材料比較「炭素鋼 S45C」と「高硬度ステンレス ASK-8000」

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―このページの内容―

材料変更で比較される 2鋼種 — S45C ・ ASK-8000 –を、各視点から比較紹介します。

炭素鋼材料「S45C」とは
- 特徴・用途例
ステンレス鋼材料「ASK-8000」とは
- 特徴・用途例
S45CとASK-8000の比較
- 効果の比較
  - 外削、仕上粗さ、加工時間
- 価格シミュレーション
まとめ

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炭素鋼「S45C」とは

　JIS規格において構造用炭素鋼に分類されており、強度・入手性・コストのバランスが良いことから多くの機械部品に使われている鉄鋼材料です。

S45Cの特徴

強度：　
- 熱処理後の強度が HRC 50 と高く、機械部品のシャフト、ピン、ボルトなど幅広く使用されている。
熱処理
- 硬度確保のために、焼入れ・焼戻しが必要。
加工性
- 切削性は、快削鋼よりも劣る。
- 鍛造性は良好。
耐食性
- 耐食性は低く、錆対策として「メッキ・表面処理」を施すことが多い。
価格
- 入手しやすい価格

用途例

シャフト、軸
ピン
自動車や産業機械の部品

高硬度ステンレス「ASK-8000」とは

　高硬度・高耐食を有するオーステナイト系ステンレス鋼で、自動車部品、機械部品（ピン、シャフトなど）幅広く使用されている材料です。

ASK-8000 の特徴

強度
- 設計によっては、HRC40も可能な高強度。
熱処理
- 硬度を上昇させるための熱処理が不要。
  - よって、変形・ソリ・曲がりのトラブルを回避できる。
加工性
- 削りやすく、工具費の節約や生産時間の短縮ができる（硫黄快削ステンレス鋼相当）
  - ただし、穴あけ/ドリルは、速度を低めにする必要がある。
  - 切削加工後の面粗度が良好。
- 一定の範囲で鍛造も可能。
耐食性
- 耐食性が高くメッキ省略が可能なケースが多数。工程短縮が可能。
価格
- 合金元素を含むステンレス鋼で、S45Cよりも高額。

用途例

四輪・二輪
OA機器
医療機器
モーター
ヒンジ
シャフト　など

	S45C	ASK-8000
強度	△（熱処理後＝○）	○
熱処理	必要	不要
加工性	切削：○、鍛造：○	切削：○⁺ 、鍛造：△
耐食性	×：錆やすい	○：錆びにくい
価格	○：炭素鋼レベル	△ ：Ni系ステンレスレベル

表. 特徴の一覧（S45C ・ ASK-8000）

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S45CとASK-8000の比較

切削性、仕上粗さ、コストの 3項目を比較しました。

加工条件

機械　　　　：　主軸移動型旋盤
工具(外削)　：　三菱マテリアル VP15TF/ コーナ半径 0.2
工程　　　　：　外削、ねじ切り、突切
材料径　　　：　φ6
材料引張強さ：
- S45C　　 = 880 MPa 　(熱処理前)
- ASK-8000 = 1,550 MPa
加工形状　　：　写真の通り

写真. 加工形状

加工結果

表. テスト加工結果

	ASK-8000			S45C　（熱処理前)
工程	加工速度	回転	送り	加工速度	回転	送り
	m/min.	min.-1	mm/rev.	m/min.	min.-1	mm/rev.
1. 外削	90	4790	0.04	75	3980	0.04
2. ネジ切	11	2500	0.3	11	2500	0.3
3. 外削	90	4790	0.04	75	3980	0.04
4. 突切	≦90	4790	0.015	≦75	3980	0.015
サイクルタイム (sec)	42			48
粗さ (対象：3. 外削)	Ra:0.230 Rz:1.415			Ra:0.394 Rz:2.822
理論粗さ	(Ra:0.25, Rz:1.00)			(Ra:0.25, Rz:1.00)
(引張強さ)	1,550 MPa			880 MPa

切粉

切粉_S45C — S45C 外削の切粉：△
　（ワークに絡まりやすい形状）

ASK-8000 外削の切粉：○
　（絡まりにくい形状・排出方向を制御できる）

ユーザーの声 🍀

　「炭素鋼とステンレス鋼の比較なので、ASK-8000の方が切削条件を緩やかにする必要があると見込んでいました。実際には想像していたよりも切削性がよく、また切粉も絡まりづらいので、とても加工しやすかったです。　S45Cと似た感触で加工することができました。」

価格シミュレーション

以下の項目に関し、S45CとASK-8000 の価格を比較しました。

部品代
- 材料費
- メッキ費
- 加工費
- 熱処理費
- メッキ費

工程

　S45C 　：　切削 -> 熱処理 -> メッキ ->　 (完成)
　ASK-8000：　切削 -> 　(完成)

表. 　価格シミュレーションの結果

※ 各々、費用を仮設定し試算

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まとめ

ASK-8000 への置き換えにより、加工トラブルの減少 と コストダウン を同時に実現可能なケースあり。
外削速度・面粗度において、S45C よりASK-8000の方が総合的に優位。
ステンレスなので材料価格は上昇するが、熱処理やメッキ省略で、トータルコストダウン効果が見込める。

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