H11鋼: 性能と主要な用途

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H11工具鋼は、優れた靭性、耐摩耗性、高温に耐える能力で知られる多用途の熱加工用工具鋼です。中炭素合金鋼に分類され、H11はクロム、モリブデン、バナジウムを多く含み、これらが独特の特性に寄与しています。主な合金元素は次のとおりです：

  • クロム (Cr): 硬化性と耐食性を向上させます。
  • モリブデン (Mo): 高温強度と安定性を改善します。
  • バナジウム (V): 耐摩耗性を高め、粒構造を精練します。

包括的な概要

H11工具鋼は主に、ダイキャスティング、鍛造、押出しといった熱加工用途で使用されます。高温で硬度と靭性を維持できるため、極端な条件下で作動する金型やダイの製造に好まれる選択肢となっています。この鋼は、硬度、靭性、熱安定性の微妙なバランスを示し、高温での操作中に寸法精度を維持するために重要です。

利点 (長所):
- 優れた靭性と延性があり、亀裂のリスクを減少させます。
- 良好な耐摩耗性があり、大量生産に適しています。
- 高温で硬度を保持し、熱加工用途で効率的な操作を可能にします。

制限 (短所):
- ステンレス鋼と比較して中程度の耐食性があり、腐食性環境での使用が制限されることがあります。
- 最適な特性を得るために慎重な熱処理が必要であり、加工が複雑になることがあります。

歴史的に、H11は信頼性と要求される用途での性能から、工具製造の主力製品となっています。その市場位置は強力で、自動車、航空宇宙、製造業などさまざまな産業で広く使用されています。

別名、規格、および同等品

標準組織 指定/グレード 発祥国/地域 備考/コメント
UNS T20811 アメリカ合衆国 AISI H11に最も近い同等品
AISI/SAE H11 アメリカ合衆国 一般的に使用される指定
ASTM A681 アメリカ合衆国 工具鋼の仕様
EN 1.2343 ヨーロッパ ヨーロッパにおける同等グレード
DIN X37CrMoV5-1 ドイツ わずかな成分の違いがあります。
JIS SKD6 日本 類似の特性、ただし異なる熱処理の推奨があります。

H11の同等品は成分に若干の差異があり、性能に影響を与える可能性があります。例えば、H11と1.2343は同様の用途でも、後者は高バナジウム含有量のためわずかに優れた耐摩耗性を提供する場合があります。

主要特性

化学成分

元素 (記号と名称) 割合範囲 (%)
C (炭素) 0.40 - 0.50
Cr (クロム) 4.75 - 5.50
Mo (モリブデン) 1.10 - 1.50
V (バナジウム) 0.15 - 0.30
Si (シリコン) 0.20 - 0.50
Mn (マンガン) 0.20 - 0.50
P (リン) ≤ 0.030
S (硫黄) ≤ 0.030

H11の主な合金元素は重要な役割を果たします：
- クロムは硬化性を高め、酸化への抵抗を提供します。
- モリブデンは高温強度と安定性に寄与します。
- バナジウムは微細構造を精練し、耐摩耗性を向上させます。

機械的特性

特性 状態/テンパー テスト温度 典型的な値/範囲 (メトリック) 典型的な値/範囲 (インペリアル) 試験方法の基準
引張強度 焼入れ & 焼戻し 室温 1,200 - 1,400 MPa 174 - 203 ksi ASTM E8
降伏強度 (0.2%オフセット) 焼入れ & 焼戻し 室温 1,050 - 1,250 MPa 152 - 181 ksi ASTM E8
伸び 焼入れ & 焼戻し 室温 10 - 15% 10 - 15% ASTM E8
硬度 焼入れ & 焼戻し 室温 48 - 54 HRC 48 - 54 HRC ASTM E18
衝撃強度 焼入れ & 焼戻し -20 °C 20 - 30 J 15 - 22 ft-lbf ASTM E23

高い引張強度と降伏強度、良好な衝撃抵抗の組み合わせにより、H11は高い機械的負荷と構造的堅牢性が要求される用途に適しています。その靭性により、衝撃に耐え、亀裂を避けることができるため、熱加工用途では特に重要です。

物理的特性

特性 状態/温度 値 (メトリック) 値 (インペリアル)
密度 室温 7.85 g/cm³ 0.284 lb/in³
融点 - 1,400 - 1,500 °C 2,552 - 2,732 °F
熱伝導率 室温 25 W/m·K 14.5 BTU·in/h·ft²·°F
比熱容量 室温 460 J/kg·K 0.11 BTU/lb·°F
熱膨張係数 室温 11.5 x 10⁻⁶ /K 6.4 x 10⁻⁶ /°F

熱伝導率や融点などの主要な物理的特性は、H11の用途にとって重要です。高い融点は、高温での構造的完全性を維持できる一方、良好な熱伝導率は熱加工プロセス中の熱放散を助けます。

耐食性

腐食性物質 濃度 (%) 温度 (°C) 耐性評価 備考
塩化物 3-5 25-60 普通 ピッティング腐食のリスク
硫酸 10-20 25-50 悪い 推奨されません
酢酸 5-10 25-60 普通 SCCに敏感

H11工具鋼は、特に塩化物や弱酸に対して中程度の耐食性を示します。しかし、硫酸の高濃度環境には推奨されず、腐食の感受性があります。304や316などのステンレス鋼と比較して、H11の耐食性はかなり低く、腐食性物質にさらされるアプリケーションには適していません。

耐熱性

特性/限界 温度 (°C) 温度 (°F) 備考
最大連続使用温度 540 1,004 熱加工用途に適します
最大間欠使用温度 600 1,112 短期的な露出のみ
スケーリング温度 650 1,202 この温度を超えると酸化のリスク

H11は高温で硬度と靭性を維持するため、熱加工用途に理想的です。しかし、600 °C (1,112 °F)を超える温度に長期間さらされると、酸化やスケーリングが発生し、その性能が損なわれる可能性があります。

加工特性

溶接性

溶接プロセス 推奨フィラー金属 (AWS分類) 典型的なシールドガス/フラックス 備考
TIG ER80S-B2 アルゴン 予熱を推奨
MIG ER80S-B2 アルゴン/CO2混合 溶接後の熱処理が必要

H11は亀裂の感受性があるため、通常は溶接を推奨されません。溶接が必要な場合、予熱と溶接後の熱処理がストレスを解放し、熱影響部の硬化を防ぐために不可欠です。

切削性

切削パラメータ H11 AISI 1212 備考/ヒント
相対切削性指数 60% 100% H11は加工が難しいです
典型的な切削速度 (旋削) 20-30 m/min 40-60 m/min 最良の結果を得るためにカーバイド工具を使用してください

H11は中程度の切削性を持ち、通常は切削速度が遅く、特別な工具が必要です。適切な冷却と潤滑は、工具の摩耗を防ぎ、寸法精度を維持するために重要です。

成形性

H11は特に成形性が優れているわけではありません。硬度のため冷間成形は難しく、熱成形はより実行可能ですが、作業硬化を避けるために注意が必要であり、亀裂を引き起こす可能性があります。

熱処理

処理プロセス 温度範囲 (°C/°F) 典型的な浸漬時間 冷却方法 主な目的 / 期待される結果
アニール 800 - 850 / 1,472 - 1,562 2-4 時間 空気 硬度を下げ、切削性を改善する
焼入れ 1,000 - 1,050 / 1,832 - 1,922 30-60 分 油/水 希望の硬度を達成する
焼戻し 500 - 600 / 932 - 1,112 1-2 時間 空気 脆さを減少させ、靭性を向上させる

H11の熱処理プロセスには、オーステナイト化、焼入れ、焼戻しが含まれます。これらのプロセスにより、鋼の硬度と靭性を向上させる細かいマルテンサイト構造が得られます。

典型的な用途と最終利用

産業/分野 具体的な用途の例 この用途で利用される鋼の主要特性 選択の理由 (簡潔に)
自動車 ダイキャスティング 高靭性、耐摩耗性 大量生産に最適
航空宇宙 鍛造ダイ 高温での硬度維持 構造的完全性に重要
製造業 熱間スタンピング工具 優れた熱安定性 熱下での効率的な操作

他の用途には：
- 押出しダイ
- 熱間せん断刃
- プラスチック射出用金型

H11は高温や機械的応力に耐える能力があるため、これらの用途に選ばれています。製造プロセスでの耐久性と信頼性を確保します。

重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察

特徴/特性 H11 AISI D2 AISI O1 簡潔な長所/短所またはトレードオフのメモ
主要機械的特性 高靭性 優れた耐摩耗性 良好な切削性 H11はD2よりも靭性が高いが耐摩耗性は劣る
主要な耐食性の側面 中程度の抵抗 悪い 普通 H11は熱加工用途により適しています
溶接性 悪い 普通 良好 H11は溶接時に特別な注意が必要です
切削性 中程度 良好 優れている H11は加工が難しいです
概算相対コスト 中程度 高い 低い コストの考慮が選択に影響を与える可能性があります
典型的な供給状況 一般的 あまり一般的ではない 一般的 供給状況はプロジェクトのタイムラインに影響を与える可能性があります

H11を選択する際は、コスト効果、供給状況、および特定の用途要件などの要因を考慮してください。H11は熱加工用途に優れた性能を提供しますが、耐食性と溶接性の限界により、D2やO1といった代替品との慎重な評価が必要な場合があります。

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    DX51Dスチールは、主に低炭素微鋼として分類される亜鉛メッキ鋼の広く認識されたグレードです。その優れた成形性と溶接性に特徴づけられ、特に自動車や建設業界においてさまざまな用途で人気の選択肢となっています。DX51Dの主な合金元素には、一般的に炭素（C）含有量が0.2％未満の鉄（Fe）と、微量のマンガン（Mn）、リン（P）、硫黄（S）が含まれます。スチールを亜鉛（Zn）でコーティングする亜鉛メッキプロセスは、その耐腐食性を大幅に向上させます。 包括的な概要 DX51Dスチールは、良好な機械的特性と耐腐食性を要求される用途で主に使用されます。その低炭素含有量は、優れた延性と成形性に寄与し、容易に形状を変えたり溶接したりすることが可能です。亜鉛メッキプロセスは、スチールを錆から保護するだけでなく、見た目にも機能的にも美しい滑らかな表面仕上げを提供します。 DX51Dスチールの利点： - 耐腐食性：亜鉛コーティングが環境要因から保護バリアを提供します。 - 成形性：低い炭素含有量により、容易に形状変更や曲げが可能です。 - 溶接性：標準的な方法を使用して溶接することができ、さまざまな用途に対応可能です。 DX51Dスチールの制限： - 強度：高炭素鋼と比較すると、DX51Dは高い強度を必要とする用途には適していない可能性があります。 - 温度感度：高温での性能が劣化する可能性があり、高温環境での使用が制限されます。 歴史的に、DX51Dは軽量構造の開発において重要な役割を果たしてきました。特に自動車セクターでは、燃費効率のために重さの削減が重要です。 別名、規格、および同等物 標準組織 指定/グレード 出身国/地域 ノート/備考 EN DX51D ヨーロッパ ASTM A653の最も近い同等品 ASTM A653 アメリカ 微小な成分の違い...

    DX51D鋼：特性と主要用途の概要

    DX51Dスチールは、主に低炭素微鋼として分類される亜鉛メッキ鋼の広く認識されたグレードです。その優れた成形性と溶接性に特徴づけられ、特に自動車や建設業界においてさまざまな用途で人気の選択肢となっています。DX51Dの主な合金元素には、一般的に炭素（C）含有量が0.2％未満の鉄（Fe）と、微量のマンガン（Mn）、リン（P）、硫黄（S）が含まれます。スチールを亜鉛（Zn）でコーティングする亜鉛メッキプロセスは、その耐腐食性を大幅に向上させます。 包括的な概要 DX51Dスチールは、良好な機械的特性と耐腐食性を要求される用途で主に使用されます。その低炭素含有量は、優れた延性と成形性に寄与し、容易に形状を変えたり溶接したりすることが可能です。亜鉛メッキプロセスは、スチールを錆から保護するだけでなく、見た目にも機能的にも美しい滑らかな表面仕上げを提供します。 DX51Dスチールの利点： - 耐腐食性：亜鉛コーティングが環境要因から保護バリアを提供します。 - 成形性：低い炭素含有量により、容易に形状変更や曲げが可能です。 - 溶接性：標準的な方法を使用して溶接することができ、さまざまな用途に対応可能です。 DX51Dスチールの制限： - 強度：高炭素鋼と比較すると、DX51Dは高い強度を必要とする用途には適していない可能性があります。 - 温度感度：高温での性能が劣化する可能性があり、高温環境での使用が制限されます。 歴史的に、DX51Dは軽量構造の開発において重要な役割を果たしてきました。特に自動車セクターでは、燃費効率のために重さの削減が重要です。 別名、規格、および同等物 標準組織 指定/グレード 出身国/地域 ノート/備考 EN DX51D ヨーロッパ ASTM A653の最も近い同等品 ASTM A653 アメリカ 微小な成分の違い...

  • デュアルフェーズ鋼：特性と主要な用途

    二相鋼（DP鋼）は、その独特の微細構造によって特徴づけられる高度な高強度鋼の一種であり、柔らかいフェライト相と硬いマルテンサイト相の混合から成り立っています。この組み合わせは、強度、延性、および成形性の優れたバランスを提供し、二相鋼は特に自動車および構造用途に適しています。二相鋼における主な合金元素は通常、炭素、マンガン、およびシリコンを含み、これらは材料の機械的特性および全体的な性能を向上させる上で重要な役割を果たします。 包括的な概要 二相鋼は低合金鋼に分類され、制御された加工技術を通じて二相微細構造を達成するように特別に設計されています。主な合金元素は次の通りです： 炭素（C）: 固溶体強化とマルテンサイトの形成を通じて強度と硬度を向上させます。 マンガン（Mn）: 硬化能力を向上させ、マルテンサイト相の形成に寄与します。 シリコン（Si）: 脱酸剤として機能し、フェライト相の強度を改善することができます。 二相鋼の最も重要な特性は次の通りです： 高い強度対重量比: 相の組み合わせにより、高い引張強度を維持しながら軽量性を確保します。 優れた延性: フェライト相は良好な伸びと成形性を提供し、複雑な形状に適しています。 優れた疲労抵抗性: 微細構造はストレスを分散させ、疲労性能を向上させます。 利点: - エネルギー吸収能力による自動車用途での衝突安全性の向上。 - 複雑な形状を製造するための成形性の向上。 - 高い強度により薄い断面が可能になり、重量および材料コストを削減します。 制限事項: - マルテンサイトの存在により、他の鋼種と比較して溶接性が限定されています。 - 適切に処理されない場合、低温での靭性が低下する可能性があります。 二相鋼は自動車産業で非常に重要な役割を果たしており、特にシャシーやボディ構造のような高強度および安全性を必要とするコンポーネントに使用されています。その歴史的な重要性は、安全性を損なうことのない軽量材料への需要に応じて開発されたことにあります。 代替名、規格、及び同等品...

    デュアルフェーズ鋼：特性と主要な用途

    二相鋼（DP鋼）は、その独特の微細構造によって特徴づけられる高度な高強度鋼の一種であり、柔らかいフェライト相と硬いマルテンサイト相の混合から成り立っています。この組み合わせは、強度、延性、および成形性の優れたバランスを提供し、二相鋼は特に自動車および構造用途に適しています。二相鋼における主な合金元素は通常、炭素、マンガン、およびシリコンを含み、これらは材料の機械的特性および全体的な性能を向上させる上で重要な役割を果たします。 包括的な概要 二相鋼は低合金鋼に分類され、制御された加工技術を通じて二相微細構造を達成するように特別に設計されています。主な合金元素は次の通りです： 炭素（C）: 固溶体強化とマルテンサイトの形成を通じて強度と硬度を向上させます。 マンガン（Mn）: 硬化能力を向上させ、マルテンサイト相の形成に寄与します。 シリコン（Si）: 脱酸剤として機能し、フェライト相の強度を改善することができます。 二相鋼の最も重要な特性は次の通りです： 高い強度対重量比: 相の組み合わせにより、高い引張強度を維持しながら軽量性を確保します。 優れた延性: フェライト相は良好な伸びと成形性を提供し、複雑な形状に適しています。 優れた疲労抵抗性: 微細構造はストレスを分散させ、疲労性能を向上させます。 利点: - エネルギー吸収能力による自動車用途での衝突安全性の向上。 - 複雑な形状を製造するための成形性の向上。 - 高い強度により薄い断面が可能になり、重量および材料コストを削減します。 制限事項: - マルテンサイトの存在により、他の鋼種と比較して溶接性が限定されています。 - 適切に処理されない場合、低温での靭性が低下する可能性があります。 二相鋼は自動車産業で非常に重要な役割を果たしており、特にシャシーやボディ構造のような高強度および安全性を必要とするコンポーネントに使用されています。その歴史的な重要性は、安全性を損なうことのない軽量材料への需要に応じて開発されたことにあります。 代替名、規格、及び同等品...

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