スタンピング金型を作るのに適した材料は何ですか?

スタンピング金型に使用できる材料は、合金工具鋼、高速度鋼、亜鉛基合金、炭素工具鋼、鋼結合超硬合金、超硬合金、ポリマー材料など、多岐にわたります。では、スタンピング部品メーカーにとってより適した、そしてより一般的な材料はどれでしょうか？見ていきましょう。

現在、スタンピング金型の製造に使用されている材料のほとんどは主に鋼です。

1. 炭素工具鋼

スタンピング金型に最も広く使用されている炭素工具鋼はT8A、T10Aなどであり、加工性能が良く、価格が安いという特徴がありますが、焼入れ性が低く、赤硬度、熱処理変形が大きく、支持力が低いという特徴があります。

2. 高速度鋼

高速度鋼は、金型用鋼の中で最も高い硬度、耐摩耗性、圧縮強度を有し、高い支持力を有します。プレス金型では、タングステン含有量が少ないW18Cr4V（コード8-4-1）やW6Mo5Cr4V2（コード6-5-4-2、日本の鋼種SKH51、アメリカの鋼種M2）が一般的に使用されています。また、靭性を向上させるために開発された鋼種もあります。炭素量を低減し、バナジウム量を低減した高速度鋼6W6Mo5Cr4V（コード6W6、低炭素鋼M2）も使用されています。

3. 高炭素中クロム工具鋼

プレス金型に使用される高炭素中クロム工具鋼には、Cr4W2MoV、Cr6WV​​、Cr5MoVなどがあり、クロム含有量が低く、共晶炭化物が少なく、炭化物分布が均一で、熱処理変形が小さく、焼入れ性に優れています。寸法安定性も良好です。炭化物偏析が比較的激しい高炭素高クロム鋼と比較して、これらの特性が向上しています。

4. 高炭素・高クロム工具鋼

一般的に使用される高炭素・高クロム工具鋼はCr12、Cr12MoV、Cr12Mo1V1（コードD2）であり、焼入れ性、焼入性、耐摩耗性に優れ、熱処理変形が非常に小さく、高速度鋼に次ぐ性能を誇ります。しかし、炭化物の偏析が著しく、炭化物の不均一性を低減して性能を向上させるには、繰り返しの据え込み加工（軸方向据え込み加工、ラジアル引抜き加工）と鍛造加工が必要です。

5. 低合金鋼

低合金工具鋼は、炭素工具鋼をベースに適量の合金元素を添加した鋼種です。炭素工具鋼と比較して、焼入れ変形や割れが発生しにくく、鋼の焼入れ性が向上し、耐摩耗性にも優れています。プレス金型の製造に使用される低合金鋼には、CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV（コードCH-1）、6CrNiSiMnMoV（コードGD）などがあります。

6. 基本的な鋼材

高速度鋼の基本組成に微量の元素を添加し、炭素含有量を適切に増減することで、鋼の性能を向上させます。このような鋼種は総称してベース鋼と呼ばれます。ベース鋼は高速度鋼の特性に加え、一定の耐摩耗性と硬度を有し、疲労強度と靭性は高速度鋼よりも優れています。プレス金型によく使用されるベース鋼には、6Cr4W3Mo2VNb（コード65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（コードLD）、5Cr4Mo3SiMnVAl（コード012AL）などがあります。

7. 超硬合金と鋼結合超硬合金

超硬合金は他の金型鋼に比べて硬度と耐摩耗性に優れていますが、曲げ強度と靭性は劣ります。金型に使用される超硬合金はタングステンとコバルトです。衝撃に強く耐摩耗性に優れた金型には、コバルト含有量の低い超硬合金を選択できます。衝撃に強い金型には、コバルト含有量の高い超硬合金を選択できます。

スチールボンド超硬合金は、鉄粉に少量の合金元素粉末（クロム、モリブデン、タングステン、バナジウムなど）を結合剤として加え、炭化チタンまたは炭化タングステンを硬質相として粉末冶金焼結して作られます。スチールボンド超硬合金の母材は鋼であり、靭性が悪く加工が難しいという超硬合金の欠点を克服し、切断、溶接、鍛造、熱処理が可能です。スチールボンド超硬合金には多量の炭化物が含まれています。硬度と耐摩耗性は超硬合金より低いですが、他の鋼種よりも高いです。焼入れ焼戻し後、硬度は68〜73HRCに達します。

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