ハイス鋼（HSS）と超硬合金（タングステン鋼）の主な違いを解説

ハイス鋼（High Speed Steel：HSS）

ハイス鋼（HSS）は高硬度、高耐摩耗性、高耐熱性を持つ工具鋼で、風鋼やフロント鋼とも呼ばれ、焼入れ時に空冷しても硬化し、非常に鋭利です。ホワイト鋼とも呼ばれます。

ハイス鋼は組成が複雑な合金鋼で、タングステン、モリブデン、クロム、バナジウム、コバルトなどの炭化物形成元素を含みます。合金元素総量は約10～25％です。高速切削による高熱（約500℃）が発生しても高硬度を維持でき、HRCは60以上になります。これがハイス鋼の最も重要な特徴である「赤硬性」です。低温焼き戻し後の炭素工具鋼は常温で高硬度ですが、200℃以上では硬度が急激に低下し、500℃では焼鈍状態と同様のレベルまで低下し、金属切削能力を完全に失います。これが炭素工具鋼を切削工具に使用する制限となっています。ハイス鋼は優れた赤硬性により、炭素工具鋼の致命的な欠点を補っています。

ハイス鋼は主に複雑な薄刃で衝撃に強い金属切削工具の製造に使用されます。また、高温ベアリングやコールド押出し金型の製造にも使用され、旋削工具、ドリル、ホブ、マシンソーブレード、要求の厳しい金型などがあります。

タングステン鋼（超硬合金）

タングステン鋼（超硬合金）は、高硬度、耐摩耗性、優れた強度と靭性、耐熱性、耐食性など一連の優れた特性を持ち、特に高硬度と耐摩耗性は500℃でも基本的に変化せず、1000℃でも非常に高い硬度を保ちます。

タングステン鋼の主成分はタングステンカーバイドとコバルトで、全成分の99％を占め、残り1％は他の金属です。そのためタングステン鋼と呼ばれ、超硬合金とも呼ばれ、現代産業の「歯」と見なされています。

タングステン鋼は、少なくとも1種類の金属炭化物で構成される焼結複合材料です。タングステンカーバイド、コバルトカーバイド、ニオブカーバイド、チタンカーバイド、タンタルカーバイドはタングステン鋼の一般的な成分です。炭化物成分（または相）の粒度は通常0.2～10ミクロンで、炭化物粒は金属バインダーで結合されています。結合金属は一般的に鉄族金属で、コバルトとニッケルがよく使用されます。したがって、タングステン-コバルト合金、タングステン-ニッケル合金、タングステン-チタン-コバルト合金があります。

タングステン鋼の焼結成形は、粉末をブランクにプレスし、焼結炉で一定温度（焼結温度）まで加熱し、一定時間（保持時間）保持後、冷却して所望の性能を持つタングステン鋼材料を得ます。

タングステン鋼の種類

①タングステン-コバルト超硬合金
主成分はタングステンカーバイド（WC）とバインダーのコバルト（Co）。グレードは「YG」と平均コバルト含有率のパーセンテージで構成。例：YG8は平均WCo＝8％、残りはタングステンカーバイドのタングステン-コバルト超硬合金。

②タングステン-チタン-コバルト超硬合金
主成分はタングステンカーバイド、チタンカーバイド（TiC）、コバルト。グレードは「YT」（「硬」と「チタン」の中国語ピンイン頭文字）とチタンカーバイド平均含有率で構成。例：YT15は平均TiC＝15％、残りはタングステンカーバイドとコバルトのタングステン-チタン-コバルト超硬合金。

③タングステン-チタン-タンタル（ニオブ）超硬合金
主成分はタングステンカーバイド、チタンカーバイド、タンタルカーバイド（またはニオブカーバイド）、コバルト。この種の超硬合金は一般超硬合金または万能超硬合金とも呼ばれます。グレードは「YW」と通し番号で構成、例：YW1。

タングステン鋼は高硬度、耐摩耗性、優れた強度と靭性、耐熱性、耐食性など一連の優れた特性を持ち、特に高硬度と耐摩耗性は500℃でも基本的に変化せず、1000℃でも高硬度を保ちます。超硬合金は旋削工具、フライスカッター、ドリルビット、ボーリングカッターなどの材料として広く使用されています。新しい超硬合金の切削速度は炭素鋼の数百倍です。