm | 高硬度（HRC55前後） |
| 1/4径 | 2〜4mm | 均一に硬化しやすい |
| 中心部 | 1〜3mm | 中心も比較的高強度 |
👉 S45Cの約1.5〜2倍の焼入れ深さ
→ 厚みのある部品・大径シャフトでも内部まで硬化しやすい
② 高周波焼入れ（IH焼入れ）
高周波焼入れでは、表面を急速に加熱するため硬化層が浅くなるのが特徴。
| 焼入れ条件 | 硬化層深さ |
|---|---|
| 10〜50kHz | 約2〜4mm |
| 100kHz以上 | 約1〜2mm |
👉 摩耗部品（軸受部・カム）に最適
👉 心部は靱性を残せるため、衝撃にも強い
③ 浸炭焼入れとの比較（参考）
SCM440では一般的ではありませんが、
浸炭材と比べると 硬化層は浅い ものの、
材料そのものの強度が高いので、疲労強度は非常に優れる傾向があります。
📊 熱処理後の硬度イメージ
| 部位 | 代表硬度（HRC） |
|---|---|
| 表面 | 50〜55 |
| 中心 | 28〜35 |
S45Cに比べて、中心部の強度保持が非常に高いことが特徴です。
⚙️ 焼入れ深さを考慮した設計上の注意点
1. 直径が大きいほど深部硬化が有利
SCM440は焼入れ性が高いため、
- φ30
- φ50
- φ80
と直径が大きくなっても、中心まで硬度を確保しやすい。
大径シャフトやリンク部の採用に適する。
2. 肉厚不均一部は歪みが出やすい
焼入れ深さが大きい＝応力も大きく入りやすい。
リブや段付き形状では反りやすいため、
焼入れ後の仕上げ加工を前提に設計する。
3. 摩耗要求が高い場合は“高周波焼入れ＋研削”が最適
ローラー、カム、軸受部などでは、
- 表面：HRC55
- 心部：靱性確保
という構造が最も信頼性が高い。
4. 焼入れ深さ指定は明確に書く
良い例：
SCM440 調質
焼戻し温度：600℃
表面硬度：HRC52±3
高周波焼入れ 硬化層深さ：2.0〜3.0mm
※ “硬度だけ”書くのは危険。深さまで指定すると誤解がない。
📌 S45Cとの比較（焼入れ性）
| 項目 | S45C | SCM440 |
|---|---|---|
| 表面硬度（焼入れ） | HRC50前後 | HRC55前後 |
| 硬化深さ | 1〜3mm | 3〜6mm |
| 中心硬度 | 低い（焼きが入りにくい） | 高い |
| 熱処理後靱性 | 中程度 | 高い |
| 疲労強度 | 中 | 高い |
👉 高強度・高疲労強度が必要ならSCM440一択
👉 一般的なシャフトやピンでコストを抑えるなら S45C
💡 まとめ
- SCM440は焼入れ性が非常に高い合金鋼で、
厚肉部品でも深部まで十分な強度が得られる。 - 通常焼入れで 3〜6mm程度、高周波焼入れで 1〜3mm程度 が硬化する。
- 表面硬度はHRC50〜55、中心でもHRC30前後を確保できる。
- 大径シャフト・リンク部・高負荷の機械部品に最適。
- 図面には硬度だけでなく 深さ・温度・仕上げ方法を明記することが重要。
コメント