金型に使う材質で
SKDとSKHは
何が違うんですか？
SKDは、ダイス鋼ともよばれ
金型用の合金工具鋼です。
SKHは、ハイス鋼ともよばれ
高速度工具鋼になります。
じゃあ、SKDのほうが
金型に向いているんですね。
うーん。
回答が難しいですね。
部品の用途や金型の種類による
という回答になります。
良く分からないです。
私も説明が難しいのですが、
SKHは、
エンドミルやドリルといった
工具で使用されているように
とても強い材質です。
ただし、SKHはSKDの
3倍ほど高価な鋼材なんです。
なので、金型が
高価にならないように
重要な箇所に使用する
という感じです。
つまり、
試作型の部品は、SKD
量産型の部品は、SKH
という感じですか？
そういう考えや
薄板やアルミといった
柔らかい素材の
打ち抜き加工はSKD
ステンレス等硬いものや
板厚が厚めのものなどの
打ち抜き加工で
摩耗が心配な時にSKHを
使用します。
なるほど・・・。
難しいですね・・・！
というやりとりがありました。
今回は、工具鋼について
簡単に分かりやすく
紹介していきたいと思います。
工具鋼とは？
そもそも、
工具鋼ってなんですか？
工具鋼は、工具や金型の
材料として使用される
特殊鋼の1つです。
特殊鋼は、使用用途によって
- 構造用鋼
- 工具鋼
- 特殊用途鋼
の3つに分類されています。
特殊鋼の分類の中に
工具鋼があるんですね。
そうです。
工具鋼は、どんな用途で
使われているんですか？
工具鋼は、
金属または、非金属材料の
切削・塑性加工用などの
各種治具・工具に用いる鋼
と定義されています。
様々な工具で
使用されているんですね。
包丁のような一般刃物から
バイト・ドリルなどの
切削工具・金型・測定工具など
に使用されています。
- 特殊鋼の分類の1つが工具鋼。
- 一般刃物から切削工具・金型・
測定工具などに使用されている。 - 工具鋼は、『金属または、
非金属材料の切削・
塑性加工用などの各種治具・
工具に用いる鋼』
と定義されている。
工具鋼の種類
工具鋼には
色んな種類があるので
良く分かりません。
工具鋼は、JIS規格で
化学成分及び性能を考慮して
3種類に分類されています。
教えてもらっても
いいですか？
いいですよ。それでは、
簡単に説明していきます。
工具鋼は大きく分けて、
- 炭素工具鋼
- 合金工具鋼
- 高速度工具鋼
に分類されます。
大きく分けてということは？
その中でも細かく種類が
分けられています。
やっぱり・・・！！
簡単にひとつひとつ
説明していきますね。
お願いします。
-
工具鋼は、JIS規格で化学成分
及び性能を考慮して3種類に
分類される。 - 工具鋼には、炭素工具鋼・
合金工具鋼・高速度工具鋼が
ある。
炭素工具鋼
まずは、炭素工具鋼から
説明します。
炭素工具鋼は、
工具鋼の中で安価で使用頻度が高い
0.55％~1.5％の炭素を含有し
合金元素を含んでいない高炭素鋼
のことを言います。
合金元素って何ですか？
合金元素は、焼入れ性を
向上させるもので
合金工具鋼で説明します。
どんな特徴がなんですか？
炭素工具鋼は、
- 焼入性が悪い
- 熱処理時の変形が大きい
- 高温になると硬度が低下する
という特徴を持っています。
焼入れ性が悪いとは
どういうことですか？
焼入れ性が悪いと
浅く表面だけ硬くなり
内部は硬くなりません。
ただ、
焼入れ性が悪いという欠点を
逆に利用することで、
表面は硬く、中は柔らかい
切れ味がよく、折れにくい刃物を
作ることが出来ます。
焼入れ性が悪いということは、
短所にも長所にもなるんですね。
そうなんです。
用途に合った鋼種を選ぶ
必要があるんです。
- 炭素工具鋼は、
0.55％~1.5％の炭素を含有し
合金元素を含んでいない
高炭素鋼。 - 炭素工具鋼は、工具鋼の中で
安価なため使用頻度が高い。 - 炭素工具鋼は、焼入性が悪く
熱処理時の変形が大きいうえ
高温で硬度が低下する
欠点がある。 - 炭素工具鋼の焼入れ性が悪い
という欠点を逆に利用して、
切れ味のよい折れにくい刃物を
作ることが出来る。
合金工具鋼
次は、合金工具鋼を
紹介していきます。
お願いします。
合金工具鋼は、
炭素工具鋼の欠点である
焼入れ性の悪さを改善するために
合金元素を添加したもの
です。
先ほど出てきた
合金元素ですね。
そうです。
合金元素には役割があります。
簡単にまとめてみました。
| 合金元素 | 役割 |
| マンガン（Mn) |
|
| クロム（Cr) |
|
| モリブデン（Mo) |
|
| バナジウム（V) |
|
これらを添加することで
焼入れ性や切削性や耐摩耗性が
向上するんですね。
しかも、
摩擦熱による硬さの低下と
寿命短縮を抑えてくれます。
合金元素を添加することで
炭素工具鋼の欠点を
補うことが出来るんですね。
また、合金工具鋼は
JIS規格で
- 切削工具鋼用
- 耐衝撃工具鋼用
- 冷間工具鋼用
- 熱間工具鋼用
の4種類に
分類されています。
4種類もあるんですか！！
簡単に教えてもらって
いいですか？
それでは、
切削工具鋼用から
紹介していきます。
お願いします。
切削工具鋼用は、
炭素工具鋼に、クロム（Cr)を
添加することで炭素工具鋼より
耐摩耗性や靭性を向上させた鋼材
です。
クロム（Cr)を添加して
硬くしてるんですね。
次に、耐衝撃工具鋼用を
紹介します。
お願いします。
耐衝撃工具鋼用は、
炭素工具鋼より炭素（C)の量を減らし
タングステン（W)・クロム（Cr)や
バナジウム（V)を添加することで
靭性を向上させた鋼材
です。
折れにくくなる靭性を高めて
衝撃に強くしてるんですね。
次は、冷間工具鋼用を
紹介します。
お願いします。
冷間工具鋼用は、
クロム（Cr)を大量に添加して
耐摩耗性を高めた鋼材
です。
切削工具鋼用より耐摩耗性と
焼入れ性を高めた鋼材ですね。
最後に熱間工具鋼用を
紹介します。
お願いします。
熱間工具鋼用は、
炭素含有量を減らして、
クロム（Cr)の量を増やし、
モリブデン（Mo)・
タングステン（W)・
バナジウム（V)などを添加して、
高温強度・靭性・耐摩耗性などを
向上させた鋼材
です。
高温での使用に耐えれるように
高温強度をあげているんですね。
- 合金工具鋼は、炭素工具鋼の
欠点である焼入れ性の悪さを
改善した鋼種。 - 合金元素には、マンガン（Mn)・
クロム（Cr)・モリブデン（Mo)・
バナジウム（V)がある。 - 合金元素を添加することで
焼入れ性や切削性や
耐摩耗性が向上し、
寿命短縮を抑えてくれる。 - 合金元素鋼には、切削工具鋼用・
耐衝撃工具鋼用・冷間工具鋼用・
熱間工具鋼用の4種類がある。
高速度工具鋼
最後に、高速度工具鋼を
紹介します。
高炭素鋼に合金元素を
多量に添加することで
耐摩耗性・耐熱性及び靭性という
高速使用に必要な要素を
高い水準で持っている鋼材
です。
主な使用用途は何ですか？
タップ・ホブ・ドリル・
エンドミルに使用されています。
高速で使用するものに
向いているんですね。
耐摩耗性と靭性が高いので
金型の高精度部品にも
使われているようです。
- 高速度工具鋼は、合金元素を
多量に添加して耐摩耗性・
耐熱性・靭性などを高めた鋼材。 - 高速度工具鋼は、
高速使用に必要な要素を
高い水準で持っている鋼材。 - タップ・ホブ・ドリル・
エンドミルに使用されている。 - 高速度工具鋼は、
耐摩耗性と靭性が高いので
金型の高精度部品にも
向いている。
鋼材名の意味と用途
SKDをダイス鋼とか
SKHをハイス鋼と言いますが
これは何ですか？
SKDやSKHは、
JIS規格の記号を
表しています。
SKDやSKHに
意味はあるんですか？
ありますよ。
この意味を覚えておくと
覚えやすいと思います。
本当ですか？
教えてください。
SK材
SK材からいきます。
お願いします。
炭素工具鋼のSK材は、
- Steel Kogu
の頭文字からとっています。
Kogu（工具）ですか！！
覚えやすいですね！
ただ、SK材は、
焼きが戻りやすいので、
摩擦熱のような
加工時の温度上昇が高い、
工作機械で使用するような
工具には向いていない
ので注意して下さい。
手工具などに向いている
鋼材なんですね。
包丁や木工用のこぎり刃・
ポンチ・タガネのような
手で作業する工具に向いています。
- SK材は、Steel Koguの
頭文字をとっている。 - SK材は、焼きが戻りやすいため
工作機械で使用する工具には
向いてない。 -
包丁や木工用のこぎり刃・
ポンチ・タガネのような
手で作業する工具に向いている。
SKS材
次に、SKS材は
- Steel Kogu Special
の頭文字をとっています。
工具 Specialですね。
SKS材は、SK材にマンガン（Mn)や
クロム（Cr)を添加して
焼入れ性を向上させたものです。
SKS材はSK材の上位グレード
という感じですね。
そんな感じで
問題ないと思います。
SKS材は、ハンドタップ・丸のこ・
ねじ切りダイスなどの電動工具に
使用されています。
私は、
金型のダイプレートや
バックアッププレート
に使っています。
金型では、他にも少量生産や
試作のプレス金型の
ダイ・パンチで使われたり
するそうです。
- SKS材は、
Steel Kogu Special
の頭文字をとっている。 - SKS材は、SK材に
マンガン（Mn)や
クロム（Cr)を添加して
焼入れ性を向上させたもの。 -
SKS材は、ハンドタップ・
丸のこ・ねじ切りダイスなどの
電動工具に使用されている。
SKD材
次は、SKD材の紹介を
していきます。
SKD材は、
- Steel Kogu Die
の頭文字をとっています。
Dieって何ですか？
Dieは、ダイキャスト金型と
呼ばれるように金型用鋼材を
表しておりダイス鋼とも
呼ばれています。
あぁ、そっちですか・・・
よかった。
代表的なJIS記号は、
SKD11ですが靭性値が低いので
大幅に靭性が改善されたDC53が
代替使用されているようです。
私もDC53をよく使います。
他にもSKD61を使います。
SKD61は、熱間工具用の
代表的な鋼材ですね。
熱間プレス金型や
ダイキャスト用金型に
使用されているようです。
- SKD材は、Steel Kogu Dieの
頭文字をとっている。 - SKD材は、金型用鋼材を
表しており、ダイス鋼とも
呼ばれている。 -
代表的なJIS記号のSKD11は、
靭性値が低いので改善された
DC53が代替使用されている。
SKT材
次は、SKT材の紹介を
していきます。
お願いします。
SKT材は、
- Steel Kogu Tanzo
の頭文字をとっています。
鍛造用ということですね。
SKT材もダイス鋼の一種で
名前通り、鍛造用金型向けの
鋼種です。
SKTの特徴は何ですか？
鍛造時に起こるハンマーの衝撃に
耐えれるように靭性が
高められた鋼種です。
ただし、
メーカー独自の鋼材が多いので
確認する必要があります。
- SKT材は、Steel Kogu Tanzoの
頭文字をとっている。 -
SKT材は、鍛造時に起こる
ハンマーの衝撃に耐えれるよう
靭性が高められた鋼種。 -
SKT材は、メーカー独自の鋼種が
多いので確認が必要。
SKH材
次は、SKH材を
紹介していきます。
お願いします。
SKH材は、
- Steel Kogu HIgh-Speed
の頭文字からとっています。
国際規格では、
- High Speed Steel
の頭文字をとって
HSSとも表記されます。
HSSは、タップで
見たことがあります。
SKH材は、ハイス鋼とも呼ばれ
名前の通り、高速での切削加工が
目的に開発された工具鋼です。
高速度工具鋼ですね。
これは分かりやすいです。
他にも、
高い水準で耐摩耗性と靭性が高いので
金型の高精度部品やパンチなどで
使用されています。
ハイス鋼でも不満がある場合は、
粉末ハイス・超硬を使用して下さい。
- SKH材は、
Steel Kogu HIgh-Speed
の頭文字をとっている。 - 国際規格では、
High Speed Steel
の頭文字をとって、
HSSと表記される。 - SKH材は、ハイス鋼とも呼ばれ
名前の通り、高速での切削加工が
目的に開発された工具鋼。 - 高い水準で耐摩耗性と
靭性が高いため
金型の高精度部品やパンチなど
でも使用されている。
まとめ
部品の高精密化や高精度化の要求により
工具鋼も進化・高度化しています。
この多様な目的に対応するために
ベース材料を改良した、
JISに規定されていないものや
各メーカー独自のブランド鋼もあります。
成分が同じでも、製造方法によって
炭化物サイズが違ったり
不均一であったりと、同材質でも
微妙な品質差をおこす場合があります。
金型と言っても多種多様なため
この部品は、この材質。
と決めつけることが出来ないうえに
会社の規定や設計者の好みもあるので
あなたに合った材質を探して
みてください。
ありがとうございました。