機械や自動車、産業設備など、私たちの身の回りにある多くの製品には「ねじ」や「ボルト」といった締結部品が使われています。
それらの部品には、高い強度と耐久性が求められるため、材質選びが非常に重要です。
そんな中で、現場でよく耳にするのが「SCM435」という材料名。
一体このSCM435とはどんな材料なのでしょうか？
なぜ、ねじやボルトにこの鋼材が広く使われているのでしょうか？
本記事では、SCM435の基本的な性質から、熱処理による特性向上、さらにねじ・ボルトへの適用理由までを徹底的にわかりやすく解説していきます。
機械設計初心者の方でも理解しやすいよう、基礎から順を追って説明していきますので、ぜひ最後までご覧ください。
SCM435とは？
SCM435は、JIS（日本工業規格）で規定された機械構造用合金鋼の一種で、正式には「クロムモリブデン鋼」と呼ばれます。その名称は、主成分であるSteel（鉄）、Chromium（クロム）、Molybdenum（モリブデン）の頭文字を組み合わせたものです。
この鋼材は、以下のような特性を持っています。
- 高強度
- 焼入れ焼戻しを施すことで、引張強さ930MPa以上、降伏点785MPa以上の強度を実現します。
- 優れた靭性
- 粘り強さがあり、衝撃や振動に対しても耐性があります。
- 耐摩耗性
- 摩耗しにくく、長期間の使用に耐えることができます。
- 高温特性
- 500℃前後の高温環境下でも強度が低下しにくい特性を持ちます。
これらの特性により、SCM435は多くの機械部品や構造部材に採用されています。
なぜSCM435がねじ・ボルトに使われるのか？
高い強度と耐久性
SCM435は、熱処理によって高い強度と靭性を得ることができます。これにより、ねじやボルトが高い荷重や振動に耐えることができ、機械の安全性と信頼性を確保します。
優れた加工性
SCM435は、切削や溶接などの加工が比較的容易であり、複雑な形状の部品にも対応できます。また、熱処理によって硬度を調整することができるため、用途に応じた最適な特性を持たせることが可能です。
高温環境への適応性
500℃前後の高温環境下でも強度が低下しにくいため、エンジン部品や航空機の脚部など、高温にさらされる部品にも適しています。
コストパフォーマンス
SCM435は、これらの優れた特性を持ちながら、比較的安価で入手可能です。そのため、コストパフォーマンスに優れた材料として、多くの産業分野で採用されています。
SCM435の「調質焼入れ」とは？
機械設計や製造の現場でよく使われる鋼材「SCM435（クロムモリブデン鋼）」。
そのままの状態でもある程度の強度がありますが、熱処理（調質焼入れ）を施すことでさらに強度や靱性（ねばり強さ）が増し、ねじ・ボルトなどの締結部品に最適な性質を持たせることができます。
本項では、SCM435の「調質焼入れ」とは何か？
なぜねじやボルトにこの処理がされるのかを、初心者にもわかりやすく解説します。
そもそも「調質焼入れ」とは？
「調質焼入れ」とは焼入れ＋焼戻しのこと
「調質（ちょうしつ）」という言葉は、材料に焼入れ＋焼戻しを行って、適度な強度と靱性を与える熱処理のことです。
- 焼入れ
- 鋼を高温（約850℃）まで加熱し、急冷（通常は油冷）することで硬くする処理。
- 焼戻し
- 焼入れ後に中温（約500〜650℃）で再加熱して、硬さを少し落としつつ、靱性を回復させる処理。
つまり、「硬くて脆い」状態のままではなく、「強くて粘りがある」バランスの良い状態に仕上げるのが調質です。
SCM435は調質してこそ本領発揮！
SCM435は、クロム（Cr）とモリブデン（Mo）を含んだ合金鋼で、これらの元素は以下のような働きをします。
- クロム（Cr）
- 焼入れ性向上、耐摩耗性アップ、耐食性にも効果あり。
- モリブデン（Mo）
- 焼戻し軟化を防止し、高温でも強度を維持。
これらの特性があるため、SCM435は焼入れに適した材料で、さらに調質することで靱性と強度を高レベルで両立できるようになります。
調質SCM435の熱処理条件（一般的な目安）
| 処理名 | 温度 | 方法 | 効果 |
|---|---|---|---|
| 焼入れ | 830〜880℃ | 油冷 | 高硬度化（HRC30〜40程度） |
| 焼戻し | 500〜650℃ | 空冷 | 靱性を付与し、脆さを緩和 |
焼戻し温度によって硬さや強度が変化します。
たとえば、650℃で焼戻すと、靱性重視（粘りのある材料）になり、500℃だと硬さを少し多く残すという調整が可能です。
なぜねじ・ボルトに「調質SCM435」が使われるのか？
理由①：高い引張強さと降伏点
SCM435を調質すると、次のような機械的性質になります。
| 性質 | 数値（参考目安） |
|---|---|
| 引張強さ | 930 MPa 以上 |
| 降伏点 | 785 MPa 以上 |
| 硬度（HRC） | 28～40程度 |
| シャルピー衝撃値 | 78J/cm² 以上 |
ねじやボルトは締結時に引っ張り力・せん断力・ねじり力がかかるため、高強度かつ粘りのある材料が必要になります。
SCM435の調質材は、まさにその条件を満たしているのです。
理由②：高温にも強い
モリブデンの効果で、SCM435は高温でも強度が落ちにくい性質を持っています。
これはエンジン周辺やブレーキ付近など、高温になる場所のボルトにも適している理由です。
理由③：耐摩耗性が高い
表面が硬く、摩耗しにくいのも特徴です。
ねじは締めたり緩めたりを繰り返すことで摩耗しますが、調質SCM435であれば摩耗に強く、長寿命なボルトになります。
理由④：コストパフォーマンスが高い
SCM435は特殊鋼の中では比較的流通量が多く、熱処理の標準条件も確立されているため製造コストが安定しています。
「高性能だけど高価すぎない」ため、量産品にもよく使われています。
JIS規格におけるボルトとSCM435の関係
JIS B 1051などの規格では、SCM435の調質材は以下のように使われています。
- JIS強度区分「10.9」のボルト材（引張強度≒1000N/mm²、降伏強度≒900N/mm²）
- 主に自動車や産業機械の高強度ボルトに適用
つまり、SCM435の調質材は、中～高強度ボルトの定番材料です。
調質ボルトを設計・選定するときの注意点
ネジの使用温度
SCM435は500℃程度まで使用できますが、それ以上の温度では強度が落ちるため注意が必要です。
水素脆性への注意
高強度材は「水素脆性（すいそぜいせい）」に弱いことがあります。
メッキ処理や酸洗い後は、脱水素処理（ベーキング）を行うことで、割れのリスクを減らします。
焼戻し温度に注意
焼戻し温度が低すぎると脆く、高すぎると強度が落ちすぎます。
用途に応じて適切な焼戻し温度を選びましょう。
SCM435の「調質焼入れ」のまとめ
SCM435は、焼入れ＋焼戻しによって強度と靱性をバランス良く備えた「調質材」として、ねじ・ボルトによく使われる材料です。
以下がポイントのまとめです。
✔ 調質焼入れ＝焼入れ＋焼戻し
✔ SCM435は調質によって強度・粘り・耐摩耗性が大幅アップ
✔ JIS強度区分10.9などのボルトに使われる代表的な材料
✔ 水素脆性や使用温度などには注意が必要
機械設計において、ボルトやねじの材質選定はとても重要です。
その中でもSCM435の調質材は、高強度・信頼性・加工性の三拍子がそろった、まさに“優等生”の材料だと言えるでしょう。
SCM435の主な用途
SCM435は、その優れた特性から、以下のような用途に広く使用されています：
- ボルト・ナット類：高い強度と耐摩耗性が求められる締結部品に最適です。
- エンジン部品：高温環境下でも性能を維持できるため、エンジンの各種部品に使用されます。
- 航空機の脚部品：高い強度と靭性が求められる部品に適しています。
- 自転車のフレーム：適度なしなりと振動吸収性により、快適な乗り心地を提供します。
まとめ
SCM435は、クロムモリブデン鋼の一種であり、高い強度、優れた靭性、耐摩耗性、高温特性など、さまざまな優れた特性を持つ材料です。これらの特性により、ねじやボルトをはじめとする多くの機械部品に採用されています。また、加工性やコストパフォーマンスにも優れており、幅広い産業分野で活躍しています。
初心者の方でも、SCM435の基本的な特性と用途を理解することで、材料選定や設計の際に適切な判断を下すことができるでしょう。
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