工具鋼グレード

鋼製の道具は、人類が木、プラスチック、金属を何十億ものアイテムに形作り、生活の質を高める力を与えます。工具鋼では、エッジとインパクトという2つの言葉が大きく浮かび上がります。炭素含有量が比較的高い鋼合金は、より細かく研ぐことが容易であり、この鋭さは厳しい生産に耐えることができます。逆に、低炭素鋼は細かいエッジにするのは難しいですが、繰り返しの衝撃に耐えます。プロジェクトに適した工具鋼の種類を選択するには、グレードと製造プロセスにおけるそれらの位置を理解することが役立ちます。

工具鋼の種類

すべての鋼と同様に、工具鋼には鉄、炭素、マンガン、リン、硫黄が含まれています。その出発点から、合金金属とさまざまな製造プロセスが組み合わされて、6つの文字コード化されたカテゴリの工具鋼グレードが生成されます。

• Wグレード：水硬化
• Oグレード：オイル硬化
• Aグレード：空気硬化
• Dグレード：Dタイプ
• Sグレード：耐衝撃性
• Hグレード：熱間加工

各文字グレードには、A2やO1など、数字で示されるいくつかの合金タイプが含まれています。

工具鋼グレード

プロジェクトの予算とユースケースによっては、これらの多くのタイプのいずれかが最適であることが判明する場合があります。

水硬化：Wグレード

最も古く、最も安価な工具鋼グレードは、製造プロセスの水焼入れステップからその名前が付けられています。焼入れは、焼入れ鋼の合金と鉄の分子を結合する重要な急速冷却段階です。 Wグレードタイプには、他のツールグレードに存在する合金元素が含まれていないため、水硬化プロセスにより、コアが柔らかく、硬度の高い鋼が製造されます。注意深い焼きなましにより、Wグレード鋼はすべての工具鋼の中で最高の被削性を誇っています。炭素含有量が高いため、一部のWグレードタイプはそれ以上の熱処理を必要としません。 Wグレードタイプは華氏300度を超えると柔らかくなり、高温での使用にはあまり適していません。

Wグレード工具鋼の用途は次のとおりです。

• カトラリー
• エンボスタップ
• 刻印
• ドリルビット
• 円形カッター
• かみそりの刃
• 木製旋盤ツール

オイル硬化：Oグレード

Wグレードと同様に、Oグレードは比較的安価な高炭素鋼です。 Oグレードタイプには通常、硬化を助けるために微量のクロムとマンガンが含まれています。水焼入れと比較して、油焼入れは生産段階でより遅い冷却を可能にします。この段階的な冷却により、熱処理製造段階で歪む可能性がはるかに低い工具鋼が製造されます。得られた合金も脆性が低くなります。

最も人気のあるOグレード合金であるタイプO1は、研がれたときに刃先を保持する汎用工具鋼です。製造現場では、この合金はジグ、ガイド、パンチ、トリムダイに人気があります。 O1鋼は溶接可能ですが、合金は亀裂を避けるために注意深く加熱する必要があります。

タイプO6合金には、シリコンとより高いクロム含有量が含まれています。この機械加工性の高い合金は、優れた金属間摩耗性能を示します。タイプO6は、潤滑時にもオイルを保持するため、この合金はねじ切りに最適です。 O6合金は、カム、ブッシング、せん断ブレード、造粒機プレートに適しています。

空気硬化：Aグレード

空気硬化工具鋼は、価格、強度、靭性、および機械加工性の見事なバランスを提供します。最大直径100mmの5％のクロム含有量により、Aグレードの工具鋼タイプは空気または加圧ガスで硬化します。空気硬化工具鋼タイプは、製造の熱処理段階で低歪みを維持します。この技術により、高クロムDグレードよりも低コストで、Oグレードタイプよりも優れた耐摩耗性を提供する鋼が得られます。

A2は最も使用されているAグレードの工具鋼であり、その典型的な用途には、木工切削工具、中型パンチ、ハンマーなどがあります。タイプA2は、それほど複雑でない金型のプラスチック射出成形にも使用されます。タイプA7は、クロムとバナジウムを使用して耐摩耗性を実現し、A2のいとこを50％向上させています。タイプA7は、砂、砂利、スラリーの摩耗に耐えることができ、粉末圧縮工具、セラミック押出工具、レンガ型ライナーに最適です。

Aグレードタイプのその他の用途は次のとおりです。

• 旋盤センターナイフ
• 工業用ダイ曲げフォーム
• ゲージ
• 工業用ナイフ
• ブランキングダイ
• マンドレル

D-タイプ：D-グレード

Dグレードタイプは、Aグレードの工具鋼の1％多い炭素とほぼ3倍のクロム含有量で、高温用途に優れています。一部のDグレード合金には、熱性能をさらに高めるためにモリブデン、コバルト、またはバナジウムが含まれています。 800°Fに近い温度で硬度を維持できるDグレードの工具鋼は、ダイカスト、ダイ曲げ、鍛造ダイに最適です。高い耐熱性に加えて、Dタイプは他の金属との滑り接触による摩耗に抵抗します。この耐摩耗性により、Dグレードの工具鋼はバー、チューブ、ワイヤーの引き抜きダイとして機能します。鉄鋼生産者は、Dグレード製品に空気焼入れと油焼入れの両方を採用しています。

Dタイプの他のアプリケーションは次のとおりです。

• 鍛造金型
• 自動車エンジンバルブ
• ラミネーションツール
• ローレットツール
• 食品加工用ナイフ

耐衝撃性：Sグレード

一定の高衝撃に耐えるように設計された低炭素鋼であるSグレードの工具鋼は、削岩機のビットや頑丈なパンチに最適な材料です。シリコン、クロム、およびタングステンは、Sグレードの合金に耐衝撃性を与えますが、耐摩耗性は低くなります。鉄鋼メーカーは、直径60 mmまでのSグレードの鋼には油硬化を使用し、それより大きな部品には水硬化を使用します。耐衝撃性を超えて、Sグレードの工具鋼は広い温度範囲で優れており、平均以上の被削性を提供します。

タイプS7鋼は、せん断ブレード、ノミ、パンチなどの冷間加工工具に適しています。タイプS7は、華氏1,000度未満の工具用途のオプションでもあります。Sグレード鋼の中で最も耐衝撃性が高いため、タイプS5は空気圧工具クラッチおよびスタンピングダイの最高の選択肢です。 Sグレードタイプの他のアプリケーションは次のとおりです。

• 食器が死ぬ
• ネイルガンハンマー
• ウッドチッパーナイフ
• パワードリルチャックジョー
• スエージングダイ
• 採石器具

熱間加工：Hグレード

Hグレードタイプは、極端な温度要求に適した低炭素工具鋼です。その品質は、鋼の独自の製造ステップに由来します。熱間加工プロセスは、金属の再結晶温度を超えて鋼を加熱します。この加熱によって引き起こされる分子変化は、並外れた均一性を備えた工具鋼を生み出します。熱間加工プロセスでは金属の本来の引張強度は向上しませんが、均一性により、Hグレード鋼の亀裂のリスクが大幅に減少します。

工具鋼の中で、Hグレードタイプは赤色硬度のチャンピオンであり、鈍い赤色に加熱されたときの硬度を保持する品質です。 3つの合金金属は、さまざまな製造ミッションに合わせてHグレードタイプを微調整します。

• クロム： タイプH1からH19は、5％のクロムを特徴とし、急速な加熱および冷却サイクルに耐えることができる合金を生成します。この熱疲労に対する耐性により、Hグレードのクロム合金が熱間鍛造金型に最適な金属になります。ダイカストプロセスでは、これらの合金はインサート、コア、キャビティとして機能します。プラスチック射出成形では、クロム合金のHグレード工具鋼がキャビティ金型に優れています。
• タングステン： タイプH20からH39は、18％ものタングステン含有量を使用します。この合金は、溶銑との長時間の接触に耐えることができ、真ちゅう、ニッケル、鋼の押出ダイでの使用を可能にします。タングステン合金のHグレードは、マンドレルの製造に適しています。
• モリブデン： タイプH40からH59では、5％のモリブデン含有量が極端な温度条件に対応する合金を提供します。高い耐食性と優れた耐摩耗性を備えたモリブデン合金は、ダイとパンチの形成に優れています。

結論

プロジェクトを成功させるには、正しい工具鋼のグレードを選択することが不可欠です。工具メーカーの選択も同様に重要です。 Special Tool＆Engineeringの社内機能により、20年以上にわたって、世界で最も要求の厳しいメーカーの工具ニーズを満たすことができました。