ロールの技術用語
用語一覧
金属材料
鉄鋼とは
鉄鋼は鉄を主成分とした材料の総称として使われます。正確には鉄と炭素(2%以下）の素材を鉄鋼と言います。鉄鋼素材の鉄に加える成分は、炭素(C)が主成分、シリコン(Si)、マンガン(Mn)、リン(P)、硫黄(S)が補助的な役割で入っており、これらを鉄鋼の五大元素と言います。
炭素鋼（鋼はがね）
鉄と炭素の合金で炭素含有量が0.02～2％までの鉄鋼素材では、炭素の含有量が多いと強度や硬度が増しますが、靭性(粘り強さ)が低下し、折れやすくなるため、用途や加工方法に応じた材料選定が必要です。JIS規格では炭素鋼は炭素含有量によって品種が分類されています。
①SS材(一般構造用圧延鋼材)
SS材は炭素含有量が0.1～0.3％で、安価で汎用性があり最も普及している鉄鋼素材です。丸棒・角棒・鋼板など様々な形状が豊富にあります。規格ではSSの後に３桁の数字がつきます。この数字は引っ張り強さの最低保証値を示しています。炭素含有量が少ないので焼き入れは向きません。焼き入れが必要な場合は、次に説明する炭素含有量0.3％以上のS-C材を選定すると良いです。
②S-C材(機械構造用炭素鋼鋼材)
S-C材は炭素含有量が0.1～0.6％で、SS材に次いで普及している鉄鋼素材です。S(Steel)とC(Carbon)の略字で、２桁の数字が入ります。この数字は炭素含有量を示す数字で、例えばS45Cであると炭素量0.45％という意味になります。
合金鋼
鉄鋼素材の五大元素に加え、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、コバルト(Co)などの金属元素を添加した金属材料です。元の金属よりも強度や機械的特性を高めることができますが、炭素鋼より高価です。
①機械構造用合金鋼
機械構造の部品で使用される鉄鋼材料で、より強度と靭性が求められる場合には、合金鋼を選択します。炭素鋼との一番の違いは、焼き入れがしやすい材質であることです。素材の中心まで焼きが入ることで機械的性質が炭素鋼より優れています。
①ー１クロム鋼（SCr）
炭素鋼にクロム(Cr)を1％前後、ケイ素(Si)0.15～0.35％、マンガン(Mn)0.6～0.9％として、中炭素鋼の焼入れ性を改善した合金鋼のことです。クロムを10％以上含ませたものはステンレス鋼と呼ばれます。
①ー２クロム鋼（SNC）
炭素鋼にニッケル(1.0～3.5％)で靭性、クロム(0.2～1.0％)で硬さ、両方で焼き入れ性をよくした合金鋼のことです。欠点として、焼き戻しの際に脆化する傾向が強いので、徐冷ではなく急冷が推奨されます。合金鋼の中では高価なので、同様の長所を備えながら安価なクロムモリブデン鋼で代用されることが多いです。
①ー３クロムモリブデン鋼（SCM）
クロム(Cr)0.9％～1.2％、モリブデン(Mo)0.15～0.30％等を添加した合金鋼のことです。略して「クロモリ」と呼ばれ、クロム鋼より更に焼き入れ性に優れ、溶接も安易で、標準の機械構造用炭素鋼より強度と硬度を有しています。
②ステンレス鋼(SUS材）
ステンレスはStainlessのことで、汚れ・錆が起こりにくいという意味です。合金鋼の中でもよく使用される素材で、五大元素にクロム(Cr)とニッケル(Ni)を加えた合金鋼です。SUS304が該当する「18Cr-8Niステンレス鋼」はステンレスの中でも特に高耐食性を有し、加工性や溶接性も優れています。
熱処理
熱処理とは
熱処理とは炭素を含む金属を加熱・冷却することで結晶組織を改善し、硬さを増したり、靭性を増したりすることを目的とした加熱処理を熱処理と言います。代表的な熱処理として、焼きなまし、焼きならし、焼入れ、焼戻しがあります。
焼きなまし
機械加工による切削をしやすくするために、鋼を軟らかくする目的の熱処理です。適切な温度で熱した後、長時間かけて冷却することで、加工割れやムラを防ぐことができます。
焼きならし
鋼材の製造工程で発生した組織のムラなどを均一化するための熱処理です。素材本来の強度や靭性を高めることができます。加熱後に大気中で空中放冷し、炉冷よりも少し早いスピードで冷却することにより、結晶粒を微細化することができます。
焼入れ
高温に加熱した金属材料を水や油など焼入冷却液にいれて急速に冷却します。硬さは増しますが脆く割れやすくなるので、基本的には「焼入れ」後に「焼戻し」の処理を行います。
焼戻し
焼入れをした鋼の硬度は高いですが、脆く衝撃に弱いです。このため「焼入れ」の温度よりも低い温度で再加熱することで粘りや靭性を高め、鋼材に破損やひび割れが起きる可能性を減少させます。基本的に「焼入れ」と「焼戻し」はセットで行われることが多いです。
公差
寸法公差
幾何公差
寸法を制御するものが「寸法公差」であるのに対し、形状、位置、平行さ、傾き、振れなどを制御するものを「幾何公差」と言います。
真円度
JIS規格では「円形形体の幾何学的に正しい円からの狂いの大きさ」と定義されています。つまり真円度は、まん丸さを指定するものです。
円筒度
JIS規格では「円筒形体の幾何学的に正しい円筒からの狂いの大きさ」と定義されています。つまり円筒度は、まん丸で真っ直ぐさを指定するものです。
バランス
静バランス（スタティックバランス）
ロールを水平な台の上に乗せ自然に転がるのを見て転がらないように修正する方法です。
動バランス（ダイナミックバランス）
ロールを試験機の軸受けに乗せ、回転させることで発生するアンバランス位置を計測し修正する方法です。