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工具に使われる工具鋼について 忘れたらアカン ものづくり

マーシーです。

ここでは、工具に使われる工具鋼について述べます。

ドリルなどの刃具に用いられる鋼を工具鋼といいます。工具鋼には炭素工具鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼の3種類がJIS規格で決められています。


■炭素工具鋼 (JIS G4401:炭素工具鋼鋼材)
工具鋼の中でも、もっともよく使用されている鋼材です。不純物が少なく、炭素量は0.6~1.5%の範囲です。合金元素は添加されていません。

焼入れ・焼き戻しにより硬さを得ます。硬さのほか耐摩耗性にも優れています。SK材は合金元素が含まれていないため高温になると硬さが低下します。そのため、切削用の工具よりも熱発生の少ないヤスリやカミソリ、錐、ゲージ、刻印、丸のこなどの材料としてよく使われます。 

現在JIS規格では11種類の鋼種が規定されています。
SK材の規定は、炭素量が0.6%を超えるものとして規定されています。実際のところこれくらいの炭素量になると硬さはほとんど変わりません。変化するのは耐摩耗性や耐衝撃性です。

■合金工具鋼 (JISG4404:2006:合金工具鋼鋼材)
合金工具鋼は、SK材と比較して、焼入れ性を向上させ、焼割れやひずみの発生を防止するために、SK 材にW(タングステン)、Cr(クロム)、Mo(モリブデン)、V(バナジウム)などを添加して、耐摩耗性、耐衝撃性、変形抵抗性、耐熱性などを付与したものです。用途として、切削工具用鋼、耐衝撃工具用鋼、冷間金型用鋼、熱間金型用鋼の4種類があります。

◆切削用工具鋼(8種類;SKS)
焼入れ硬さが大きい鋼材で、切削工具に使用されます。SKS2はタップやカッター、抜型用に使用されます。SKS5は、丸のこ帯鋸類に、SKS7はハクソー、SKS8はやすりに用いられます。

◆耐衝撃工具用鋼(4種類;SKS)
衝撃に強いので、ポンチやタガネの材料に使用されます。表面に浸炭焼入れして冷間鍛造用工具用としても使用されます。

◆冷間金型用鋼(10種類;SKS,SKD)
焼入れによる変形が少ない、耐摩耗性の大きな鋼種です。

◆熱間金型用鋼(10種類;SKD,SKT)
冷間金型用とは逆で熱間で使用される鋼種です。加熱時/冷却時のヒートショックに強い鋼材です。熱によるクラックが発生しにくい特徴を持っています。用途は、熱間ダイスやダイカスト用ダイス、ダイブロック、熱間切断用の刃物などです。


■高速度工具鋼 (JISG4403:2006:高速度工具鋼鋼材;SKH)
高温下での特性を高めるために、Cr(クロム)や、W(タングステン)、Mo(モリブデン)、V(バナジウム)などの金属成分を多量に添加した鋼材です。別名として、ハイス、ハイス鋼と呼ばれます。高速度工具鋼には、タングステン系(タングステンハイス)とモリブデン系(モリブデンハイス)の2種類があります。
JIS規格では、15種類規定があります。
一番最初に開発されたのはタングステン系のSKH2です。これは一般には18(タングステン)-4(クロム)-1(バナジウム)合金と呼ばれています。それぞれの元素が、タングステンが18%、クロムが4%、バナジウムが1%含まれています。タングステン系のハイスはSKH2~SKH10が相当します。用途は、一般的な切削工具に使用されています。

モリブデン系のハイスはタングステンの含有量を減らして、その代わりにモリブデンの含有量を増やしています。衝撃に耐えるじん性を必要とする切削工具に使用されます。鋼種としては、SKH40~
SKH59が相当します。

また、製造方法によって、高速度工具鋼には、溶解ハイスと粉末ハイス都があります。合金鋼を電気炉で溶解して作ったものが溶解ハイスで、欠点として結晶粒径にばらつくがあります。
また、粉末冶金法で作られたものが粉末ハイスです。こちらの方が結晶粒径のばらつきは少なく、じん性に富んでいます。
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