SUP9（55Cr3 / AISI 5155）— ばね鋼の熱処理、脱炭、めっきリスク
SUP9 のばねを調質またはオーステンパーする方法、表面脱炭が疲労寿命を壊す理由、応力のかかるばねにジンクフレークが安全な理由。
材質データ
| JIS 記号 | SUP9 |
|---|---|
| 相当材 | AISI 5155 / DIN 55Cr3 |
| 炭素量 (%) | 0.52–0.60 |
| 鋼種分類 | ばね鋼 |
| 熱処理ルート | 焼入れ・焼戻し + オーステンパー |
| 代表的な表面硬さ (HRC) | 50–58 HRC |
| 実使用で指定される硬さ (HRC) | 40–50 HRC |
| 熱処理で硬化できるか | 可 |
硬さの数値は当社が扱う小物部品における代表的な業界範囲であり、部品形状、断面寸法、焼入れ方法、適用規格によって変わります。保証値ではなく、お客様の図面や規格に代わるものでもありません。
最終確認:
どんな鋼か
SUP9 はクロム系ばね鋼です。高い硬さを得るだけの炭素と、線材やワッシャー断面を焼き入れるだけのクロムを持ちます。繰返し荷重下の弾性挙動のために選ばれる材質であり、それが「良い熱処理」の意味を変えます。ばねは一点の硬さではなく、疲労寿命とへたりにくさで評価されます。
熱処理の方法
二つのルートがあります。焼入れ・焼戻しが従来の方法で、オーステンパーはマルテンサイト変態開始温度より高い温度に保持してベイナイトを得る方法です。同程度の硬さでより高い靭性が得られ、変形もはるかに小さいため、平板や成形されたばね部品ではよく選ばれます。どちらを使うかは部品と図面によります。
めっきと水素脆性
ばねは水素脆性リスクが最も高い部品群です。硬さが高く、残留引張応力が大きく、使用荷重が抜けません。お客様が認めるなら無電解のジンクフレーク仕上げが安全なルートです。電気めっきが避けられない場合、部品は ISO 4042 のしきい値以上であり、めっき後できるだけ早くベーキングを開始し、条件は仕様に従います。
電気めっき後にベーキングが必要
ISO 4042 は、電気めっきした締結部品について強度区分 10.9 以上、または約 390 HV（≈ 40 HRC）以上でベーキング（水素除去）を求めています。顧客仕様がより低いしきい値を定める例も多く、判断するのは図面であって本ページではありません。
水素脆性除去ベーキング計画ツール代表的な ISO 898-1 強度区分
選ぶべき場面
圧縮ばね、ねじりばね、板ばね、ばねワッシャー、緩み止めワッシャーなど、弾性性能と疲労寿命が部品の成否を決める用途に選びます。
選ぶべきでない場面
静的な引張を受けるねじ部品には選ばないでください。ばね硬さのばね鋼はねじ底の切欠きにほとんど耐えられません。芯部硬さがどれほど良く見えても、表面が脱炭したばねは受け入れないでください。疲労き裂は表面から始まり、そこはまさに炭素が抜けた場所です。
この材質で起きやすい不具合
よくあるご質問
なぜ脱炭はばねで大きな問題になるのですか。+
ばねは表面から壊れるからです。脱炭層は内部より軟らかく弱いため疲労き裂の起点になりますが、芯部の硬さ試験は合格してしまいます。図面で脱炭深さの上限を規定し、実測すべきです。
焼入れしたばねに亜鉛めっきはできますか。+
可能ですが、遅れ破壊のリスクは現実にあります。お客様がジンクフレークなど無電解の系を認めるなら、そちらが安全な答えです。電気めっきが必須なら、速やかなベーキングを選択肢ではなく工程の一部として扱ってください。