JIS G4802 CS55 – 高性能完全焼入れ中炭素鋼
概要
JIS G4802 CS55 は、炭素含有量約 0.55% の高炭素寄り中炭素鋼をフルハードまで冷間圧延した材料です。CS50 よりさらに高炭素で、焼入れ焼戻し後は高硬度・高耐摩耗性・高疲労強度を発揮します。高荷重コイルばね、板ばね、精密金型部品、耐摩耗摺動部品、農業・林業用刃物などに適しています。
一般特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|
| 密度 | 23.0 °C | 7.8 – 7.9 g/cm³ | 中炭素鋼の代表値 |
機械的特性（23.0 °C、フルハード状態）
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|
| 弾性率 | 200 – 215 GPa | 中炭素鋼の代表値 |
| ロックウェル B 硬さ | 98 HRB | |
| ロックウェル表面硬さ 15-T | 92 HR15T | |
| ロックウェル表面硬さ 30-T | 83 HR30T | |
| ビッカース硬さ | 230 – 250 HV | |
| ポアソン比 | 0.29 | 中炭素鋼の代表値 |
| 剛性率 | 75 – 80 GPa | 炭素鋼の代表値 |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|
| 線膨張係数 | 23.0 °C | 1.32 × 10⁻⁵ 1/K | 中炭素鋼の代表値 |
| 最高使用温度 | – | 500 °C | 炭素鋼の代表値 |
| 融点 | – | 1380 – 1514 °C | 中炭素鋼の代表値 |
| 比熱容量 | 23.0 °C | 470 – 520 J/(kg·K) | 中炭素鋼の代表値 |
| 熱伝導率 | 23.0 °C | 21 – 52 W/(m·K) | 中炭素鋼の代表値 |
電気的特性（23.0 °C）
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|
| 電気抵抗率 | 1.43 – 1.74 × 10⁻⁷ Ω·m | 炭素鋼の代表値 |
加工履歴
処理履歴: フルハード（全硬・冷間圧延最大加工硬化）
CS55 の熱処理設計と特性制御
推奨熱処理ルート
| 工程 | 温度範囲 | 冷却法 | 目的 |
|---|
| 焼鈍 | 680–720°C | 炉冷 | 軟化、冷間成形用 |
| 焼入れ | 800–840°C | 油冷（薄板は空冷可） | マルテンサイト化 |
| 焼戻し（ばね用） | 450–550°C | 空冷 | 高強度・高靭性バランス |
| 焼戻し（耐摩耗用） | 200–350°C | 空冷 | 最大硬度・耐摩耗性 |
焼入れ性と板厚の関係
CS55 は炭素量が多いため、薄板（≤ 2 mm）では空冷でも十分な焼入れ性を示しますが、厚板（≥ 3 mm）では油冷または高圧ガス冷却が推奨されます。焼入れ性曲線（JIS G0551 エンドクエンチ試験等）で確認してください。
CS50・CS55・CS60 の三者比較
| 特性 | CS50 | CS55 | CS60 |
|---|
| 炭素量 目安 | 0.50% | 0.55% | 0.60% |
| フルハード HV | 230–250 | 230–250 | 230–250 |
| 焼入れ後最大 HRC | 53–56 | 55–58 | 57–60 |
| 靭性傾向 | 良 | 中 | 低 |
| 耐摩耗性 | 高 | より高 | 最高 |
| 溶接性 | 困難 | より困難 | 最も困難 |
用途別推奨グレード
- 自動車サスペンションばね: CS50–CS55（高温焼戻し）
- 精密板ばね・クリップ: CS55（中温焼戻し）
- 工具・刃物・耐摩耗部品: CS55–CS60（低温焼戻し）
- 農業機械刃物: CS55（コスト・靭性バランス）
