鋼種:特性と重要な用途

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ダイ鋼は、さまざまな産業用途に使用される金型やモールドの製造のために特別に設計された工具鋼の一種です。この鋼種は主に高炭素合金鋼として分類され、多くのクロム、モリブデン、バナジウムを含むことがよくあります。これらの合金元素は鋼の硬度、耐摩耗性、靭性を向上させ、高ストレスの用途に適しています。

包括的な概要

ダイ鋼は高圧や高温に耐える能力で特徴付けられ、材料の成形、切断、成形に理想的です。ダイ鋼の最も重要な特性には、高硬度、優れた耐摩耗性、良好な靭性が含まれます。これらの特性は、特にスタンピング、鍛造、射出成形のようなプロセスにおいて、繰り返し使用されるダイの整合性を維持するために重要です。

ダイ鋼の利点:
- 高硬度:優れた耐摩耗性を提供し、ダイの寿命を延ばします。
- 靭性:エネルギーを吸収し、衝撃による破損を抵抗できる能力。
- 熱抵抗:高温でも特性を維持し、ホットワーク用途に不可欠です。

ダイ鋼の制限:
- 脆性:適切に熱処理されないと亀裂が生じやすいです。
- 加工性:一般的に、低合金鋼と比較して加工が難しいです。
- コスト:高い合金含有量は材料コストの増加につながる可能性があります。

ダイ鋼は、自動車、航空宇宙、消費財などのさまざまな産業の製造プロセスにおける重要な役割により、市場で重要な地位を占めています。歴史的に、ダイ鋼の開発は現代の製造における耐久性と性能の増大する要求を満たすために進化してきました。

代替名、基準、同等品

基準機関 指定/グレード 発祥国/地域 備考/コメント
UNS T1 アメリカ 高速度鋼、優れた耐摩耗性
AISI/SAE A2 アメリカ 空冷する、良好な靭性
ASTM D2 アメリカ 高炭素、高クロム、優れた耐摩耗性
EN 1.2379 ヨーロッパ D2と同等、成分に若干の違いあり
DIN X153CrMoV12 ドイツ A2に類似、高摩耗用途向けに設計
JIS SKD11 日本 D2と同等、日本で広く使用
GB Cr12MoV 中国 高炭素、高クロム、D2と類似

上記の表は、ダイ鋼のさまざまな基準と同等品を示しています。特に、A2とD2のようなグレードはしばしば同等と見なされますが、A2は炭素含量が低いため、衝撃抵抗が必要な用途において重要な要素である良好な靭性を提供します。

主な特性

化学成分

元素 (記号と名称) 割合範囲 (%)
C (炭素) 1.00 - 1.60
Cr (クロム) 4.00 - 5.50
Mo (モリブデン) 0.50 - 1.00
V (バナジウム) 0.10 - 0.50
Mn (マンガン) 0.20 - 0.60
Si (シリコン) 0.20 - 0.50

ダイ鋼における主要な合金元素は重要な役割を果たします:
- 炭素 (C):硬度と耐摩耗性を高める。
- クロム (Cr):硬化性と耐食性を向上させる。
- モリブデン (Mo):靭性と高温強度を改善する。
- バナジウム (V):結晶構造を精緻化し、耐摩耗性を増加させる。

機械的特性

特性 状態/テンパー 試験温度 典型値/範囲 (メトリック) 典型値/範囲 (インペリアル) 試験方法の基準
引張強度 焼入れ & テンパー 常温 800 - 1200 MPa 116,000 - 174,000 psi ASTM E8
降伏強度 (0.2%オフセット) 焼入れ & テンパー 常温 600 - 1000 MPa 87,000 - 145,000 psi ASTM E8
伸び 焼入れ & テンパー 常温 5 - 15% 5 - 15% ASTM E8
硬度 (HRC) 焼入れ & テンパー 常温 58 - 65 HRC 58 - 65 HRC ASTM E18
衝撃強度 焼入れ & テンパー -20°C 20 - 40 J 15 - 30 ft-lbf ASTM E23

ダイ鋼の機械的特性は、高い機械的負荷と構造的整合性が求められる用途に特に適しています。高い引張強度と降伏強度により、材料は変形せずに著しい力に耐えることができ、一方で硬度が優れた耐摩耗性を提供します。これは繰り返しストレスを受ける工具やダイにとって重要です。

物理的特性

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ISO 9001 ASTM JIS
特性 状態/温度 値 (メトリック) 値 (インペリアル)
密度 常温 7.85 g/cm³ 0.284 lb/in³
融点/範囲 - 1425 - 1540 °C 2600 - 2800 °F