DIN 17221 Grade 54SiCr6の最適化: 球状化セメンタイトのための焼鈍
鋼種 54SiCr6 は主に熱間成形ばね線用として使用されるクロム-ケイ素合金鋼です。高い耐疲労強度と緩み抵抗性が要求される自動車用懸架ばね、エンジンバルブばねなどに広く採用されています。本稿では、球状化セメンタイト組織を得るための焼鈍プロセスと、温度依存性を含む包括的な物性データを解説します。
主な特性データ
一般特性
| 特性 | 温度 | 値 |
|---|
| 密度 | 20.0 °C | 7.83 - 7.85 g/cm³ |
機械的特性
| 特性 | 温度 | 値 |
|---|
| ヤング率（弾性率） | -100.0 °C | 217 GPa |
| 20.0 °C | 210 - 212 GPa |
| 100.0 °C | 206 - 207 GPa |
| 200.0 °C | 199 - 200 GPa |
| 300.0 °C | 192 - 193 GPa |
| 400.0 °C | 184 GPa |
| 500.0 °C | 175 GPa |
| 600.0 °C | 164 GPa |
| ポアソン比 | 20.0 °C | 0.28 [-] |
| せん断弾性率 | 20.0 °C | 80 GPa |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 |
|---|
| 線膨張係数 | -100.0 °C | 1.05E-5 1/K |
| 20.0 °C | 1.15E-5 1/K |
| 100.0 °C | 1.21E-5 1/K |
| 200.0 °C | 1.27E-5 1/K |
| 300.0 °C | 1.32E-5 1/K |
| 400.0 °C | 1.36E-5 1/K |
| 500.0 °C | 1.40E-5 1/K |
| 600.0 °C | 1.44E-5 1/K |
| 長期最高使用温度 | - | -30 〜 100 °C |
| 比熱容量 | -100.0 °C | 423 J/(kg·K) |
| 20.0 °C | 461 J/(kg·K) |
| 100.0 °C | 479 J/(kg·K) |
| 200.0 °C | 499 J/(kg·K) |
| 300.0 °C | 517 J/(kg·K) |
| 400.0 °C | 536 J/(kg·K) |
| 500.0 °C | 558 J/(kg·K) |
| 600.0 °C | 587 J/(kg·K) |
| 熱伝導率 | 20.0 °C | 45.1 W/(m·K) |
| 100.0 °C | 45.1 W/(m·K) |
| 200.0 °C | 44.1 W/(m·K) |
| 300.0 °C | 41.9 W/(m·K) |
| 400.0 °C | 39.4 W/(m·K) |
| 500.0 °C | 36.9 W/(m·K) |
| 600.0 °C | 34.4 W/(m·K) |
| 熱拡散率 | 20.0 °C | 12.5 mm²/s |
| 100.0 °C | 11.6 mm²/s |
| 200.0 °C | 10.6 mm²/s |
| 300.0 °C | 9.5 mm²/s |
| 400.0 °C | 8.4 mm²/s |
| 500.0 °C | 7.1 mm²/s |
| 600.0 °C | 5.8 mm²/s |
電気的特性
| 特性 | 温度 | 値 |
|---|
| 電気抵抗率 | 20.0 °C | 2.31E-7 Ω·m |
| 100.0 °C | 2.84E-7 Ω·m |
| 200.0 °C | 3.58E-7 Ω·m |
| 300.0 °C | 4.48E-7 Ω·m |
| 400.0 °C | 5.52E-7 Ω·m |
| 500.0 °C | 6.71E-7 Ω·m |
| 600.0 °C | 8.06E-7 Ω·m |
化学組成（質量%）
| 元素 | 含有量 |
|---|
| 炭素 (C) | 0.51 - 0.59 % |
| クロム (Cr) | 0.5 - 0.8 % |
| マンガン (Mn) | 0.5 - 0.8 % |
| リン (P) | 0.03 % |
| ケイ素 (Si) | 1.2 - 1.6 % |
| 硫黄 (S) | 0.03 % |
技術的特性
球状化焼鈍のポイント
54SiCr6の冷間加工性向上と後工程の熱処理応答性確保には、球状化焼鈍が不可欠です。推奨プロセスは以下の通りです：
- 温度: 680-720°C（Ac1変態点付近）
- 保持時間: 材厚・線径に応じて2-6時間
- 冷却: 炉冷または50-100°C/h以下の徐冷で600°Cまで、以降空冷
この処理によりセメンタイトが球状化し、硬度は180-220 HBW程度に低下、冷間引抜き時の加工硬化挙動が安定します。ケイ素1.2-1.6%の効果で脱酸とフェライト強化、クロム0.5-0.8%で焼入れ性とテンパー軟化抵抗を両立しています。
