JIS G3106 SM400B：溶接構造用圧延鋼材の特性と設計データ
JIS G3106 SM400B の概要
JIS G3106 規格に定められる SM400B は、溶接構造用圧延鋼材（SM 材）の基本グレードで、建築・橋梁・一般構造物の溶接部材に広く使用される低炭素鋼です。降伏点 195～245 MPa、引張強さ 400～510 MPa を保証し、0℃ でシャルピー衝撃値 27 J 以上を有します。SS400 よりも溶接性・靭性が明確に保証されており、溶接構造物の標準材料として位置付けられています。
化学成分（代表値、溶製分析）
| 元素 | 含有量（%） |
| 炭素 (C) | 0.20 以下 |
| ケイ素 (Si) | 0.35 以下 |
| マンガン (Mn) | 0.60～1.40 |
| リン (P) | 0.035 以下 |
| 硫黄 (S) | 0.035 以下 |
物理的特性（室温 23℃）
| 特性 | 値 | 備考 |
| 密度 | 7.8～7.9 g/cm³ | 低炭素鋼の典型値 |
| ヤング率（弾性率） | 200～215 GPa | 低炭素鋼の典型値 |
| ポアソン比 | 0.29 | 低炭素鋼の典型値 |
| せん断弾性率 | 82 GPa | 低炭素鋼の典型値 |
機械的特性（室温 23℃）
| 特性 | 値 | 備考 |
| 引張強さ | 400～510 MPa | 規格保証値 |
| 降伏点 / 降伏強さ | 195～245 MPa | 板厚により異なる（≤16mm: 245MPa以上、>16mm: 195MPa以上） |
| 伸び (A5) | 18～24% | 板厚により異なる |
| シャルピー衝撃値 (Vノッチ) | 27 J 以上（0℃） | Bグレード保証値 |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
| 線膨張係数 | 23℃ | 13.2～13.8 × 10⁻⁶ /K | 低炭素鋼の典型値 |
| 最高使用温度 | － | 500℃ | 炭素鋼の典型値 |
| 融点 | － | 1480～1526℃ | 低炭素鋼の典型値 |
| 比熱容量 | 23℃ | 465 J/(kg·K) | 低炭素鋼の典型値 |
| 熱伝導率 | 23℃ | 25～93 W/(m·K) | 低炭素鋼の典型値 |
電気的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
| 電気抵抗率 | 23℃ | 1.43～1.74 × 10⁻⁷ Ω·m | 炭素鋼の典型値 |
磁気的特性
熱処理と供給状態
- 供給状態： 熱間圧延（As-rolled）または 正火（Normalized）が標準。正火材は組織均質化により靭性・溶接性がより安定。
- 溶接後熱処理（PWHT）： 一般的に不要。炭素当量が低い（Ceq 約 0.35% 以下）ため。ただし、板厚 50mm 超や高拘束継手では応力除去焼鈍（550～650℃）を実施する場合あり。
溶接性と加工性
- 溶接性： 極めて良好。被覆アーク、MIG/MAG、TIG、サブマージアーク、スタッド溶接など全工法で適用可能。予熱原則不要（厚板・高拘束部除く）。溶接割れ感受性極めて低い。
- 切削性： 一般構造用鋼（SS400）と同等。標準工具で良好。
- 曲げ加工性： 冷間曲げ良好。最小曲げ半径：板厚 ≤ 16mm で 1.5t、16mm < 板厚 ≤ 40mm で 2.0t、>40mm で 2.5t 程度（圧延方向直角）。
- 穴あけ・切断： ガス切断、プラズマ切断、レーザー切断すべて適用可能。切断面品質良好。
主な用途
- 建築鉄骨構造（柱、梁、ブレース、ベースプレート、接合部部材）
- 橋梁構造（主桁、横桁、床版、支承、防落柵）
- 土木構造物（水門、閘門、堰、橋脚、杭）
- プラント構造物（パイプラック、機器支持構造、ダクト、シュート）
- 産業機械フレーム・ベース（コンベア、クレーン、ホッパー、タンク支持架台）
- 車両・輸送機器（トラックフレーム、トレーラー、コンテナシャーシ、鉄道貨車）
- 海洋構造物（係留ブイ、防波堤部材、デッキ構造）
同等・類似規格
| 規格 | 記号 | 備考 |
| JIS G3101 | SS400 | 一般構造用（衝撃試験任意、降伏点 235MPa） |
| JIS G3106 | SM400A / SM400C / SM400YA / SM400YB | 衝撃温度違い、高降伏点型 |
| JIS G3136 | SN400B | 建築用 SN 材（同等強度、炭素当量厳管理） |
| JIS G3138 | SNR400B | 建築用 SNR 材（溶接性重視型） |
| ASTM | A36 / A572 Gr.50 | 米国構造用鋼 |
| EN | S235JR / S275JR / S355J0 | 欧州構造用鋼 |
SM400 シリーズのグレード違い
| グレード | 衝撃試験温度 | 保証吸収エネルギー | 降伏点 (MPa) | 適用環境 |
| SM400A | 常温（20℃） | 27 J 以上 | 245 以上（≤16mm） | 常温環境、一般溶接構造 |
| SM400B | 0℃ | 27 J 以上 | 245 以上（≤16mm） | 寒冷地、標準的溶接構造物 |
| SM400C | -20℃ | 27 J 以上 | 245 以上（≤16mm） | 極寒冷地、重要溶接構造 |
| SM400YA | 常温（20℃） | 27 J 以上 | 295 以上（≤16mm） | 高降伏点型、常温 |
| SM400YB | 0℃ | 27 J 以上 | 295 以上（≤16mm） | 高降伏点型、寒冷地 |
SS400 と SM400B の使い分け
| 項目 | SS400 | SM400B | 判断基準 |
| 衝撃試験 | 任意（注文時指定） | 保証付き（0℃ 27J以上） | 溶接構造物は SM400B 推奨 |
| 溶接性保証 | なし（化学成分のみ） | 炭素当量管理・溶接性確認済 | 重要溶接部は SM400B |
| 降伏点（≤16mm） | 235 MPa 以上 | 245 MPa 以上 | SM400B がわずかに高い |
| 材料コスト | 基準（最安） | 約 5～15% 高 | 品質保証コスト込み |
| 入手性 | 極めて良好 | 良好 | 在庫サイズ確認要 |
| 適用規格 | 一般構造 | 溶接構造、建築・橋梁・圧力容器補助部材 | 用途仕様書で指定確認 |
選定時のポイント
SM400B は、「溶接構造物に使用する鋼材として、溶接性と低温靭性を規格で保証された最も基本的なグレード」です。SS400 と機械的特性は近似していますが、SM400B は衝撃試験保証・炭素当量管理・溶接性確認がなされているため、溶接構造物では SM400B 以上のグレード使用が標準的です（建築基準法、道路橋示方書、鉄道構造設計基準等で溶接部材は SM 材以上を推奨）。寒冷地（北海道・東北・高冷地）では SM400B がベースライン、極寒冷地や重要構造では SM400C 以上を選定します。より高い強度で部材薄肉化を図る場合は SM490 系（降伏点 325 MPa 以上）や SM520/570 系へのグレードアップを検討します。建築構造用途で溶接性をより重視する場合は、JIS G3138 SNR400B（炭素当量 0.40% 以下厳管理）も有力な選択肢です。
