SS400の物性を徹底理解｜設計精度を高める強度・硬度・伸び・衝撃値完全ガイド
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SS400とは｜規格と化学成分
SS400はJIS G 3101に規定された一般構造用圧延鋼材で、炭素量は約0.05〜0.25％、マンガン0.30％以下、リン・硫黄0.05％以下です。耐衝撃性と加工性に優れ、溶接性も良好なため建築や機械部品に広く使用されます。詳細な規格情報はJISで解説されています。
目次
SS400の物性一覧と詳細特性
| 物性項目 | 代表値 | 備考・設計上の意味 |
|---|---|---|
| 引張強さ | 400〜510MPa | 構造材として十分な耐荷重性 |
| 降伏点 | 245MPa以上 | 塑性変形開始点の評価に必須 |
| 伸び | 20％以上 | 荷重変動や衝撃に対応する靭性 |
| 硬さ（HB） | 120前後 | 加工性と耐摩耗性のバランス |
| 衝撃値（Charpy） | 27J以上 | 低温環境下でも破断に耐える性能指標 |
| 比重 | 7.85g/cm³ | 重量計算に直結 |
| 疲労限度 | ≈200MPa | 繰り返し荷重下での耐久性目安 |
用途別設計のポイント
- 建築構造物：梁・柱の荷重計算に直結。引張強さと降伏点を基に総重量を評価
- 機械部品：シャフト・フレームなど耐荷重部材に使用。伸びや靭性を確認して安全設計
- 船舶・輸送機材：腐食環境や衝撃荷重を考慮。表面処理や耐候性も併せて評価
- 精密加工部品：加工精度や寸法安定性に影響。硬さ・伸び・応力集中を考慮して最適化
加工・熱処理の影響
SS400は通常熱処理なしで使用されますが、切削加工や曲げ加工で局所的に硬化する場合があります。溶接部では応力集中や降伏点低下の影響が出る場合があるため、設計段階で加工条件や熱履歴を考慮すると部品性能評価が向上します。詳細はJISで解説で確認可能です。
設計計算例と応用
例1：板材の重量計算 厚さ10mm、幅1m、長さ2m 体積 = 0.01m² × 2m = 0.02m³ 比重 7.85g/cm³ → 0.02m³ × 7850kg/m³ ≒ 157kg 例2：溶接フレームの総重量評価 各部材の体積を算出し、比重7.85で計算。過剰設計を防ぎ材料コストを最適化
この方法で複雑形状の部品や長尺材も正確に評価可能です。応力解析と組み合わせることで、より安全で効率的な設計が可能になります。
材料選定フロー｜SS400を選ぶ判断基準
- 荷重・応力条件の確認
- 加工性や溶接性の要件確認
- 必要な靭性・伸び・硬さの評価
- 腐食環境や耐久性の考慮
- 設計精度に応じた安全率の設定
よくある質問
SS400の代表的な物性値にはどのようなものがありますか？
SS400の代表的な物性値には、引張強さ400〜510MPa、降伏点245MPa以上、伸び20％以上、硬さ約HB120、衝撃値27J以上、比重7.85g/cm³、疲労限度約200MPaなどがあります。設計や材料選定に直結する値で、用途に応じた安全設計の基礎となります。
SS400はどのような用途で使われることが多いですか？
建築構造物の梁や柱、機械部品のシャフトやフレーム、船舶・輸送機材、精密加工部品など幅広い用途で使用されます。用途ごとに荷重条件や加工条件、耐衝撃性などを考慮し、安全かつ効率的な設計を行うことが重要です。
加工や熱処理によってSS400の物性は変化しますか？
通常、SS400は熱処理なしで使用されますが、切削加工や曲げ加工で局所的に硬化する場合があります。溶接部では応力集中や降伏点低下が起こることもあるため、設計段階で加工条件や熱履歴を考慮することが性能評価向上につながります。
SS400の重量計算はどのように行えば良いですか？
重量計算は比重7.85g/cm³を用い、部材の体積を掛けることで算出できます。例として、厚さ10mm、幅1m、長さ2mの板材の場合、体積0.02m³×7.85t/m³で約157kgとなります。複雑形状や長尺材も同様に部材ごとに体積を算出して計算します。
まとめ｜SS400物性の正確な理解で最適設計
SS400の物性は設計精度や材料選定に直結します。引張強さ・降伏点・伸び・硬さ・衝撃値などを正確に理解し、用途や荷重条件、加工・熱履歴を考慮した設計により、過剰設計や材料不足を回避できます。精密設計のためには物性の正確な把握が必須です。
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