AISI 8740は、中炭素のニッケル-クロム-モリブデン系低合金鋼で、引張強さ、靭性、耐疲労性、焼入れ性のバランスに優れています。航空宇宙部品やその他の高信頼性部品（ファスナー、シャフト、アクスル、ピストンロッド）に頻繁に指定され、AMS/SAE航空機用鋼種（例えばAMS 6322）に合わせて製造されるのが一般的です。標準的なCr-Mo鋼種よりも高い切欠き靭性を必要とする設計者には、8740のニッケル含有量が適切な選択肢となります。
8740スチールとは
AISI 8740 (UNS G87400)は、主にニッケル(Ni)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)で合金化された中炭素低合金鋼に属する。AISI/SAE呼称システムでは、先頭の数字がおよそ0.40%炭素の高強度シリーズ（「40」ファミリー）を示唆している。8740は、焼なまし（機械加工可能）と焼入れ・焼戻しの両方の状態で供給され、重要部品に使用される場合は、航空機品質仕様（AMS規格）で製造されることが多い。
なぜニッケルなのか？ 少量 (≈0.4-0.7%)のニッケルは、強度を犠牲にすることなく衝撃靭性と延性を向上させる。これが、8740を一般産業で使用されるいくつかのCr-Mo鋼と区別する主な違いである。Cr-Moの複合添加により、焼入れ性と高温強度が向上します。
化学組成（規格範囲と工学的解釈）
代表的な組成範囲（重量%）
| エレメント | 典型的な範囲（wt%） |
|---|---|
| カーボン（C） | 0.38 - 0.43 |
| マンガン (Mn) | 0.75 - 1.00 |
| ケイ素 (Si) | 0.15 - 0.35 |
| クロム（Cr） | 0.40 - 0.60 |
| ニッケル（Ni） | 0.40 - 0.70 |
| モリブデン (Mo) | 0.20 - 0.30 |
| リン (P) | ≤ 0.035（最大） |
| 硫黄 (S) | ≤ 0.04（最大） |
| 銅（Cu） | ≤ 0.35（最大） |
エンジニアのための解釈
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0.40%に近い炭素は、8740を中炭素クラスに位置づけ、焼入れ・焼戻し後の強度を向上させる。
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クロムとモリブデンは、効果的な焼入れ性（断面を通してマルテンサイトを形成する能力）と高い焼戻し抵抗を提供する。
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ニッケルは、多くのCr-Mo鋼種と区別できる元素であり、特に大型の鍛造品や断面にばらつきのある部品では、靭性を高め、脆性傾向を低減する。
物理的および機械的特性
重要だ： 機械的な値は、熱処理、断面寸法、試験方法によって異なります。以下の数値は、エンジニアがサプライヤーのデータシートや技術ハンドブックで目にする典型的な範囲です。
代表的な機械的性質（焼なまし／焼入れ・焼戻しの例）
| コンディション | 引張強さ（UTS） | 降伏強度（0.2%耐力） | エロンゲーション（A%） | ブリネル / ロックウェル |
|---|---|---|---|---|
| アニール（熱間圧延、ラメラパーライト） | ~550-700 MPa (80-101 ksi) | ~350-450 MPa (50-65 ksi) | 12-22% | ~220-260 HB |
| 焼入れ・焼戻し（典型的なQ&T） | 800-1000 MPa (116-145 ksi) | 550-800 MPa (80-116 ksi) | 10-18% | 250-300 HB (≒ HRC 25-35) |
| 油焼き入れ、焼き戻し（例） | 最高UTSは930-940MPaと報告されている。 | 降伏≈ 550-620 MPaと報告されている。 | ~16% | BHN≒248-269と報告されている。 |
(データはMatWeb、AZoM、サプライヤーのデータシートを統合したもの。） AZoM+1
典型的な弾性および熱特性（工学的参考資料）
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弾性率：≒200-210GPa。
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密度：≒7.85g/cm³。
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熱伝導率と熱膨張率は、他の中炭素鋼とほぼ同様。
熱処理の実際と処理ウィンドウ
一般的な熱処理シーケンス（実践編）
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アニール（機械加工用に供給される場合）： 820-860℃（1508-1580°F）まで加熱し、その後徐冷（炉冷）することで、良好な加工性を持つ球状化／ラメラ状パーライトが生成される。
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オーステナイト化（硬化）： 典型的なオーステナイト化温度範囲 810-860°C (1490-1580°F) 断面サイズと目標硬度により異なる。
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クエンチ： 貫通焼入れには油冷が一般的であるが、大断面では断続冷却や特別な焼入れスケジュールが必要になる。空冷は、非常に小さな部分を除き、完全な焼入れ性を得るには十分ではありません。
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気性が荒い： 強度と靭性のバランスをとるため、400～600℃の温度で焼戻しを行う。
代表的な硬度と調質（ガイド例）
| 焼戻し温度 (°C) | 標準HRC（約） |
|---|---|
| 200 | 60-62 HRC（非常に硬く、靭性は低い） |
| 300 | 55-58 HRC |
| 400 | 48-54 HRC |
| 500 | 38-46 HRC（靭性と強度のバランス） |
| 600 | 30-38 HRC（高靭性、低強度） |
(これらは単純化した工学的目標値であり、実際の値は初期の微細構造と断面サイズに依存する)。
加工・成形指導
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8740は焼きなまし状態では、それなりに良好な被削性で加工できる（低合金加工規格に照らし合わせて60～70%程度と報告されている）。仕上げ加工は焼なましまたは焼戻し状態で行うべきで、完全硬化状態での重加工は推奨されない。
ストレス解消と歪みコントロール
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8740は高強度まで熱処理されることが多いため、寸法公差を満たし、亀裂を避けるには、熱処理前後の機械加工許容差と管理された焼き入れ治具が重要である。寸法安定のためには、亜臨界応力除去サイクルと焼き戻しを使用する。
他グレードとの比較
8740対4140
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ニッケル含有量： 8740は通常ニッケル（～0.4～0.7%）を含むが、4140は通常含まない。このニッケルは、同程度の炭素とCr-Moレベルで、4140と比較して8740の靭性を向上させる。
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焼入れ性と熱処理： は、Cr と Mo のレベルは同程度であるが、8740 の Ni は同等の強度レベルでより優れた靭性をもたらす。多くの用途では、8740と4140は熱処理を注意深く選択すれば互換性があるが、切欠き靭性や航空宇宙品質が要求される場合は8740が好まれる。
8740対4340
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4340は、より高いNi (≈1.65%)とCr/Mo含有量を持つ高強度Ni-Cr-Mo鋼である。4340は、より高い強度レベルでより高い靭性を達成し、最高性能の用途（着陸装置、重いクランクシャフト）によく使用される。8740は、4340のような極端な強度が要求されない、Ni-Cr-Mo系中級材種といえる。
8740を選ぶとき
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航空機用材料、Cr-Mo合金よりも改善された靭性、良好な耐疲労性、中程度から大断面用の信頼できる焼入れ性。特定の機械的特性やコストとのトレードオフが必要な場合は、他の鋼種（4140、4340）をお選びください。
代表的な用途と例
一般的な用途
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航空宇宙および航空機のファスナー、ボルト、エンジン部品（AMS/航空機仕様で供給される場合）。
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シャフト、アクスル、ピストンロッド、ギアブランク、高荷重ピン。
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高強度鍛造ボルト、スタッド、および靭性と焼入れ性が要求される機械部品。
デザインノート
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疲労に敏感な部品（シャフト、クランクピン）については、表面仕上げの管理、ショットピーニング、フィレット半径を指定してください。8740の優れた耐疲労性は、表面処理と適切な熱処理を発注書に指定することで十分に発揮されます。
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サイズの問題：大きな断面では、焼入れ性の勾配が生 じる可能性があるため、AMS/SAE受入試験（硬度マッ プ、微細構造チェック）の仕様を確保すること。焼入れ率と鍛造品については、ASTM/SAEガイダ ンスを活用する。
ケース例（典型的なコンポーネント仕様）
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ピストンロッドは、8740として指定され、機械加工のためにアニールされ、荒く旋削され、ショットピーニングと最終研削で50～55 HRCに焼き入れ・焼き戻しされるかもしれません。磁粉探傷検査（MPI）や染料浸透探傷などのNDEは、最終組立前に表面の亀裂を検出するために使用されます。
調達、規格、同等性
重要な用途のために8740を調達する場合は、材料の品質とトレーサビリティを確保するために、正確な仕様を呼び出してください。
共通規格と呼称
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SAE / AISI指定： 8740 (uns g87400)。
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AMS / 航空機スペック この合金の航空機品質の棒材／鍛造品／リングには、AMS 6322（およびAMS 6322の変種）が使用される。航空宇宙品質を要求する注文書は、関連するAMS改訂版または同等の軍用規格を参照する必要があります。
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同等の国際等級： DIN 1.6546、UNI 40 NiCrMo2、British BS Type 7は、ほぼ同等品として一般的にリストアップされている（ただし、組成／公差の違いは常に確認すること）。
予測可能な結果を得るために何を指定するか
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正確な化学的限界と受け入れ試験（スペクトル分析証明書、硬度マップ）
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納入時の要求状態（焼鈍、焼ならし、Q&T）
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熱処理証明書と、ヒートナンバーおよびミル・テスト・レポート（MTR）へのトレーサビリティ。
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NDT要件（MPI、超音波、硬さ試験、微細構造）、特に航空宇宙やセーフティ・クリティカルな部品向け。
品質管理、非破壊検査、冶金学の落とし穴
注意すべき欠陥モード
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不適切に支持された部品や、過度に強引な急冷スケジュールによる急冷割れ。
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大型鍛造品における偏析とバンディング - 重要な場合は、製造所の微細構造許容基準を要求する。
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疲労寿命を低下させる介在物と硫黄のホットスポット。
推奨される品質ステップ
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ヒート/ロットごとにMTRと化学分析を要求する。
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重要部品の硬さチェック、全断面またはステップ断面の硬さマップを指定します。
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安全上重要な品目にはNDT（MPI/UT）を使用し、調達仕様書に受入基準を要求する。
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航空宇宙部品については、該当する場合、AMS認証とサプライヤーのNADCAPまたは同等のプロセス承認を主張する。
クイック・リファレンス・テーブル（便利なエンジニアリング・チートシート）
表A - 構成（略）
| C | ムン | Si | Cr | ニー | モ |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.38-0.43 | 0.75-1.00 | 0.15-0.35 | 0.40-0.60 | 0.40-0.70 | 0.20-0.30 |
表 B - 代表的な機械的特性（アニール処理と Q&T の比較）
| コンディション | UTS (MPa) | 降伏 (MPa) | 伸び |
|---|---|---|---|
| アニール | 550-700 | 350-450 | 12-22% |
| Q&T（代表的なもの） | 800-1000 | 550-800 | 10-18% |
(サプライヤーと資材のデータベースから集計した値。契約受諾のための証明書で確認すること)
現場および冶金学者向けの実践的な注意事項
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プリヒートとインターパス制御： 8740（通常、低水素プロセスおよび予熱が必 要）を溶接する場合は、溶接手順仕様書（WPS）に従 い、必要に応じてパス間温度および溶接後の熱処理 を管理する。
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表面処理： 疲労寿命を最大化するには、ショットピーニング、窒化処理（コアの硬度に適合する場合）、または浸炭処理を、慎重な冶金学的検討の後に行う（浸炭処理はケースの化学的性質を変える）。
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腐食： 8740はステンレス製ではないため、耐食性につい ては、腐食にさらされる可能性が高い場合は、保護コ ーティングまたはステンレス製の代替品を検討すること。
よくあるご質問
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8740と4140の主な違いは何ですか？
8740は靭性を向上させるニッケルを含み、4140はニッケルをほとんど含まないCr-Mo鋼種である。多くの部品では、適切な熱処理を施せば両材種は互換性があるが、ノッチ靭性の向上や航空機品質の認定が必要な場合は8740が好まれる。 -
どのような規格が8740をカバーしているのか？
SAE/AISI規格8740（UNS G87400）およびAMS 6322（およびその改訂版）などの航空宇宙規格が一般的に使用されている。航空宇宙用に調達する場合は、特定のAMS改訂版を確認してください。 -
8740は高周波焼入れできますか？
しかし、表面割れを避けるためにプロセスパラメーターを調整する必要があります。硬度と靭性のバランスを取るには、その後の焼戻しが必要です。 -
焼き入れ・焼き戻し後、どのような硬さになりますか？
一般的なQ&T硬度は、焼戻し温度によってHRC～25～55の範囲にある。一般的な強度の高いエンジニアリング・ターゲットは、強度と靭性のバランスを考慮してHRC25～35の範囲にある。 -
8740は鍛造品に適していますか？
はい、8740は一般的に重荷重部品用の鍛造バーやリングとして供給されています。航空宇宙用のものは、鍛造管理されたAMS規格で製造されています。 -
重要なシャフトにはどのような熱処理が推奨されますか？
820～860℃の範囲でオーステナイト化し、オイルクエンチした後、要求される靭性に応じて450～550℃で焼戻しする。疲労寿命のためには、最終的な応力除去やショットピーニングを行うのが一般的である。 -
8740は溶接できるか？
溶接は可能だが、予熱、適切な低水素溶加材 の使用、割れを防ぐためのPWHT（溶接後熱処理） が必要になることが多い。溶接は局部的に特性に影響する。可能な限り、応力や疲労負荷の高い部分の溶接は避ける。 -
航空宇宙部品にはどのような検査が必要ですか？
AMS証明書、完全な化学分析、硬度マッピング、及びNDT（MPI又はUT）を、調達文書で指定された通りに要求する。 -
8740は耐食性はありますか？
いいえ、ステンレス鋼ではありません。Cr/Niを含むため、通常の炭素鋼と比較して中程度の耐性を持つが、過酷な環境ではコーティングや腐食保護が必要となる。 -
8740を最も使用している産業は？
航空宇宙、重機械、石油・ガス機器（高い靭性と疲労寿命が必要な場合）、自動車性能部品、一般産業用シャフト／ファスナー。
調達可能な仕様書のスニペット
材質材質：AISI 8740 (UNS G87400)、AMS 6322 (または購入者が指定する AMS 改訂版)に準拠して製造。化学組成はAMSの制限を満たす。納入時の状態：納入時の状態：購入者の図面に従って焼鈍または焼入れ・焼戻し。必要書類ミルテスト報告書(MTR)、硬度マップ、MPI(またはUT)報告書、ヒートナンバートレース可能な適合証明書。"
アプリケーションの重要性に基づき、硬度、微細構造、非破壊検査に関する明確な受入基準を含めること。
クロージング・エンジニアリングの判断
8740は、Cr-Mo鋼と高合金NiCrMo鋼の中間に位置する、成熟した、十分に文書化された合金鋼です。ニッケル添加の靭性とCr-Mo焼入れ性の組み合わせにより、靭性と信頼性の高いスルーハードニングの両方が必要な部品や、航空機や高信頼性仕様の部品に特に適しています。AMS/SAE規格、熱処理、NDEを正しく指定することは、合金の利点を引き出し、冶金的な落とし穴を避けるために不可欠です。
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