H13ツールスチール：特性と主要な用途

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H13ツール鋼は、優れた靭性、耐摩耗性、高温耐性で知られる高性能ツール鋼です。ホットワークツール鋼として分類されるH13は、主にクロム、モリブデン、およびバナジウムを合金成分としており、これらがその特有の特性に寄与しています。クロム含有量は、硬化性と耐腐食性を向上させ、モリブデンは高温での強度と靭性を改善します。バナジウムは、粒構造を精緻化し、耐摩耗性を向上させるために添加されています。

包括的概要

H13ツール鋼は、高い強度と熱疲労に対する耐性が必要とされる用途で広く使用されています。高温での硬度と靭性を維持できるため、ダイキャスティングや鍛造などのホットワーク用途に理想的です。この鋼の優れた熱伝導性と熱による軟化への耐性は、厳しい環境での性能に寄与しています。

利点:
- 高靭性: H13は優れた靭性を示し、熱サイクル中のひび割れのリスクを低下させます。
- 耐摩耗性: 合金成分は優れた耐摩耗性を提供し、高衝撃用途に適しています。
- 耐熱性: H13は高温での硬度と強度を維持し、ホットワーク工具に理想的です。

制限:
- 耐腐食性: H13はある程度の耐腐食性を持ちますが、非常に腐食性の高い環境ではステンレス鋼ほど効果的ではありません。
- 加工性: H13は硬度が高いため、特別な工具や技術を必要とするため、加工が難しいことがあります。

歴史的に、H13はツール鋼市場の主流であり、自動車、航空宇宙、製造業など様々な業界での用途があります。その汎用性と性能は、多くのエンジニアや製造業者に選ばれる理由となっています。

別名、規格、および等価物

標準機関 指定/グレード 原産国/地域 ノート/備考
UNS T20813 USA AISI H13の最も近い等価物
AISI/SAE H13 USA 一般的に使用される指定
ASTM A681 USA ホットワークツール鋼の規格
EN 1.2344 ヨーロッパ ヨーロッパにおける等価グレード
DIN X40CrMoV5-1 ドイツ わずかな組成の違い
JIS SKD61 日本 類似の特性、しばしば相互に使用される
GB 4Cr5MoSiV1 中国 わずかな変動を伴う等価

H13は、D2やS7などの他のツール鋼と比較されることが多く、異なる耐摩耗性や靭性の特性を持つ場合があります。これらの微妙な違いを理解することは、特定の用途に適したグレードを選択するために重要です。

主な特性

化学組成

元素 (記号と名称) 割合範囲 (%)
C (炭素) 0.32 - 0.45
Cr (クロム) 4.75 - 5.50
Mo (モリブデン) 1.10 - 1.75
V (バナジウム) 0.80 - 1.20
Si (シリコン) 0.80 - 1.20
Mn (マンガン) 0.20 - 0.60
P (リン) ≤ 0.03
S (硫黄) ≤ 0.03

H13の主要な合金成分は重要な役割を果たします:
- クロム: 硬化性と耐腐食性を向上させます。
- モリブデン: 高温での強度と靭性を改善します。
- バナジウム: 粒構造を精緻化し、耐摩耗性を向上させます。

機械的特性

特性 状態/温度 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) 試験方法の参照規格
引張強度 焼き入れ & 焼きなまし 室温 1,700 - 2,100 MPa 247 - 304 ksi ASTM E8
降伏強度 (0.2%オフセット) 焼き入れ & 焼きなまし 室温 1,500 - 1,800 MPa 218 - 261 ksi ASTM E8
伸び 焼き入れ & 焼きなまし 室温 10 - 15% 10 - 15% ASTM E8
硬度 (HRC) 焼き入れ & 焼きなまし 室温 48 - 54 HRC 48 - 54 HRC ASTM E18
衝撃強度 焼き入れ & 焼きなまし -20 °C 20 - 30 J 15 - 22 ft-lbf ASTM E23

高い引張強度と降伏強度、加えて良好な伸びの組み合わせにより、H13は重要な機械的荷重を受け、構造的整合性が要求される用途に適しています。

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/範囲 - 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
電気抵抗率 室温 0.0005 Ω·m 0.0003 Ω·in
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重要な物理的特性は、高温を伴う用途において重要であり、H13が構造的整合性を失うことなく効果的に機能できることを保証します。

耐腐食性

腐食性物質 濃度 (%) 温度 (°C) 耐性評価 ノート
塩素化合物 5 - 10 25 - 60 普通 点腐食のリスク
硫酸 10 - 30 25 - 50 低い 推奨されません
酢酸 5 - 20 25 - 60 普通 SCCに対して感受性があります
大気中 - - 良好 中程度の抵抗

H13ツール鋼は中程度の耐腐食性を示し、特定の環境には適していますが、非常に腐食性の高い用途には理想的ではありません。304や316などのステンレス鋼と比較すると、H13は点腐食や応力腐食割れに対する耐性が低いため、特定の用途での使用が制限される可能性があります。

耐熱性

特性/限界 温度 (°C) 温度 (°F) 備考
最大連続使用温度 500 932 長期間の曝露に適しています
最大間欠使用温度 600 1,112 劣化なしの短期間の曝露
スケーリング温度 700 1,292 この温度を超えると酸化のリスクがあります
クリープ強度の考慮事項 400 752 この温度を超えると劣化が始まります

H13は高温下でも機械的特性を維持し、ホットワーク用途に適しています。ただし、酸化や劣化を引き起こす可能性のあるスケーリング限界を超える温度への長期曝露を避けるよう注意が必要です。

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 ノート
MIG ER80S-D2 アルゴン + CO2混合 予熱推奨
TIG ER80S-D2 アルゴン 溶接後の熱処理
スティック E7018 - 予熱が必要

H13は溶接可能ですが、ひび割れを避けるためには注意が必要です。応力を解消し、整合性を確保するために、予熱および溶接後の熱処理が推奨されます。

加工性

加工パラメータ H13 AISI 1212 ノート/ヒント
相対加工可能性指数 60% 100% 特別な工具が必要です
典型的な切削速度 (旋削) 30 - 50 m/min 80 - 120 m/min 最良の結果を得るためにカーバイドツールを使用する

H13は低合金鋼よりも加工が難しく、最適な結果を得るためには切削速度や工具の選択に細心の注意が必要です。

成形性

H13は硬度のため、冷間成形には特に適していません。熱間成形プロセスが好まれ、ひび割れなくより良い変形を可能にします。この鋼は作業硬化を示し、冷間成形作業を複雑にする可能性があります。

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 1 - 2時間 空気 硬度を下げ、加工性を向上させます
焼き入れ 1,000 - 1,050 / 1,832 - 1,922 30 - 60分 オイル 高硬度を達成する
焼きなまし 500 - 600 / 932 - 1,112 1 - 2時間 空気 脆さを減少させ、靭性を高めます

熱処理プロセスはH13の微細構造に大きな影響を与え、オーステナイトからマルテンサイトに転移し、硬度と耐摩耗性を向上させます。

典型的な用途と最終用途

業界/セクター 特定の適用例 この適用における鋼の主要特性 選択理由
自動車 ダイキャスティング 高靭性、耐摩耗性 高いストレス下での耐久性
航空宇宙 鍛造金型 耐熱性、高温における強度 極端な条件下での性能
製造業 ホットスタンピングツール 熱疲労耐性 生産におけるツールの長寿命

他の用途には:
- 射出成形金型
- 押出金型
- 金属成形工具

H13は、高温と機械的応力に耐える能力により、これらの用途に選ばれ、長寿命と生産プロセスでの信頼性を保証しています。

重要な考慮事項、選択基準、およびさらなる洞察

特性/属性 H13 D2 S7 簡潔な利点/欠点またはトレードオフのノート
主な機械的特性 高靭性 高耐摩耗性 高衝撃耐性 H13は靭性と耐摩耗性のバランスを提供します
主な腐食面 普通 低い 普通 H13は腐食の少ない環境により適しています
溶接性 中程度 低い 普通 H13は慎重な溶接が必要です
加工性 難しい 中程度 良好 H13は特別な工具が必要です
成形性 低い 普通 良好 H13は他の選択肢より成形しにくいです
相対コストの概算 中程度 低い 中程度 コストは市場の状況により変動します
典型的な入手可能性 一般的 一般的 あまり一般的ではない H13は様々な形状で広く入手可能です

H13を選択する場合、そのパフォーマンス特性を具体的な用途要求と関連付けて検討してください。優れた靭性と耐熱性を提供する一方で、その加工性や耐腐食性が特定の環境での使用に制限を与えることがあります。これらのトレードオフを理解することは、エンジニアリング用途における材料選定を最適化するために不可欠です。

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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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