SKD61とは
SKD61とは、JIS (日本産業規格) に規定された金型用工具鋼の一種です。
高温下での強度や耐熱性に優れており、金型、プレス成形、プラスチック成形、熱間鍛造などの用途に適しています。クロム、モリブデン、バナジウムを含む合金鋼であり、高温での酸化や熱衝撃に対して非常に強い耐性があるのが特徴です。硬度や耐摩耗性にも優れており、長期間使用される金型や成形用具に適していて、熱処理を施すことで硬度や耐熱性を調整できます。
SKD61の使用用途
1. 金型
プラスチック射出成形用金型、圧延用ロール金型、ホットスタンピング用金型、ホットプレス用金型、鍛造用金型などに用いられます。
圧延用ロール金型とは、金属材料を圧延する際に使用されるロール金型のことです。ホットスタンピング用金型は、高張力鋼板を加工する際に使用される金型のことです。ホットスタンピングとは、高温での加熱と急激な冷却を利用して、高張力鋼板を硬化させる技術であり、高い強度と軽量化を実現できます。ホットスタンピング用金型は、高温での使用に耐えるように設計されており、SKD61などの耐熱性に優れた工具鋼が使用されることが一般的です。
ホットプレス用金型は、高温下で材料を加工する際に使用される金型のことです。ホットプレスとは、金属やセラミックスなどの高温素材を成形する加工技術のことで、高精度な成形が求められる部品の製造に利用されます。ホットプレス用金型は高温での使用に耐えるように設計されており、SKD61などの耐熱性に優れた工具鋼が使用されることが一般的です。
2. プレス成形用具
SKD61は以下の部品の成形に使用されます。
- 自動車部品
車体やエンジン部品、サスペンション、ブレーキなど - 家電製品
テレビやエアコン、冷蔵庫、洗濯機などの部品 - スマートフォン・タブレット端末
端末のケースや部品など - 建築資材
ドアや窓、壁材、床材など - 食品容器
缶、ボトル、トレイ、蓋など
3. プラスチック成形用具
SKD61は、以下の部品の成形に使用されます。
- 家電製品
テレビやエアコン、冷蔵庫、洗濯機などのプラスチック部品など - 自動車部品
ダッシュボード、バンパー、ドアパネル、インテリアパーツなど - 医療用具
シリンジ、血液透析器、医療器具など - スポーツ用品
スキーブーツ、ヘルメット、サングラスなど - 食品容器
飲料ボトル、容器、蓋、トレイなど
4. 熱間鍛造用具
以下の部品を作る際に、熱間鍛造用具に使用されます。
- 自動車部品
シャシーパーツ、サスペンション、エンジン部品など - 鉄道車両部品
ボギーアーム、ブレーキ部品、軸箱など - 船舶部品
プロペラ軸、舵、ボールバルブなど - 航空機部品
主翼、エンジン部品、ランディングギアなど - 建築資材
橋脚、橋桁、鉄骨など
5. その他
SKD61はディーゼルエンジンのピストンピン、破砕機や粉砕機の刃物などにも使用されます。
SKD61の性質
1. SKD61の化学組成
- 炭素 (C) : 0.35%～0.42%
- シリコン (Si) : 0.80%～1.20%
- マンガン (Mn) : 0.25%～0.50%
- リン (P) : 0.030%以下
- 硫黄 (S) : 0.020%以下
- クロム (Cr) : 4.80%～5.50%
- モリブデン (Mo) : 1.00%～1.50%
- バナジウム (V) : 0.80%～1.15%
2. 耐摩耗性
SKD61は耐摩耗性が高く、長期間使用しても劣化が少ない材料です。SKD61は主にクロム、モリブデン、バナジウム、シリコンなどの合金元素を含む、鉄と炭素を主成分とした合金です。
クロムは、鋼材の硬さや耐摩耗性を向上させ、耐腐食性を高め、また酸化被膜を形成し、表面を保護できます。モリブデンは、鋼材をより硬くし、耐疲労性や耐衝撃性も向上させる効果があります。バナジウムは、鋼材の硬さや強度を増し、また鋼材中の粒子の微細化にも効果がある元素です。よってSKD61の鋼質は非常に硬く、剛性があり、表面の耐摩耗性が高くなります。シリコンは、鋼材中の炭素の析出を防ぐ効果があり、鋼材の硬さや強度を向上させます。また鋼材中に微細な気泡を形成しないため、加工時に発生する欠陥を防げるのも特徴です。
3. 耐熱性
SKD61は、高温に強く熱処理後にも耐熱性が向上します。
SKD61は、クロム、モリブデン、バナジウム、シリコンなどを含む鉄と炭素の合金であるため、高温下でも強度を維持できます。特に炭素の含有量が少ないため、高温になっても鋼材内部で炭素が析出することが少なく、強度の低下を抑えられます。
また、熱処理によって耐熱性が向上します。熱処理とは鋼材を高温で加熱して急冷することで、鋼材中の微細な組織を変化できます。SKD61は焼入れにより結晶粒の微細化や炭素の固溶化を促進し鋼材の耐熱性が向上し、高温下でも変形や破損を抑えられます。
4. 耐腐食性
SKD61は耐腐食性が良く水や化学薬品などにも強いです。
SKD61が含む合金元素 (クロム、モリブデン、バナジウムなど) は、鋼材の表面に酸化被膜を形成し、腐食や化学反応を抑制します。特にクロムは酸化被膜を形成することで、腐食や化学反応から鋼材を保護します。モリブデンやバナジウムも同様の効果を持つ元素です。表面には微細な結晶粒子が均等に分布しているため、腐食や化学反応が起こりにくい状態になっています。
5. 強度、硬度
SKD61は鋼材としての強度や硬度が高いです。SKD61に含まれているクロム、モリブデン、バナジウム、シリコンなどの合金元素は、鋼材の強度や硬度を高めます。特にクロムは硬さを高め、バナジウムは強度を高め、モリブデンは耐摩耗性を向上させます。
5. 高温下での酸化や熱衝撃への耐性
SKD61は、高温下での酸化や熱衝撃に対して非常に強い耐性を持ちます。SKD61に含まれるクロムは酸化に対して非常に耐性がある元素です。クロムは表面に酸化皮膜を形成して鋼材を保護します。
またSKD61に含まれるモリブデンにより、高温下での熱衝撃にも耐性を持たせることも特徴の1つです。SKD61に含まれる炭素により高温下での強度を保持しやすく、熱衝撃に対しても耐性を持ちます。さらに適切な熱処理によって、鋼材の組織を微調整することで高温下での耐性を向上できます。
切削工具の選び方
SKD61を切削するためには、適切な切削工具を選定する必要があります。切削工具の材質や形状、刃数、刃先角度、コーティングの有無などが加工効率や品質に影響を与えます。また、加工時には適切な冷却や潤滑を行うことも重要です。
SKD61のその他情報
SKD61の加工条件について
SKD61は高硬度であるため、切削や研削加工において摩擦熱が発生しやすく、加工性が悪い材料です。SKD61の加工条件には以下のような注意点があります。
1. 切削速度の設定
SKD61を切削する場合、高速で回転する切削工具によって金属が削り取られ際に摩擦熱が発生して材料が軟化するため、切削速度を適切に設定する必要があります。切削速度が速すぎると、材料が過剰に熱されて変質する恐れがあります。一方、切削速度が遅すぎると材料に過剰な力がかかり、刃先がすり減る恐れがあるため注意が必要です。
2. 切削深さの設定
切削深さは切削工具が材料に負荷をかける深さを示します。SKD61は硬度が高いため、適切な切削深さを設定する必要があります。切削深さが浅すぎると加工時間が長くなり、生産性が低下することが問題です。一方、切削深さが深すぎると材料に過剰な力がかかり刃先の摩耗が激しくなるため、切削性が低下するのが問題です。
3. 切削量の設定
切削量は一度に切削する金属の量のことです。SKD61は硬度が高いため、適切な切削量を設定する必要があります。切削量が少なすぎると、加工時間が長くなり、生産性が低下する一方、切削量が多すぎると、材料に過剰な力がかかり、刃先の摩耗が激しくなるため、切削性が低下します。