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目前日期文章:20070828 (13)

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』


バナジウム - クロム - マンガン
Cr
Mo
一般特性
名称, 記号, 番号 クロム, Cr, 24
分類 遷移金属
, 周期, ブロック 6 (IVA), 4 , d
密度, 硬度 7150 kg·m−3, 8.5
単体の 銀白色
クロム
原子特性
原子量 51.9961 amu
原子半径 (計測値) 140 (166) pm
共有結合半径 127 pm
VDW半径 no data
電子配置 [Ar]3d5 4s1
電子殻 2, 8, 13, 1
酸化数酸化物 2, 3, 4, 6 (両性酸化物
結晶構造 体心立方構造
物理特性
固体 (反強磁性)
融点 2180 K
(1907 , 3465 °F)
沸点 2944 K
(2671 ℃, 4840 °F)
モル体積 7.23 × 10−3 m3·mol−1
気化熱 339.5 kJ·mol−1
融解熱 21.0 kJ·mol−1
蒸気圧 990 Pa (2180 K)
音の伝わる速さ 5940 m/s (293.15 K)
その他
クラーク数 0.02%
電気陰性度 1.66 (ポーリング
比熱容量 450 J·kg−1·K−1
導電率 7.74 × 106Ω
熱伝導率 93.9 W·m−1·K−1
イオン化エネルギー 第1: 652.9kJ·mol−1
第2: 1590.6 kJ·mol−1
第3: 2987 kJ·mol−1
第4: 4743 kJ·mol−1
第5: 6702 kJ·mol−1
第6: 8744.9 kJ·mol-1
(比較的)安定同位体
同位体 NA 半減期 DM DE/MeV DP
50Cr 4.345% 1.8×1017 εε 50Ti
51Cr {syn.} 27.7 ε
γ

0.320
51V
52Cr 83.789% 中性子28個で安定
53Cr 9.501% 中性子29個で安定
54Cr 2.365 中性子30個で安定
注記がない限り国際単位系使用及び標準状態下。


クロムChromium)は原子番号 24 の元素元素記号Crクロム族元素の一つ。銀白色の金属で、硬く、融点摂氏1903℃、沸点は摂氏2200℃(他に融点に関しては1857℃、沸点に関しては2670℃、2690℃という値がある)。常温、常圧で安定な結晶構造は、体心立方構造 (BCC)。表面はすぐさま酸化皮膜に覆われ不動態を形成するのでさびにくく、めっきによく用いられる(クロムめっき)。希塩酸希硫酸には溶けるが、濃硝酸王水など酸化力の強いには不動態をつくり反応しにくい。クロムに1%程度のマンガンを混ぜると反強磁性金属となる。

[編集] 歴史

1797年フランスルイ=ニコラ・ヴォークランによってシベリア産の紅鉛鉱(クロム酸鉛、PbCrO4)から発見され、酸化状態によってさまざまな色を呈することからギリシャ語のχρωμα(chrōma, 色)にちなんで命名された。ヴォークランはこの翌年(1798年ルビーが赤いこと、エメラルドが緑色であることについて、クロムが不純物として入っているためであることを発見した。

[編集] 用途

金属としての利用は、光沢があること、固いこと、耐食性があることを利用するクロムめっきとしての用途が大きい。また、鉄とニッケルと10.5%以上のクロムを含む合金(フェロクロム)はステンレス鋼と呼ぶ。ステンレス鋼ではクロムが不動態皮膜を形成するため、ほとんどを生じないので車両機械といった重工業製品から流し台包丁などの台所用品まで幅広い用途がある。

この金属は、日本国内において産業上重要性が高いものの地殻存在度が低く供給構造が脆弱である。日本では国内で消費する鉱物資源の多くを他国からの輸入で支えている実情から、万一の国際情勢の急変に対する安全保障策として国内消費量の最低60分を国家備蓄すると定められている。

[編集] 必須元素としてのクロム

インスリンが体内でレセプターと結合するのを助ける働きをしている耐糖因子を構成する材料となる3価のクロムが体内で不足すると、糖代謝の異常が起こり糖尿病の発症に至る可能性があることが明らかにされている。この方面の研究によって、人間にとって必須の栄養素であることがわかってきた。

一日の必要量は、50マイクログラム~200マイクログラム。クロムを多く含む食品は、ビール酵母レバーエビ、未精製の穀類豆類キノコ類黒胡椒などである。

もともと、クロムは体内に吸収されにくいミネラルであるが、穀物を精製するとクロムが大幅に失われてしまう問題が存在する。小麦粉の場合、精白すると98%のクロムが失われ、を精米すると92%のクロムが失われるとされている。

[編集] クロムの毒性

クロム単体および3価のクロムには毒性がない。ステンレスなどの工業製品として出回っている物の中に含まれているクロムは毒性を持たない。むしろ3価のクロムは人体にとって必須栄養素である。

かつては6価クロムをめっき用途として使うことが多かったが、6価のクロム化合物は極めて毒性が高いため、土壌汚染を起こすなどでしばしば問題視され、使われなくなってきている。また、4価のクロム化合物はWHOの下部機関IARCより発癌性があると(Type1)勧告されている。

[編集] RoHS規制物質としてのクロム

EU-RoHSにおいては6価クロムの 濃度を1000ppm以下に抑えること、中国版RoHSにおいては意図的添加、処理を対象としている。検出方法としてはジフェニルカルバジド法を用いる。 これは6価クロムが1,5-ジフェニルカルボノヒドラジドと酸性溶液中で反応してクロム‐ジフェニルカルバゾン錯体を形成することを利用したもので、紫外 可視分光光度計を用いて吸光度を測定し、濃度を求める。この際、共存元素(3価、5価バナジウム、6価モリブデン)の影響を受けるので注意が必要である。

[編集] クロムの化合物

[編集] 関連項目


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vanadio - cromo - manganese
Cr
Mo

Generalità
Nome, Simbolo, Numero atomico cromo, Cr, 24
Serie chimica metalli di transizione
Gruppo, Periodo, Blocco 6 (VIB), 4, d
Aspetto metallo argenteo
aspetto del cromo
Densità , Durezza 7140 kg/m3, 8,5
Proprietà atomiche
Peso atomico 51,9961 amu
Raggio atomico (calc.) 140 (166) pm
Raggio covalente 127 pm
Raggio di van der Waals nessun dato
Configurazione elettronica [Ar]3d54s1
e- per livello energetico 2, 8, 13, 1
Stati di ossidazione (Ossido) 6,3,2 (acido forte)
Proprietà fisiche
Stato della materia solido
anti-ferromagnetico
Punto di fusione 2130 K (1857°C)
Punto di ebollizione 2945 K (2672°C)
Struttura cristallina cubica a corpo centrato
Volume molare 7,23 × 10-6 m3/mol
Calore di vaporizzazione 344,3 kJ/mol
Calore di fusione 16,9 kJ/mol
Tensione di vapore 990 Pa a 2130 K
Velocità del suono 5940 m/s a 293.15 K
Varie
Elettronegatività 1,66 (scala di Pauling)
Calore specifico 450 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica 7,74 × 106/(m·ohm)
Conducibilità termica 93,7 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione 652,9 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione 1590,6 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione 2987 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione 4743 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione 6702 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione 8744.9 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP
50Cr sintetico >1,8 × 1017 anni ε ??? 50Ti
51Cr sintetico 27,7025 giorni ε 0,753 51V
52Cr 83,789% Cr è stabile con 28 neutroni
53Cr 9,501% Cr è stabile con 29 neutroni
54Cr 2,365% Cr è stabile con 30 neutroni

iso = isotopo
NA = abbondanza in natura
TD = tempo di dimezzamento
DM = modalità di decadimento
DE = energia di decadimento in MeV
DP = prodotto del decadimento

Il cromo è l'elemento chimico di numero atomico 24. Il suo simbolo è Cr.

Caratteristiche [modifica]

Il cromo è un metallo duro, lucido, color grigio acciaio; può essere facilmente lucidato, fonde con difficoltà ed è molto resistente alla corrosione.

Gli stati di ossidazione più comuni del cromo sono +2, +3 e +6, di cui +3 è il più stabile; stati +4 e +5 sono relativamente rari. I composti del cromo +6 (cromo esavalente) sono potenti ossidanti.


Applicazioni [modifica]

Uso del cromo:

  • In metallurgia, per conferire resistenza alla corrosione ed una finitura lucida:
    • come costituente per leghe resistenti al calore (grazie alla funzione protettiva dell'ossido Cr2O3), come nell'acciaio inox, nelle leghe per resistenze elettriche al Ni-Cr (80% Ni - 20% Cr) o Fe-Ni-Cr (con tenori massimi del 30%),
    • nella cromatura,
    • nell'alluminio anodizzato (literally turning the surface of aluminium into ruby).
  • Per smalti e vernici.
    • L'ossido di cromo (III) è un lucidante per metalli conosciuto come green rouge.
    • I sali di cromo colorano il vetro di verde smeraldo.
    • Il cromo è responsabile del colore rosso dei rubini, ed è usato nella produzione di rubini sintetici.
  • Come catalizzatore.
  • La Cromite si usa per fare impasti per la cottura dei mattoni.
  • Sali di cromo si usano nella conciatura del cuoio.
  • Il dicromato di potassio è un reagente chimico, usato nella pulitura della vetreria di laboratorio, ed è anche un agente titolante. Si usa anche come mordenzante per tinture per stoffa.
  • L'ossido di cromo (IV) (CrO2) si usa per fabbricare nastro magnetico: grazie alla maggiore coercitività rispetto al ferro, i nastri al cromo offrono prestazioni superiori.

Storia [modifica]

Nel 1761 Johann Gottlob Lehmann trovò un minerale color rosso-arancio nei monti Urali, che battezzò piombo rosso siberiano: erroneamente identificato come un composto di piombo con parti di selenio e ferro, il minerale era in realtà un cromato di piombo (PbCrO4).

Nel 1770 Peter Simon Pallas visitò lo stesso sito di Lehmann e rinvenne un altro "minerale di piombo" color rosso che poteva essere utilmente impiegato come pigmento per vernici. Questo uso del piombo rosso siberiano si sviluppò rapidamente; nello stesso periodo un colore giallo brillante ricavato dalla crocoite, un altro minerale di cromo, divenne molto di moda.

Nel 1797 Nicolas-Louis Vauquelin ricevette dei campioni di crocoite (un minerale del cromo); da questi fu capace di ricavare ossido di cromo (CrO3) mescolando la crocoite con acido idroclorico, e un anno più tardi scoprì che poteva ottenere cromo metallico riscaldando l'ossido in un letto di carbone. Fu anche in grado di rilevare tracce di cromo in alcune gemme preziose, come rubini e smeraldi.

Durante il XIX secolo il cromo fu usato principalmente per preparare vernici e pigmenti vari; oggi l'uso principale del cromo (85% del totale) è per leghe metalliche, con il resto diviso fra l'industria chimica, le fonderie e le fabbriche di laterizi. Il nome "cromo deriva dalla parola greca "chroma", che vuol dire "colore", a causa del gran numero di composti vivacemente colorati di tale elemento.

Ruolo biologico [modifica]

Il cromo trivalente è un oligonutriente essenziale, necessario per il corretto metabolismo degli zuccheri nel corpo umano: una carenza di cromo influenza la capacità dell'insulina di regolare il livello di glucosio nel sangue. Diversamente da altri oligominerali, non è stata trovata traccia di atomi di cromo in alcuna metalloproteina dotata di attività biologica: il ruolo del cromo nel metabolismo degli zuccheri resta dunque, per ora, un mistero.

Produzione [modifica]

Il cromo si estrae sotto forma di cromite (FeCr2O4): da questa, riscaldata in presenza di alluminio o silicio, si ottiene il cromo metallico commerciale. Circa metà della cromite estratta nel mondo viene dal Sudafrica. Altri produttori importanti sono il Kazakhistan, l'India e la Turchia. Esistono molti giacimenti vergini di cromite, ma sono concentrati quasi tutti in Kazakhistan e in Sudafrica. La produzione annua nel 2000 è stata di circa 15 milioni di tonnellate, convertita quasi tutta in 40 milioni di tonnellate di lega ferro-cromo con un valore approssimativo di mercato di 2 miliardi di euro.

I depositi di cromo nativo puro sono rari: la miniera Udachnaya in Russia ne produce piccole quantità. È una miniera di diamanti che sfrutta una vena di kimberlite, in cui l'ambiente riducente favorisce sia la crescita di diamanti che l'accumulo di cromo metallico puro.

Composti [modifica]

Il dicromato di potassio è un potente agente ossidante ed è il miglior composto disponibile per eliminare ogni possibile composto organico dai vetri di laboratorio. Il verde cromo è un ossido di cromo, Cr2O3 usato nelle vernici per miniature, modellismo e pittura su vetro. Il giallo cromo è un pigmento giallo brillante, PbCrO4, usato dai pittori.

L'acido cromico ha la struttura (ipotizzata) H2CrO4. Né l'acido cromico né l'acido dicromico sono presenti in natura, ma i loro anioni si possono ritrovare in una gran varietà di composti. Sia il triossido di cromo, CrO3 (l'anidride acida di cromo) che l'acido cromico propriamente detto sono venduti industrialmente come "acido cromico".

Isotopi [modifica]

In natura il cromo è composto di tre isotopi stabili; 52Cr, 53Cr e 54Cr. Il 52Cr è il più abbondante (abbondanza naturale 83.789%). Sono stati creati 19 radioisotopi, di cui i più stabili sono il 50Cr con emivita di oltre 1,8E17 anni e il 51Cr con 27,7025 giorni. Tutti gli altri isotopi sono molto radioattivi, con emivite di meno di un giorno e spesso di meno di un minuto. Il cromo ha 2 stati metastabili.

Il decadimento del 53Cr produce 53Mn. Il cromo quindi contiene di solito anche isotopi di manganese, e questo rende il sistema cromo-manganese uno strumento di indagine in geologia. I rapporti Mn/Cr confermano le prove fornite dal 26Al e dal 107Pd sulla storia degli inizi del sistema solare; variazioni del rapporto fra 53Cr/52Cr e Mn/Cr riscontrati in molti meteoriti indicano un rapporto iniziale 53Mn/55Mn tale per cui la loro struttura isotopica Mn-Cr deriva dal decadimento in situ di 53Mn in corpi planetari differenziati. Quindi il 53Cr fornisce prove ulteriori sui processi di nucleosintetici immediatamente seguenti la condensazione del sistema solare.

Il peso atomico degli isotopi di cromo va dalle 43 amu (43Cr) alle 67 amu (67Cr). Il principale modo di decadimento prima dell'isotopo più abbondante (52Cr) è la cattura elettronica, mentre il principale modo di decadimento dopo di esso è il decadimento beta.

Precauzioni [modifica]

Il cromo metallico e i composti del cromo trivalente non sono normalmente considerati pericolosi per la salute, ma i composti del cromo esavalente sono molto tossici se ingeriti: la dose letale di composti di cromo esavalente è di circa mezzo cucchiaino da tè. La maggior parte dei composti del cromo esavalente sono irritanti per gli occhi, la pelle e le mucose, ed una esposizione cronica ad essi può causare danni permanenti agli occhi, se non adeguatamente curati. Il cromo esavalente è un famoso agente carcinogeno per gli esseri umani.

Nel 1958 l'Organizzazione mondiale per la sanità consigliò una concentrazione massima ammissibile per il cromo esavalente di 0.05 milligrammi per litro nell'acqua potabile, sulla base di misure di salvaguardia per la salute. Tale raccomandazione è stata rivista molte volte, ma il valore fissato non è mai stato elevato.

Poiché molti composti del cromo sono stati e sono tuttora usati in colori, vernici e nella concia del cuoio, molti di essi si ritrovano oggi nel terreno e nelle falde acquifere in siti industriali abbandonati, che ora necessitano di decontaminazione e recupero ambientale.

Citazioni letterarie [modifica]

Citazioni cinematografiche [modifica]

Nel film "Erin Brokovic" con Julia Roberts, il cromo esavalente è indicato come agente altamente oncogeno.

Collegamenti esterni [modifica]

in inglese


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24 vanadiumkromiummangan
-

Cr

Mo

Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom kromium, Cr, 24
Seri kimia logam transisi
Golongan, Periode, Blok 6, 4, d
Penampilan perak metalik
Massa atom 51.9961(6) g/mol
Konfigurasi elektron [Ar] 3d5 4s1
Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 13, 1
Ciri-ciri fisik
Fase solid
Massa jenis (sekitar suhu kamar) 7.15 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur 6.3 g/cm³
Titik lebur 2180 K
(1907 °C, 3465 °F)
Titik didih 2944 K
(2671 °C, 4840 °F)
Kalor peleburan 21.0 kJ/mol
Kalor penguapan 339.5 kJ/mol
Kapasitas kalor (25 °C) 23.35 J/(mol·K)
Tekanan uap
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pada T/K 1656 1807 1991 2223 2530 2942
Ciri-ciri atom
Struktur kristal cubic body centered
Bilangan oksidasi 6, 4, 3, 2
(strongly acidic oxide)
Elektronegativitas 1.66 (skala Pauling)
Energi ionisasi
(detil)
ke-1: 652.9 kJ/mol
ke-2: 1590.6 kJ/mol
ke-3: 2987 kJ/mol
Jari-jari atom 140 pm
Jari-jari atom (terhitung) 166 pm
Jari-jari kovalen 127 pm
Lain-lain
Sifat magnetik AFM (rather: SDW)
Resistivitas listrik (20 °C) 125 nΩ·m
Konduktivitas termal (300 K) 93.9 W/(m·K)
Ekspansi termal (25 °C) 4.9 µm/(m·K)
Kecepatan suara (pada wujud kawat) (20 °C) 5940 m/s
Modulus Young 279 GPa
Modulus rigiditas 115 GPa
Modulus ruah 160 GPa
Nisbah Poisson 0.21
Skala kekerasan Mohs 8.5
Kekerasan Vickers 1060 MPa
Kekerasan Brinell 1120 MPa
Nomor CAS 7440-47-3
Isotop
iso NA waktu paruh DM DE (MeV) DP
50Cr syn > 1.8×1017y εε - 50Ti
51Cr syn 27.7025 d ε - 51V
γ 0.320 -
52Cr 83.789% Cr stabil dengan 28 neutron
53Cr 9.501% Cr stabil dengan 29 neutron
54Cr 2.365% Cr stabil dengan 30 neutron
Referensi

Kromium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cr dan nomor atom 24.

Kromium trivalen (Cr(III), atau Cr3+) diperlukan dalam jumlah kecil dalam metabolisme gula pada manusia. Kekurangan kromium trivalen dapat menyebabkan penyakit yang disebut penyakit kekurangan kromium (chromium deficiency).


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24 vanádiumkrómmangán
Általános
Név, vegyjel, rendszám króm, Cr, 24
Elemi sorozat átmeneti fémek
Csoport, periódus, mező 6, 4, d
Megjelenés ezüstös fém
Atomtömeg 51,9961(6) g/mol
Elektronszerkezet [Ar] 3d5 4s1
Elektronok héjanként 2, 8, 13, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 7,15 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 6,3 g/cm³
Olvadáspont 2180 K
(1907 °C, 3465 °F)
Forráspont 2944 K
(2671 °C, 4840 °F)
Olvadáshő 21,0 kJ/mol
Párolgáshő 339,5 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 23,35 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T/K 1656 1807 1991 2223 2530 2942
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet köbös tércentrált
Oxidációs állapotok 6, 3, 2
(erősen savas oxid )
Elektronegativitás 1,66 (Pauling-skála)
Ionizációs energia
(részletek)
1.: 652,9 kJ/mol
2.: 1590,6 kJ/mol
3.: 2987 kJ/mol
Atomsugár 140 pm
Atomsugár (számított) 166 pm
Kovalens sugár 127 pm
Egyebek
Mágnesség antiferromágneses
(vagy: spin sűrűség hullám)
Fajlagos ellenállás (20 °C) 125 nΩ·m
Hővezetési tényező (300 K) 93,9 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (25 °C) 4,9 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 5940 m/s
Young modulusz 279 GPa
Nyírási modulusz 115 GPa
Bulk modulusz 160 GPa
Poisson arányszám 0,21
Mohs keménység 8,5
Vickers keménység 1060 MPa
Brinell keménység 1120 MPa
CAS-szám 7440-47-3
Fontosabb izotópok
Fő cikk: króm izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
50Cr mest. > 1,3 E18 év εε - 50Ti
51Cr mest. 27,7025 nap ε - 51V
γ 0,320 -
52Cr 83,789% Cr stabil 28 neutronnal
53Cr 9,501% Cr stabil 29 neutronnal
54Cr 2,365% Cr stabil 30 neutronnal
Hivatkozások
Króm

Króm

A króm egy kémiai elem a periódusos rendszerben, jele Cr , rendszáma 24, egy ezüstfehér, jól fényezhető, magas olvadáspontú, kemény fém. A neve az ógörög: chroma szóból ered, ami szín, színest jelent, mivel a króm vegyületei különböző színűek (narancssárga, zöld, kék, ibolya...).

Története [szerkesztés]

Johann Gottlob Lehmann, 1761 július 26-án felfedezett az Ural hegységben egy vöröses narancssárga ásványt amit elnevezett szibériai vörös ólomnak. A tévesen meghatározott ásvány, mint ólom, vas és szelén vegyülete, tulajdonképpen vörösólomérc (krokoit vagy kallochrom) és ólomkromátot (PbCrO4) tartalmaz.

Peter Simon Pallas 1770-ben ugyanazon tájakon járt mint Lehmann, és ő is rátalált az érdekes színű ásványra. Ezúttal az ólomkromát bevonult a festészetbe mint élénk sárga értékes pigment.

Nicolas Louis Vauquelin 1797-ben hozzájutott vörösólomérc mintákhoz. Sósav hatására sikerült előállítani a krómoxidot (CrO3). Egy évvel később, az előállítót krómoxidból, szénkemencében hevítve sikerült kinyerni a krómot. Később sikerült kimutatni króm nyomokat egyes drágakövekben (rubin, smaragd) és a meteoritek túlnyomó részében. Az 1800-as évek folyamán a króm nagy részét a pigment gyártás és a bőripar használta. A fémipar fejlődésével, az előállított króm 85 %-át itt hasznosítják és a többit a vegyiparban.

Forrás [szerkesztés]


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Osnovna svojstva
Ime elementa, simbol, atomski broj Krom, Cr, 24
Kemijska skupina prijelazni metali
Grupa, perioda, Blok 6, 4, d
Gustoća, Tvrdoća 7150 kg/m3, ?
Atomska svojstva
Atomska masa 51.9961(6)
Elektronska konfiguracija [Ar] 3d5 4s1

Krom je kemijski element koji u periodnom sustavu elemenata nosi simbol Cr, atomski (redni) broj mu je 24, a atomska masa mu iznosi 51.9961(6).


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铁 素体不锈钢系指含11%~30%Cr、在使用状态下组织结构以铁素体 为主的Fe Cr或Fe Cr Mo合金。它具有比奥氏体不锈钢好得多的耐氯化物、苛性碱等应力腐蚀性能,还具有很好的耐海水局部腐蚀(抗点蚀、抗缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂)性能和抗高温 氧化性能。普通铁素体不锈钢的缺点是对晶间腐蚀敏感,塑性和韧性较低,延-脆性转变温度在室温以上。又由于焊接热影响区的晶粒粗化、475℃脆性、高温脆 性以及δ相形成所引起的焊缝韧性不足,焊接裂纹倾向较大。20世纪60年代的研究表明,铁素体不锈钢的上述缺陷是由间隙元素C、N造成的。通过降低钢液中 C、N的含量,可使上述缺陷得到改善。

受冶炼和加工技术的制约,铁素体不锈钢的生产和消费比例一直较低。2003年全球不锈钢粗钢产量 2280万t,400系列不锈钢约占21%,中国2003 年不锈钢产量约177 8万t,400系列约为10%。近几年铁素体不锈钢的开发与应用受到国内外的广泛重视,其主要原因是:(1)Ni资源严重短缺,Ni价格波动幅度较大,导 致300系列不锈钢的生产成本大幅上升,而且原材料供应没有保证;(2)随着生产设备和技术进步,可以生产出性能优异的铁素体不锈钢,替代300系列的一 些品种;(3)含Ni不锈钢对人体有一定危害,如对皮肤有过敏反应等。

超纯铁素体不锈钢主要应用在汽车制造、厨房设施、家用电器、建筑装饰、化工设备和五金制品等方面。

超纯铁素体不锈钢品种
铁 素体不锈钢的耐点蚀性首先决定于钢液中的Cr和Mo,但是钢液中的稳定化元素如Ti和Nb,杂质元素如S对点蚀也有显著的影响。 因C、N含量的增加,铁素体不锈钢的冲击韧性下降,脆性转变温度上移,钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应显著恶化。当把C、N总量降到150×10 -6以下,即为超纯铁素体不锈钢时,钢的各种性能会有明显改善。超纯铁素体不锈钢中的Cr含量一般≤30%。Cu在铁素体不锈钢中的作用也越来越受到重 视,它提高钢的耐蚀性和冷加工性能。 20世纪70年代,汽车排气系统用材为铸铁和碳钢等。1980年前后逐渐转向不锈钢,并以铁素体不锈钢409系列为主。随着发动机性能的提高和尾气排放标 准日趋严格,409系列难以满足高温强度和抗氧化性的要求,特别是离发动机较近的歧管材料。因此开发了430系列,如SUS430JIL和430LX,并 在此基础上添加Mo、Cu和Nb、Ti等元素,以进一步提高其高温性能,如SUS436L、SUS436JIL和SUS444等。为了兼顾材料良好的高温 性能、加工性能和降低成本,以日本的不锈钢生产企业为代表,研制开发了13%~15%Cr排气歧管用铁素体不锈钢系列。如低碳高铌无钼的R429EX钢, 使之具有高的加工性(接近409系列),并有较好的高温强度(相当于403JIL)。通过减少Si含量并添加1 6%Mo,研制成功了高加工性、高耐热性(高温氧化性)兼优的钢种RMH 1(15Cr 0 3Si 0 5Nb 1 6Mo)。具体的钢种开发见表1。
表1 近来新开发的汽车排气系统用超纯铁素体不锈钢

合金类型


钢种及成分/%
成分设计



性能特点



409改进型



0. 01C 0.01N 12Cr 0.6Nb









T466(11.5Cr 0.57Si 0.3Mn 0.009C 0.017N)



SUS409L(11Cr 0.56Si LCN)、SUS410L(12Cr 0.53Si LCN)的基础上加0 6%Nb和0 2%Cu,并且增加Mn量至0 7%。









采用Nb、Ti双稳定化,m(Nb)∶m(Ti)=2∶1,其中w(Nb)≥7w(C+N)。



无晶间腐蚀倾向,400~800℃的高温强度等同于18Cr钢,其它性能等同或优于12Cr钢。






550~750℃的高温强度明显高于T409,可行工作温度比T409高50~100℃。



429及改进型



YUS450(14Cr 0.3Nb 0.1Ti 0.5Mo 0.01C 0.01N)






R429EX(0.01C 14Cr 0.45Nb)






RMH 1(0.004C 15Cr 0.3Si 0.5Nb 1.6Mo)






13Cr Si Mn 0.5Nb 0.01C 0.01N



综合考虑到高温强度、耐盐腐蚀、加工性能和制钢成本,在900℃下使用。

以提高加工型为目的,只加Nb不加Mo。






Mo即提高高温强度又改善抗氧化性,而Si仅提高抗氧化性。充分利用Mo减少Si含量,使R429和R444EX之间成分最优。






Si改进抗氧化性,0 5%Nb提高高温强度。改善SUS409L高温强度不足的缺点,降低SUS430JIL的合金成本。



高温强度,耐高温盐腐蚀、高温热疲劳性能、加工性能均优于SUS430JIL(19Cr Nb Cu LCN),950℃以下的抗氧化性能同SUS430JIL。



具有430EX(17Cr Nb LC)的高温强度;加工性能高于430EX,接近409;热疲劳性为SUS430JIL的1 5倍以上,抗氧化性优于SUS409。






具有R429EX钢的加工性和R444EX的高耐热性。






与SUS430JIL同等的950℃高温氧化性、900℃高温强度、200~900℃的热疲劳寿命及加工性。



444及改进型



YUS190EM(19Cr 2Mo 0.5Nb Ti)






R444EX(0.006C 19Cr 2Mo 0.56Nb)






NSSEM3(0.004~0.015)C 18Cr 1Mn 2.1Mo 0.65Nb 0.2Cu






NSSEM1(0.01C 19Cr 1Mn 0.5Nb 0.5Cu)



19Cr保证了950℃的抗氧化性,较高的Nb、Mo和Ti保证了高温组织稳定性和高温强度以及较高的热疲劳性能。



保证950℃的耐实效性能,比SUS430JIL高的高温性能。






加Nb、Mo改善800~1000℃的高温强度,Nb应加入0 4%以上;1%Mn保证氧化膜的致密性,0 2%Cu改善低温韧性。
基于SUS430JIL,降低S≤0 002%,添加Mn、Nb、Cu,开发摩托车排气歧管用不锈钢。



能在950℃的超高温下服役。






高耐热性。与430JIL相比,950℃高温特性达到其900℃高温性能的水平,加工性、抗氧化性比其优越,高温疲劳性为其2倍。






具有优良的800~1000℃高温强度和抗氧化性,良好的加工性和韧性。






1000℃的抗氧化性优于304钢,使用温度≥900℃。





超纯铁素体不锈钢冶炼工艺
极低的C、N含量是超纯铁素体不锈钢最显著的特征,而深度脱碳和脱氮也成为超纯铁素体不锈钢冶炼的核心技术所在。

目 前,国内外许多学者认为超纯铁素体不锈钢的冶炼要采用电弧炉+(AOD、K OBM、MRP)脱碳+(VOD、SS VOD、VOD PB、RH OB、RHKTB)真空精炼三步法工艺。因为两步法(初炼炉+二次精炼)中的AOD在大气压下冶炼,存在着低碳范围内的脱碳问题,不利于经济地生产超低碳 氮不锈钢。但是太钢曾用两步法(AOD)冶炼铁素体不锈钢,其中C、N含量的情况见表2。

表2 AOD冶炼超纯铁素体不锈钢中的C、N含量/10-6

元素


11%~13%Cr钢


16%~18%Cr钢



典型


最好


典型


最好







N



80~110



60



100~130



70





国 内外三步法冶炼超纯铁素体不锈钢的工艺路线中,VOD及其延伸工艺如SS VOD、VOD PB, 给AOD加上真空功能的VCR等精炼设备,在超纯铁素体不锈钢的冶炼过程中发挥着重要作用。不论设备上是采用真空、强搅拌、还是喷吹氧化剂,它们都是通过 改善低碳区脱碳的动力学条件,在深脱碳的同时促进脱氮的进行。

SS VOD法是在吹炼的第1阶段进行通常的VOD操作,在[C]≤0.01%的第2阶段提高真空度,吹氩进行强搅拌促进脱碳和脱氮的方法。传统VOD法的降 碳、氮效果均以0.005%(甚至0.01%)为界,而SS VOD法采用多个包底透气砖或者是Φ2~4mm不锈钢管吹氩,氩气流量可由40~150L/min增大到1200~2700L/min。日本川崎西宫厂用 50tSS VOD设备精炼17%Cr铁素体不锈钢时,底吹氩流量达1000L/min(常规VOD为100~300L/min),生产出了[C+N]≤100×10 -6的超高纯铁素体不锈钢。

VOD PB法是日本住友金属公司开发的,是在真空精炼过程中利用喷枪向钢水表面喷吹铁矿石、锰矿石等氧化剂,可在高碳区促进脱氮反应,在低碳区促进脱碳。用此法冶炼19%Cr和29%Cr铁素体不锈钢时,钢中[C+N]分别达到37×10-6、60×10-6。

VCR (VacuumConverterRefiner)法是基于AOD法在大气压下深脱碳受到限制而发展起来的,1991年日本大同特殊钢公司利用 AOD VCR工艺生产了13%Cr和20%Cr铁素体不锈钢,钢中氮含量可分别达到(20~40)×10-6和(70~90)×10-6的极低水平。该工艺的实 质就是给AOD精炼炉加上真空设备。它充分利用AOD的强搅拌和VCR的真空技术,在低碳范围内改善脱碳效率。在精炼过程中,当[C]≥0.10%时,通 常与AOD法相同,利用稀释气体(Ar或N2)进行脱碳;当[C]≤0.10%时,利用真空进行脱碳,真空度在(10~50)×133Pa。实际操作表 明:低碳区的表观脱碳速度常数,VCR法是AOD法的2倍,况且用VCR法不需要高真空度,在较短的时间内(一般处理时间为10~20min),能够使终 点碳达到较低值。

综合比较这3种精炼法的效果见表3。在VOD冶炼结束时,[N]有相当大的回升。所以,除了加强深脱碳、脱氮外,还要强调密封,防止吸N2。

表3 不同精炼工艺冶炼超纯铁素体不锈钢中C、N含量和主要效果

工艺
主要效果



高纯化水平(18Cr)/10-6



能力



成本



纯度



[C]



[N]



[C+N]



VOD



SS VOD













≤20



≤50



≤70



VOD PB













32



48



80



AOD



VCR















60~80



80~100



现 代铁素体不锈钢,尤其是超纯铁素体不锈钢,由于具有合金含量低,耐氯化物应力腐蚀性好等优点,是节镍钢种的理想选择。我国生产的不锈钢以奥氏体系列为 主,铁素体系列产量很低,而且品种结构单一,主要是430系列,应大力发展铁素体系列不锈钢。高真空、强搅拌和喷吹氧化剂是超纯铁素体不锈钢冶炼的有效措 施。


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一、P S(聚苯乙烯)
1 .PS的性能:
PS 为无定形聚合物,流动性好,吸水率低(小于00.2%),是一种易于成型加工的透明塑料。其制品透光率达88-92%,着色力强,硬度高。但PS制品 脆性大,易产生内应力开裂,耐热性较差(60-80℃),无毒,比重1.04g\cm3左右(稍大于水)。成型收缩率(其值一般为0.004— 0.007in/in),透明PS--这个名称仅表示树脂的透明度,而不是结晶度。(化学和物理特性: 大多数商业用的PS都是透明的、非晶体材料。PS具有非常好的几何稳定性、热稳定性、光学透过特性、电绝缘特性以及很微小的吸湿倾向。它能够抵抗水、稀释 的无机酸,但能够被强氧化酸如浓硫酸所腐蚀,并且能够在一些有机溶剂中膨胀变形。)
2 .PS的工艺特点:
PS熔点为166℃,加工温度 一般在185-215℃为宜,熔化温度180~280℃,对于阻燃型材料其上限为250℃,分解温度约为290℃,故其加工 温度范围较宽。模具温度40~50℃,注射压力:200~600bar,注射速度建议使用快速的注射速度,流道和浇口可以使用所有常规类型的浇口。PS料 在加工前,除非储存不当,通常不需要干燥处理。如果需要干燥,建议干燥条件为80C、2~3小时。因PS比热低,其制作一些模具散热即能很快冷凝固化,其 冷却速度比一般原料要快,开模时间可早一些。其塑化时间和冷却时间都较短,成型周期时间会减少一些;PS制品的光泽随模温增加而越好。
3.典型应用范围:
包装制品(容器、罩盖、瓶类)、一次性医药用品、玩具、杯、刀具、磁带轴、防风窗以及许多发泡制品——鸡蛋箱。肉类和家禽包装盘、瓶子标签以及发泡PS缓冲材料,产品包装,家庭用品(餐具、托盘等),电气(透明容器、光源散射器、绝缘薄膜等)。
二、HIPS(改性聚苯乙烯)
1. HIPS的性能:
HIPS 为PS的改性材料,分子中含有5-15%橡胶成份,其韧性比PS提高了四倍左右,冲击强度大大提高(高抗冲击聚苯乙烯),已有阻燃级、抗应力开裂 级、高光泽度级、极高冲击强度级、玻璃纤维增强级以及低残留挥发分级等。标准HIPS的其它重要性能:弯曲强度13.8~55.1MPa;拉伸强度 13.8—41.4MPa;断裂伸长率为15—75%;密度1.035—1.04 g/ml;它具有PS具有成型加工、着色力强的优点。HIPS制品为不透明性。HIPS吸水性低,加工时可不需预先干燥。
2 .HIPS的工艺特点:
因HIPS 分子中含有5-15%的橡胶,在一定程度上影响了其流动性,注射压力和成型温度都宜高一些。其冷却速度比PS慢,故需足够的保压压力、保压时间 和冷却进间。成型周期会比PS稍长一点,其加工温度一般在190-240℃为宜。HIPS树脂吸收水分较慢,因此一般情况下不需干燥。有时材料表面的水分 过多会被吸收,从而影响最终产品的外观质量。在160°F下干燥2-3h就可去掉多余的水分。HIPS制件中存在一个特殊的“白边”的问题,通过提高模温 和锁模力、减少保压压力及时间等办法来改善,产品中夹水纹会比较明显。
3.典型应用范围:
主要应用领域有包装和一次性用品、仪器仪表、家用电器、玩具和娱乐用品以及建筑行业。阻燃级(UL V-0和 UL 5-V),抗冲击聚苯乙烯已有生产并广泛用于电视机壳、商用机器和电器制品。
三、SA(SAN--苯乙烯-丙烯睛共聚体/大力胶)
1 .SA的性能:
化 学和物理特性: SA是一种坚硬、透明的材料,不易产生内应力开裂。透明度很高,其软化温度和抗冲击强度比PS高。苯乙烯成份使SA坚硬、透明并易于加工;丙烯腈成份使 SA具有化学稳定性和热稳定性。SA具有很强的承受载荷的能力、抗化学反应能力、抗热变形特性和几何稳定性。SA中加入玻璃纤维添加剂可以增加强度和抗热 变形能力,减小热膨胀系数。SA的维卡软化温度约为110℃。载荷下挠曲变形温度约为100C,SA的收缩率约为0.3~0.7%。
2 .SA的工艺特点:
SA 的加工温度一般在200-250℃为宜。该料易吸湿,加工前需干燥一小时以上,其流动性比PS稍差一点,故注射压力亦略高一些(注射压力: 350~1300bar), 注射速度:建议使用高速注射。模温控制在45-75℃较好。干燥处理:如果储存不适当,SA有一些吸湿特性。建议的干燥条件为80℃、2~4小时。熔化温 度:200~270℃。如果加工厚壁制品,可以使用低于下限的熔化温

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1.適用範囲

この規格は、熱間圧延又は鍛造によって造られた炭素工具鋼鋼材(以下、鋼材という。)について規定する。

備考: この規格の対応国際規格を、次に示す。なお、対応の程度を表す記号は、ISO/ITEC Guide21 に基づき、IDT(一致している)、MOD(修正している)、NEQ(同等でない)とする。

ISO 4957:1999, Tool steels (MOD)



2.引用規格

次に掲げる規格は、この規格に引用されることによって、この規格の規定の一部を構成する。これらの引用規格は、その最新版(追補を含む。)を適用する。
  • JIS G 0320 鋼材の溶鋼分析方法
  • JIS G 0404 鋼材の一般受渡し条件
  • JIS G 0415 鋼及び鋼製品 - 検査文書
  • JIS G 0553 鋼のマクロ組織試験方法
  • JIS G 0555 鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方法
  • JIS G 0556 鋼の地きずの肉眼試験方法
  • JIS G 0558 鋼の脱炭層深さ測定方法
  • JIS G 0565 鉄鋼材料の磁粉探傷試験方法及び磁粉模様の分類
  • JIS G 3191 熱間圧延棒鋼とバーインコイルの形状、寸法及び質量並びにその許容差
  • JIS G 3193 熱間圧延鋼板及び鋼帯の形状、寸法、質量及びその許容差
  • JIS G 3194 熱間圧延平鋼の形状、寸法、質量及びその許容差
  • JIS Z 2243 ブリネル硬さ試験 - 試験方法
  • JIS Z 2244 ビッカース硬さ試験 - 試験方法
  • JIS Z 2245 ロックウェル硬さ張試験 - 試験方法
  • JIS Z 2344 金属材料のパルス反射法による超音波探傷試験方法通則

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3.種類及び記号

炭素工具鋼鋼材の種類は 11種類とし、その記号は 表1 による。


4.製造方法

炭素工具鋼鋼材の製造方法は、次による。
  1. 炭素工具鋼鋼材は、キルド鋼から製造する。
  2. 炭素工具鋼鋼材は、特に指定のない限り鍛錬成形比 4S以上に圧延又は鍛造する。但し、鋼材寸法の関係から 4S未満となる場合は、据込み鍛錬によって補うことができる。
  3. 炭素工具鋼鋼材は、通常、焼なましを行う。ただし、鋼板及び鋼帯は、特に指定のない限り圧延のままとしてもよい。
参考: 鍛錬成形比の表し方は、JIS G 0701(鋼材鍛錬作業の鍛錬成形比の表し方) による。


5.化学成分

炭素工具鋼鋼材は、10.1 の試験を行い、その溶鋼分析値は、表1 による。

表1 炭素工具鋼鋼材の種類の記号及び化学成分 (単位 : %)
種類の記号 化学成分(1 用途例(参考)
C Si Mn P S
SK140
(SK1)
1.30~1.50 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 刃やすり、紙やすり
SK120
(SK2)
1.15~1.25 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 ドリル、小形ポンチ、かみそり、
鉄工やすり、刃物、ハクソー、ぜんまい
SK105
(SK3)
1.00~1.10 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 ハクソー、たがね、ゲージ、ぜんまい、
プレス型、冶工具、刃物
SK95
(SK4)
0.90~1.00 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 木工用きり、おの、たがね、ぜんまい、
ペン先、チゼル、スリッターナイフ、
プレス型、ゲージ、メリヤス針
SK90 0.85~0.95 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 プレス型、ぜんまい、ゲージ、針
SK85
(SK5)
0.80~0.90 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 刻印、プレス型、ぜんまい、帯のこ、
冶工具、刃物、丸のこ、ゲージ、針
SK80 0.75~0.85 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 刻印、プレス型、ぜんまい
SK75
(SK6)
0.70~0.80 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 刻印、スナップ、丸のこ、ぜんまい、
プレス型
SK70 0.65~0.75 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 刻印、スナップ、ぜんまい、プレス型
SK65
(SK7)
0.60~0.70 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 刻印、スナップ、プレス型、ナイフ
SK60 0.55~0.65 0.10~0.35 0.10~0.50 0.030以下 0.030以下 刻印、スナップ、プレス型
注(1) 各種類とも不純物として Cu は0.25%を、Cr は0.30%を、Ni は0.25%を超えてはならない。
備考: 括弧書きの (SKX) は、旧JIS の種類の記号を示す。
なお、JISの種類の記号と対応する ISO の記号を 附属書2 に示す。

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6.焼なまし硬さ

炭素工具鋼鋼材の焼なまし硬さは、10.2 の試験を行い、表2 による。ただし、ブリネル硬さの測定が困難な炭素工具鋼鋼材については、ロックウェルB硬さ又はビッカース硬さによることができる。この場合、硬さの値は、受渡当事者間の協定による。

表2 炭素工具鋼鋼材の焼なまし硬さ
種類の記号 焼なまし温度
焼なまし硬さ
HBW
SK140
SK120
SK105
SK95
SK90
SK85
SK80
SK75
SK70
SK65
SK60
750~780 徐冷
750~780 徐冷
750~780 徐冷
740~760 徐冷
740~760 徐冷
730~760 徐冷
730~760 徐冷
730~760 徐冷
730~760 徐冷
730~760 徐冷
730~760 徐冷
217以下
217以下
212以下
207以下
207以下
207以下
192以下
192以下
183以下
183以下
183以下
備考: 熱間圧延鋼板及び鋼帯の圧延のままの硬さ又は焼なましの硬さは、受渡当事者間の協定による。


7.焼入焼戻し硬さ

10.2 によって採取した焼入焼戻し硬さ試験片に、表3 に示す温度で焼入れ焼戻しを行った場合の焼入焼戻し硬さは、表3 による。ただし、試験片の熱処理温度の許容範囲は、焼入れ処理、焼戻し処理とも 表3 の温度±10℃とする。
なお、各種類ごとの標準熱処理温度域を、参考として 附属書1 に示す。


表3 試験片の焼入焼戻し硬さ
種類の記号 熱処理温度 ℃ 焼入焼戻し硬さ
HRC
焼入れ 焼戻し
SK140
SK120
SK105
SK95
SK90
SK85
SK80
SK75
SK70
SK65
SK60
780 水冷
780 水冷
780 水冷
780 水冷
780 水冷
780 水冷
790 水冷
790 水冷
800 水冷
800 水冷
810 水冷
180 空冷
180 空冷
180 空冷
180 空冷
180 空冷
180 空冷
180 空冷
180 空冷
180 空冷
180 空冷
180 空冷
63以上
62以上
61以上
61以上
60以上
59以上
58以上
57以上
57以上
56以上
55以上


8.外観、形状、寸法及びその許容差

8.1 熱間圧延丸鋼
8.1.1 外観
熱間圧延丸鋼の外観は、仕上げ良好で、使用上有害なきずがあってはならない。

8.1.2 標準寸法
熱間圧延丸鋼の標準径は、表4 による。
表4 標準径 (単位 : mm)
10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 23、 24、 25、
26、 27、 28、 29、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48、 50、 55、
60、 65、 70、 75、 80、 85、 90、 95、 100、 110、 120、 130、 140、 150
備考: 表4 は、断面形状が円形の線材及びバーインコイルにも適用できる。

8.1.3 寸法の許容差
熱間圧延丸鋼の寸法の径の許容差は、表5 による。
表5 径の許容差 (単位:mm)
径の許容差 偏径差(2
10以上 16未満 +0.6
-0.3
径の許容差範囲
の70%以下
16以上 30未満 +0.7
-0.3
30以上 150以下 +2.5%
-1.0%
注(2) 偏径差とは、丸鋼の同一断面における径の最大値と最小値との差をいう。
備考1.径が10mm未満及び150mmを超える丸鋼の許容差は、受渡当事者間の協定による。
備考2.表5は、断面形状が円形の線材及びバーインコイルにも適用できる。

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8.2 熱間圧延鋼板及び鋼帯
8.2.1 外観
熱間圧延鋼板及び鋼帯の外観は、JIS G 3193 の 7.(外観) による。

8.2.2 標準寸法
熱間圧延鋼板及び鋼帯の標準寸法は、次による。
  1. 熱間圧延鋼板及び鋼帯の標準厚さは、JIS G 3193 の 4.(標準寸法) の a) による。
  2. 熱間圧延鋼板及び鋼帯の標準幅及び長さは、JIS G 3193 の 4. の b) 及び c) による。

8.2.3 形状・寸法の許容差
熱間圧延鋼板及び鋼帯の形状・寸法の許容差は、次による。
  1. 熱間圧延鋼板及び鋼帯の形状・寸法の許容差は、JIS G 3193 の 5.(形状及び寸法の許容差) による。この場合、厚さの許容差の適用は、厚さ160mm未満とし、厚さ160mm以上の場合は受渡当事者間の協定による。
  2. 熱間圧延鋼板の平たん度の最大値は、厚さ160mm未満の鋼板については、表6 による。厚さ160mm以上の鋼板の場合は、受渡当事者間の協定による。
表6 熱間圧延鋼板の平たん度の最大値 (単位 : mm)
厚さ
1250未満 1250以上
1600未満
1600以上
2000未満
2000以上
2500未満
2500以上
3000未満
3000以上
1.60未満
1.60以上 4.00未満
4.00以上 6.30未満
6.30以上 10.0未満
10.0以上 25.0未満
25.0以上 63.0未満
63.0以上 160未満
27
24
21
18
15
12
12
30
27
24
21
18
15
12
-
30
27
24
21
18
15
-
-
33
30
24
21
18
-
-
38
36
27
24
21
-
-
42
39
30
27
24
備考1.ストレッチャレベラ矯正を行って供給される鋼板には適用しない。
備考2.表6 は、任意の長さ4000mmについて適用し、長さ4000mm未満の場合には、全長について適用する。
備考3.平たん度の値は、定盤上に鋼板を置き、定盤面から鋼板の上側の面までの距離を測定することによって鋼板のひずみを求め、ひずみの最大値から鋼板の製品厚さを引いたものとする。
備考4.圧延のままの鋼帯(耳付鋼板)には適用しない。
備考5.平たん度の測定は、通常は定盤の上で行う。


8.3 熱間圧延丸鋼、鋼板及び鋼帯以外の炭素工具鋼鋼材の外観・寸法許容差
熱間圧延丸鋼、鋼板及び鋼帯以外の炭素工具鋼鋼材の外観・寸法及び寸法許容差は、受渡当事者間の協定による。


9.脱炭層深さ

炭素工具鋼鋼材の脱炭層深さの測定は 10.3 によって行い、熱間圧延丸鋼の脱炭層深さの許容限度は、表7 による。丸鋼以外の炭素工具鋼鋼材の脱炭層深さの許容限度は、受渡当事者間の協定による。

表7 熱間圧延丸鋼の脱炭層深さの許容限度 (単位:mm)
許容限度
15未満
15以上 25未満
25以上 50未満
50以上 75未満
75以上 100未満
100以上 130未満
130以上 150以下
0.30
0.50
0.80
1.10
1.40
1.80
2.00
備考1.径が150mmを超える丸鋼の脱炭層深さの許容限度は、受渡当事者間の協定による。
備考2.表7は、断面形状が円形の線材及びバーインコイルにも適用できる。

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10.試験

10.1 分析試験
10.1.1 分析試験の一般事項及び分析試料の採り方
化学成分は、溶鋼分析によって求め、分析試験の一般事項及び分析試料の採り方は、JIS G 0404 の 8.(化学成分) による。
10.1.2 分析方法
分析方法は、JIS G 0320 による。

10.2 硬さ試験
硬さ試験は、次による。
10.2.1
焼なましを行った炭素工具鋼鋼材の硬さの測定は、炭素工具鋼鋼材の任意の箇所とする。
10.2.2
焼入焼戻し硬さ試験の供試材の数は、同一溶鋼及び同一熱処理条件ごとに1個とする。
10.2.3
焼入焼戻し硬さ試験片は、10.2.2 によって採取して供試材を約15mm角又は丸、長さ約20mmに機械加工する。厚さ又は径が15mm以下のときの試験片は、それぞれの厚さ×約15mm×約20mm又は、径×約20mmの寸法とする。
また、この寸法の試験片の採取が困難な場合には、受渡当事者間の協定による。
なお、焼なましを施さない炭素工具鋼鋼材から供試材を採取する場合には、その焼入焼戻し硬さ試験に 表2 の焼なましを行った後、表3 の焼入焼戻しを行う。
10.2.4
試験方法は、次のいずれかによる。
JIS Z 2243、 JIS Z 2244、 JIS Z 2245

10.3 脱炭層深さの測定
脱炭層深さの測定方法は、JIS G 0558 の 4.1(顕微鏡による測定方法) に従い、測定は、全脱炭層深さ(DM-T) による。


11.検査
11.1 検査
炭素工具鋼鋼材の検査は、次による。
  1. 検査の一般事項は、JIS G 0404 による。
  2. 化学成分は、5.に適合しなければならない。
  3. 焼なまし硬さは、6.に適合しなければならない。
  4. 焼入焼戻し硬さは、7.に適合しなければならない。
  5. 外観、形状、寸法及びその許容差は、8.に適合しなければならない。
  6. 脱炭層深さは、9.に適合しなければならない。

11.2 その他の検査
11.1 に規定する検査のほかに、受渡当事者間の協定によって、次の検査を指定してもよい。
【 マクロ組織検査、非金属介在物検査、地きず検査、磁粉探傷検査、超音波探傷検査、顕微鏡組織検査 】
顕微鏡組織検査を除く検査のための試験方法は、それぞれ次による。
  • マクロ組織検査 JIS G 0553
  • 非金属介在物検査 JIS G 0555
  • 地きず検査 JIS G 0556
  • 磁粉探傷検査 JIS G 0565
  • 超音波探傷検査 JIS Z 2344
顕微鏡組織検査の試験方法は、受渡当事者間の協定による。
なお、供試材及び試験片の採取位置、合否判定基準などについては、あらかじめ受渡当事者間で協定しなければならない。


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12.表示

炭 素工具鋼鋼材の表示は、炭素工具鋼鋼材ごとに、次に項目を適切な方法で表示しなければならない。ただし、鋼板、鋼帯、 平鋼及び径又は対辺距離が30mm未満の棒鋼及び線材は、これを結束して、1束ごとに適切な方法で表示してもよい。また、注文者の承認を得た場合には、次 の一部を省略してもよい。
  1. 種類の記号
  2. 溶鋼番号又はその製造(検査)番号
  3. 寸法(3
  4. 数量又は質量
  5. 製造業者名又はその略号
注(3) 寸法の表し方は、JIS G 3191、 JIS G 3193 及び JIS G 3194 による。


13.報告

JIS G 0404 の 13.(報告) による。ただし、注文時に特に指定がない場合は、検査文書の種類は JIS G 0415 の 表1(検査文書の総括表) の 記号 2.3(受渡試験報告書) 又は 3.1.B(検査証明書 3.1.B) とする。
なお、11.2 についての報告は、受渡当事者間の協定による。



【附属書1(参考) 標準熱処理温度】

この附属書は、本体に関連する事柄を補足するもので、規定の一部ではない。
1.適用範囲
本体の 表1 に示す用途例を熱処理する際に、製品の用途及び寸法に応じて選択する標準的な熱処理温度範囲を 附属書1表1 に示す。ただし、必ずしもすべての条件において、本体の 表3 に規定する焼入焼戻し硬さを満足するものではない。
附属書1表1 標準熱処理温度
種類の記号 標準熱処理温度 ℃
焼入れ 焼戻し
SK140
SK120
SK105
SK95
SK90
SK85
SK80
SK75
SK70
SK65
SK60
750~810 水冷
750~810 水冷
750~810 水冷
750~810 水冷
750~810 水冷
750~810 水冷
760~820 水冷
760~820 水冷
770~830 水冷
770~830 水冷
780~840 水冷
150~200 空冷
150~200 空冷
150~200 空冷
150~200 空冷
150~200 空冷
150~200 空冷
150~200 空冷
150~200 空冷
150~200 空冷
150~200 空冷
150~200 空冷


【附属書2(参考) JISと国際規格の種類の記号の対応】

この附属書は、本体に関連する事柄を補足するもので、規定の一部ではない。
1.JISと国際規格の種類の記号の対応
JISの種類の記号と化学成分が同等又は類似の国際規格(ISO 4957:1999) の種類の記号を 附属書2表1 に対比して示す。
附属書2表1 JISと国際規格の種類の記号の対応
種類の記号
JIS ISO
SK140
SK120
SK105
SK95
SK90
SK85
SK80
SK75
SK70
SK65
SK60
-
C120U
C105U
-
C90U
-
C80U
-
C70U
-
-


【附属書3(参考) JISと対応する国際規格との対比表】 (表は割愛)







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1.適用範囲

この規格は、熱間圧延又は鍛造によって造られた高速度工具鋼鋼材(以下、鋼材という。)について規定する。

備考: この規格の対応国際規格を、次に示す。なお、対応の程度を表す記号は、ISO/ITEC Guide21 に基づき、IDT(一致している)、MOD(修正している)、NEQ(同等でない)とする。

ISO 4957:1999, Tool steels (MOD)



2.引用規格

次に掲げる規格は、この規格に引用されることによって、この規格の規定の一部を構成する。これらの引用規格は、その最新版(追補を含む。)を適用する。

  • JIS G 0320 鋼材の溶鋼分析方法
  • JIS G 0321 鋼材の製品分析方法及びその許容変動値
  • JIS G 0404 鋼材の一般受渡し条件
  • JIS G 0415 鋼及び鋼製品 - 検査文書
  • JIS G 0553 鋼のマクロ組織試験方法
  • JIS G 0555 鋼の非金属介在物の顕微鏡試験方法
  • JIS G 0556 鋼の地きずの肉眼試験方法
  • JIS G 0558 鋼の脱炭層深さ測定方法
  • JIS G 0565 鉄鋼材料の磁粉探傷試験方法及び磁粉模様の分類
  • JIS G 3191 熱間圧延棒鋼とバーインコイルの形状、寸法及び質量並びにその許容差
  • JIS G 3193 熱間圧延鋼板及び鋼帯の形状、寸法、質量及びその許容差
  • JIS G 3194 熱間圧延平鋼の形状、寸法、質量及びその許容差
  • JIS Z 2243 ブリネル硬さ試験 - 試験方法
  • JIS Z 2244 ビッカース硬さ試験 - 試験方法
  • JIS Z 2245 ロックウェル硬さ張試験 - 試験方法
  • JIS Z 2344 金属材料のパルス反射法による超音波探傷試験方法通則

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3.種類及び記号

高速度工具鋼鋼材の種類は 15種類とし、その記号は 表1 による。

表1 種類の記号
種類の記号 分類
SKH2
SKH3
SKH4
SKH10
タングステン系高速度工具鋼鋼材
SKH40 粉末や(治)金で製造したモリブデン系、高速度工具鋼鋼材
SKH50
SKH51
SKH52
SKH53
SKH54
SKH55
SKH56
SKH57
SKH58
SKH59
モリブデン系高速度工具鋼鋼材
参考: JISの種類の記号と対応する ISO の記号を 附属書1 に示す。


4.製造方法

高速度工具鋼鋼材の製造方法は、次による。
  1. 高速度工具鋼鋼材は、キルド鋼から製造する。
  2. 高速度工具鋼鋼材は、特に指定のない限り鍛錬成形比 6S以上に圧延又は鍛造する。但し、鋼材寸法の関係から 6S未満となる場合は、据込み鍛錬によって補うことができる。
  3. 高速度工具鋼鋼材には、焼なましを行う。
参考: 鍛錬成形比の表し方は、JIS G 0701(鋼材鍛錬作業の鍛錬成形比の表し方) による。


5.化学成分

高速度工具鋼鋼材は、11.1 の試験を行い、その溶鋼分析値は、表2 による。ただし、粉末や(治)金、ESR(エレクトロスラグ再溶解)など溶鋼分析試料が採取できない高速度工具鋼鋼材の場合は、11.1 の試験を行い、その製品分析値は、表2 による。

表1 高速度工具鋼鋼材の化学成分 (単位 : %)
種類の記号 化学成分(1)(2 用途例(参考)
C Si Mn P S Cr Mo W V Co
SKH2 0.73~
0.83
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
- 17.20~
18.70
1.00~
1.20
- 一般切削用、
その他各種工具
SKH3 0.73~
0.83
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
- 17.00~
19.00
0.80~
1.20
4.50~
5.50
高速重切削用、
その他各種工具
SKH4 0.73~
0.83
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
- 17.00~
19.00
1.00~
1.50
9.00~
11.00
難削材切削用、
その他各種工具
SKH10 1.45~
1.60
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
- 11.50~
13.50
4.20~
5.20
4.20~
5.20
高難削材切削用、
その他各種工具
SKH40 1.23~
1.33
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
4.70~
5.30
5.70~
6.70
2.70~
3.20
8.00~
8.80
硬さ、じん性、耐磨耗性
を必要とする一般切削用、
その他各種工具
SKH50 0.77~
0.87
0.70
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.50~
4.50
8.00~
9.00
1.40~
2.00
1.00~
1.40
- じん性を必要とする
一般切削用、
その他各種工具
SKH51 0.80~
0.88
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
4.70~
5.20
5.90~
6.70
1.70~
2.10
-
SKH52 1.00~
1.10
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
5.50~
6.50
5.90~
6.70
2.30~
2.60
- 比較的じん性を必要と
する高硬度材切削用、
その他各種工具
SKH53 1.15~
1.25
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
4.70~
5.20
5.90~
6.70
2.70~
3.20
-
SKH54 1.25~
1.40
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
4.20~
5.00
5.20~
6.00
3.70~
4.20
- 高難削材切削用、
その他各種工具
SKH55 0.87~
0.95
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
4.70~
5.20
5.70~
6.70
1.70~
2.10
4.50~
5.00
比較的じん性を必要と
する高速重切削用、
その他各種工具
SKH56 0.85~
0.95
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
4.70~
5.20
5.90~
6.70
1.70~
2.10
7.00~
9.00
SKH57 1.20~
1.35
0.45
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.80~
4.50
3.20~
3.90
9.00~
10.00
3.00~
3.50
9.50~
10.50
高難削材切削用、
その他各種工具
SKH58 0.95~
1.05
0.70
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.50~
4.50
8.20~
9.20
1.50~
2.10
1.70~
2.20
- じん性を必要とする
一般切削用、
その他各種工具
SKH59 1.05~
1.15
0.70
以下
0.40
以下
0.030
以下
0.030
以下
3.50~
4.50
9.00~
10.00
1.20~
1.90
0.90~
1.30
7.50~
8.50
比較的じん性を必要と
する高速重切削用、
その他各種工具
注(1) 表2に規定のない元素は、受渡当事者間の協定がない限り、溶鋼を仕上る目的以外に意図的に添加してはならない。
注(2) 各種類とも不純物として Cu は、0.25% を超えてはならない。

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6.焼なまし硬さ

高速度工具鋼鋼材の焼なまし硬さは、11.2 の試験を行い、表3 による。ただし、ブリネル硬さの測定が困難な高速度工具鋼鋼材については、ロックウェル硬さ又はビッカース硬さによることができる。この場合、硬さの値は、受渡当事者間の協定による。

表3 高速度工具鋼鋼材の焼なまし硬さ
種類の記号 焼なまし温度
焼なまし硬さ
HBW
SKH2
SKH3
SKH4
SKH10
820~880 徐冷
840~900 徐冷
850~910 徐冷
820~900 徐冷
269以下
269以下
285以下
285以下
SKH40 800~880 徐冷 302以下
SKH50
SKH51
SKH52
SKH53
SKH54
SKH55
SKH56
SKH57
SKH58
SKH59
800~880 徐冷
800~880 徐冷
800~880 徐冷
800~880 徐冷
800~880 徐冷
800~880 徐冷
800~880 徐冷
800~880 徐冷
800~880 徐冷
800~880 徐冷
262以下
262以下
262以下
269以下
269以下
269以下
285以下
293以下
269以下
277以下


7.焼入焼戻し硬さ

11.2 によって採取した焼入焼戻し硬さ試験片に、表4 に示す温度で焼入れ焼戻しを行った場合の焼入焼戻し硬さは、表4 による。ただし、試験片の熱処理温度の許容範囲は、焼入れ処理、焼戻し処理とも 表4 の温度±10℃とする。

表4 試験片の焼入焼戻し硬さ
種類の記号 熱処理温度 ℃ 焼入焼戻し硬さ
HRC
焼入れ 焼戻し
SKH2
SKH3
SKH4
SKH10
1260 油冷
1270 油冷
1270 油冷
1230 油冷
560 空冷
560 空冷
560 空冷
560 空冷
63以上
64以上
64以上
64以上
SKH40 1180 油冷 560 空冷 65以上
SKH50
SKH51
SKH52
SKH53
SKH54
SKH55
SKH56
SKH57
SKH58
SKH59
1190 油冷
1220 油冷
1200 油冷
1200 油冷
1210 油冷
1210 油冷
1210 油冷
1230 油冷
1200 油冷
1190 油冷
560 空冷
560 空冷
560 空冷
560 空冷
560 空冷
560 空冷
560 空冷
560 空冷
560 空冷
550 空冷
63以上
64以上
64以上
64以上
64以上
64以上
64以上
66以上
64以上
66以上
備考: 各種類とも焼戻しは、2回繰り返す。


8.外観

高速度工具鋼鋼材の外観は仕上げ良好で、使用上有害なきずがあってはならない。
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9.寸法及びその許容差

9.1 標準寸法
熱間圧延丸鋼の標準径は、表5 による。
表5 標準径 (単位 : mm)
10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 23、 24、 25、 26、
27、 28、 29、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48、 50、 55、 60、 65、 70
備考: 表5 は、断面形状が円形の線材及びバーインコイルにも適用できる。

9.2 寸法の許容差
熱間圧延丸鋼の径の許容差は、表6 による。
表6 径の許容差 (単位:mm)
径の許容差 偏径差(3
10以上 16未満 +0.6
-0.3
径の許容差範囲
の70%以下
16以上 30未満 +0.7
-0.3
30以上 150以下 +2.5%
-1.0%
注(3) 偏径差とは、丸鋼の同一断面における径の最大値と最小値との差をいう。
備考1.径が10mm未満及び70mmを超える丸鋼の許容差は、受渡当事者間の協定による。
備考2.表6は、断面形状が円形の線材及びバーインコイルにも適用できる。


9.3 熱間圧延丸鋼以外の高速度工具鋼鋼材の寸法及びその許容差
熱間圧延丸鋼以外の高速度工具鋼鋼材の寸法及びその許容差は、受渡当事者間の協定による。


10.脱炭層深さ

高速度工具鋼鋼材の脱炭層深さの測定は 11.3 によって行い、熱間圧延丸鋼の脱炭層深さの許容限度は、表7 による。丸鋼以外の高速度工具鋼鋼材の脱炭層深さの許容限度は、受渡当事者間の協定による。

表7 熱間圧延丸鋼の脱炭層深さの許容限度 (単位:mm)
許容限度
15未満
15以上 25未満
25以上 50未満
50以上 70以下
0.30
0.50
0.80
1.10
備考1.径が70mmを超える丸鋼の脱炭層深さの許容限度は、受渡当事者間の協定による。
備考2.表7は、断面形状が円形の線材及びバーインコイルにも適用できる。

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11.試験

11.1 分析試験
11.1.1 分析試験の一般事項及び分析試料の採り方
化 学成分は、溶鋼分析によって求め、分析試験の一般事項及び分析試料の採り方は、JIS G 0404 の 8.(化学成分) による。ただし、5. によって製品分析を行う場合の分析試料は、鋼塊、鋼片又は製品から採取する。この場合の製品分析試料の採り方は、JIS G 0321 の 4.(分析用試料採取方法) による。
11.1.2 分析方法
溶鋼分析の方法は、JIS G 0320 による。製品分析の方法は、JIS G 0321 による。

11.2 硬さ試験
硬さ試験は、次による。
11.2.1
焼なましを行った高速度工具鋼鋼材の硬さの測定は、高速度工具鋼鋼材の任意の箇所とする。
11.2.2
焼入焼戻し硬さ試験の供試材の数は、同一溶鋼、同一熱処理条件ごとに1個とする。
11.2.3
焼入焼戻し硬さ試験片は、11.2.2 によって採取した供試材を約15mm角又は丸、長さ約20mmに機械加工する。厚さ又は径が15mm以下のときの試験片は、それぞれの厚さ×約15mm×約20mm又は、径×約20mmの寸法とする。
また、この寸法の試験片の採取が困難なときは、受渡当事者間の協定による。
11.2.4
試験方法は、次のいずれかによる。
JIS Z 2243、 JIS Z 2244、 JIS Z 2245

11.3 脱炭層深さの測定
脱炭層深さの測定方法は、JIS G 0558 の 4.2(硬さ試験による測定方法) による実用脱炭層深さ(DH-P) による。
この場合、試験片の熱処理は 表4 によって行い、実用脱炭層深さは、表4 に示す硬さに達するまでの表面からの深さとする。


12.検査
12.1 検査
高速度工具鋼鋼材の検査は、次による。
  1. 検査の一般事項は、JIS G 0404 による。
  2. 化学成分は、5.に適合しなければならない。
  3. 焼なまし硬さは、6.に適合しなければならない。
  4. 焼入焼戻し硬さは、7.に適合しなければならない。
  5. 外観は、8.に適合しなければならない。
  6. 寸法及びその許容差は、9.に適合しなければならない。
  7. 脱炭層深さは、10.に適合しなければならない。

12.2 その他の検査
12.1 に規定する検査のほかに、受渡当事者間の協定によって、次の検査を指定してもよい。
【 マクロ組織検査、非金属介在物検査、地きず検査、磁粉探傷検査、超音波探傷検査、顕微鏡組織検査 】
顕微鏡組織検査を除く検査のための試験方法は、それぞれ次による。
  • マクロ組織検査 JIS G 0553
  • 非金属介在物検査 JIS G 0555
  • 地きず検査 JIS G 0556
  • 磁粉探傷検査 JIS G 0565
  • 超音波探傷検査 JIS Z 2344
顕微鏡組織検査の試験方法は、受渡当事者間の協定による。
なお、供試材及び試験片の採取位置、合否判定基準などについては、あらかじめ受渡当事者間で協定しなければならない。

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13.表示

高 速度工具鋼鋼材の表示は、高速度工具鋼鋼材ごとに、次に項目を適切な方法で表示しなければならない。ただし、鋼板、鋼 帯、平鋼及び径又は対辺距離が30mm未満の棒鋼及び線材は、これを結束して、1束ごとに適切な方法で表示してもよい。また、注文者の承認を得た場合に は、次の一部を省略してもよい。
  1. 種類の記号
  2. 溶鋼番号又はその製造(検査)番号
  3. 寸法(4
  4. 数量又は質量
  5. 製造業者名又はその略号
注(4) 寸法の表し方は、JIS G 3191、 JIS G 3193 及び JIS G 3194 による。


14.報告

JIS G 0404 の 13.(報告) による。ただし、注文時に特に指定がない場合は、検査文書の種類は JIS G 0415 の 表1(検査文書の総括表) の 記号 2.3(受渡試験報告書) 又は 3.1.B(検査証明書 3.1.B) とする。
なお、12.2 についての報告は、受渡当事者間の協定による。



【附属書1(参考) JISと国際規格の種類の記号の対応】

この附属書は、本体に関連する事柄を補足するもので、規定の一部ではない。
1.JISと国際規格の種類の記号の対応
JISの種類の記号と化学成分が同等又は類似の国際規格(ISO 4957:1999) の種類の記号を 附属書1表1 に対比して示す。
附属書1表1 JISと国際規格の種類の記号の対応
種類の記号 分類
JIS ISO
SKH2
SKH3
SKH4
SKH10
HS18-0-1
-
-
-
タングステン系高速度工具鋼鋼材
SKH40 HS6-5-3-8 粉末や(治)金で製造したモリブデン系、高速度工具鋼鋼材
SKH50
SKH51
SKH52
SKH53
SKH54
SKH55
SKH56
SKH57
SKH58
SKH59
HS1-8-1
HS6-5-2
HS6-6-2
HS6-5-3
HS6-5-4
HS6-5-2-5
-
HS10-4-3-10
HS2-9-2
HS2-9-1-8
モリブデン系高速度工具鋼鋼材


【附属書2(参考) JISと対応する国際規格の種類】 (表は割愛)


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回転数と送りは同じ割合で調整すると良く言われていますが、極端な例ですがどこまで下げても問題無いものなのでしょうか。切削速度の下限値のようなものが一般的にあるのでしょうか。主に加工しているものはNAK80,SKD61,HPM38、SKD11です。


こんばんは
>となると例えば極薄な形状を切削する場合、ビビリを抑えるためとは言ってもある程度の限られた範囲内で調整しなくてはならないのですね
 極薄の場合はそのまま回転・送りを変えてもあまり効果ないと思います。効果が望めるのは刃物径を小さくする事でしょうか。

以外に一寸危ないですが加工中重量のある丸棒等で振動しないように押さえつければひどい振動以外おさまると思います(無人運転が前提なら出来ませんが・・・)。

また形状的にエンドミルの外周刃(ハイス?)で加工可能ならこれも期待出来ます。

被削材への対応でしたら薄肉部だけ保持する目的で裏側から磁力または吸引すれば収まると思います。


こんばんは
>切削速度の下限値のようなものが一般的にあるのでしょうか。
 決まりがあるかどうか分かりませんが、切削速度を極端に遅くすると切粉がきれつ形になり、切削抵抗の変動が大きくなるにつれて主分力等の切削抵抗が増えるようです。
付随して加工面肌も悪くなると思います。

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高能率切削加工 切削加工の永遠のテーマは、低コスト・短納期・高品質であり、高能率な切削加工を行い、素材からいかに早く余分な材料を除去し、製品に仕上げるかです。

したがって、「高能率切削加工」とは「限られた時間内に従来以上に多くの切り屑を排出する切削加工」と言い替えることができます。

切削加工の能率は、『送り速度(mm/min)』、『切り込み面積(mm2』、『回転速度(min-1』の3要素によって成り立っています。

送り速度』、『切り込み面積』が増加すれば直接的に能率は向上します。
また、『回転速度』が増加することにより切削性が改善され、『送り速度』も増加することができ、間接的に能率を向上させることができます。
これらの三要素を全て増加することが理想的な「高能率切削加工」といえます高速切削加工

高速切削加工では、『回転速度(切削速度)』を増加させるわけですが、このとき『切り込み面積(Ad×Rd)』も同様に増加させると切削エネルギーの急激な増加になり、工具に対する負荷の増加及び加工機械に対する負荷の増加があり、実用的加工コストパフォーマンスを越えた工具及び加工機が必要となます。
また、加工精度の確保も困難となります。

これらをふまえ高速切削加工では、「切り込みを浅くし、回転速度と送り速度を高める」条件で行っているのが現状です。
高速切削による切削性の改善

回転速度(切削速度)』を高めると、刃先のせん断角(φ1)が大きくなり、切り屑の厚さ(h1)は薄くなります。このため、切削速度を上げることで切削抵抗が減少し、切削性が改善されます。
また、切り込みが浅いため、切り屑はエアブローでも吹き飛び、切り屑の噛み込み無くなり、安定した工具寿命が得られます。
回転速度(切削速度)と工具摩耗

回転速度(切削速度)』が上昇すると切削温度が上昇し、工具寿命は短くなります。
高速旋削では、工具摩耗は切削速度に比例して増大しますが、切削速度は便宜上の要因で、実際には切削温度に比例して摩耗が進行していると思われます。
高速切削加工の場合、切り込みを浅くすることで温度上昇を抑えることができ、工具磨耗の進行が抑制できます。
また、エンドミル加工の場合は、断続切削なので、加熱冷却の繰り返しサイクルとなり、連続切削のように常に高温状態にさらされ続けることはないという利点もあります。






回転速度と切削速度の関係

主軸の回転速度と切削速度は、以下の関係式で表されます。
 この関係式から、切削速度を一定にするためには、工具直径が小さくなるほど、主軸の回転速度を高速にする必要があります。


また、ボールエンドミルの場合、切り込み量によって工具直径が変化します。
軸方向の切り込みが浅くなるほど、工具直径は小さくなり、主軸の回転速度を高速にする必要があります。




送り速度と回転速度の関係 送り速度回転速度は、以下の関係式で表されます。
 この関係式から、主軸の回転速度が増加すると、送り速度も増加し加工能率は向上します。


加工能率  加工能率は、切り込み面積(AdとRd)と送り速度から決まります。
 高速加工の場合は、切り込み面積は小さくなりますが、送り速度を増加することで加工能率を向上しています。
 また、送り速度と回転速度の関係から、回転速度が増加すると送り速度も増加します。



トロコイド切削  高速切削加工の「切り込みを浅くし、回転速度と送り速度を高める」条件で、溝やポケット加工に使用する加工法です。
 溝幅より小径の工具を使用し、軸方向の切り込みを1.5D~2D位、径方向の切り込みを0.1D~0.2D位を目安に、円弧状(180°以上)の軌跡を描きながら加工します。

ヘリカル切削 円弧補間に1軸を追加した同時3軸制御で、螺旋状の工具軌跡を描き、穴あけやアプローチに使用する加工法です。

穴あけ加工では、穴径より小径の工具を使用し、異寸法の穴加工が行えます。
アプローチでは、Z軸単独切り込みの場合、切削速度が0である中心部からの加工となりますが、ヘリカル切削のように傾斜させることで、ボールエンドミルの最も弱い中心部を避けることができます。


等高線加工  切削負荷の変動を極力抑え、安定した加工を行うために、等高線加工を基本的に使用します。






 走査線加工の場合、上下方向に変動する軌跡が多く、下降点や上昇点で切削負荷の変動が大きくなります。
また、ボールエンドミルの切削ポイントが変化するため、ボールエンドミルにかかる力の方向も変動します。



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既に回答されているのでダブるかもしれませんが
切削速度
MCなら工具の外周の速度です、単位はm/minで表し実際の指令値は1分当たりの回転数rpmに計算して指令しなければなりません。
じゃ何故回転数で工具のカタログなどで表示しないのかと言えば直径が変われば回転数が変わるからです
イメージとして軽自動車と普通車が同じ速度で走ったときのタイヤの回転数を考えれば
イメージしやすいと思います、当然タイヤ径の小さい方が多く回転しますよね。
計算式は
V=切削速度m/min
π=円周率
D=直径
N=回転数rpm
V=πxDxN/1000
N=Vx1000/πxD

テーブル送り速度
その名の通りのテーブル(ワーク)の送り速度ですがMCは工具を中心に考えますので何が動こうが
送り速度でいいのですテーブルという名前に惑わされては行けません、つまり工具からみたワークの速度なのです
求め方
F=送り速度mm/min
N=回転数rpm
f=1刃当たりの送りmmカタログなどに記載されている
t=刃数 ドリルなどのように回転当たりの送りが表示されている場合は1
F=Nxfxt


計算が面倒ならマクロで計算させれば便利ですよ。


速度の単位 m/min と mm/min がなんでこんなに差がるのか不思議だったのですが、やっと意味がわかりました。
ちなみに参考書に書いてある計算式はもっと複雑で、

回転数N=(320x切削速度)/エンドミル外形

送り速度C=(切削速度xエンドミル外形x送り係数xエンドミル係数)/
     軸方向切り込み深さ x 半径方向切り込み深さ
    
と 書いてあり、回転数は簡略化されてますが、送り速度がちょっと複雑です。送り係数は切削する素材とエンドミル径によって様々な数値があり、表になっていて そこから適した数字を拾うようになっています。エンドミル係数はエンドミルのタイプ、ショートとか標準、ロング刃と刃数との関係が表になっていて適合する 数字を拾うようになっています。

送り速度の計算式はとても面倒なんですが、1刃あたりの送りがわからない時は複雑な計算をしなければいけないことになりますね。

1刃あたりの送りというのはタンガロイのカタログに書いてあるのを例にするとfz=0.075mm/tという数字ですか?


切削速度とは刃物が素材を削る速度の事で、素材上をどれ位の速さで刃物が走っているかを表します。これを元に理想とする回転数を割り出します。
初心者のうちは、工具が回転しているからイメージしにくいワケですが、木材を削るカンナのように直線的に真っ直ぐ走るとすれば、そのスピードが切削速度となります。これは理想的に削る速度が存在するわけです。

フライス等の回転工具の場合は刃物は回転数で指令するため、この速度を元に回転数に直さなくてはいけません。

切削速度とか言われるから紛らわしいのですが、ようするに工具の「周速」なのです。

極端な例えを言いますと、ある人が運動場のトラックを一定のスピードでグルグル回っているをします。
この時の走っている速度が切削速度です。そして、単位時間当たりに何週しているかが回転数となります。
切削速度がフライスでイメージしづらい場合は旋盤を見てみると良いでしょう。バイトが素材を走っている(削っている)速度が切削速度です。
そして理想の切削速度から素材を回す回転数を求めます。

テーブル送りは切削速度や回転数とは別物で、文字通りテーブル自体の移動速度です。ちなみに主軸が移動するタイプの場合でもこの送り(F値)の意味する�

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隨 著塑料製品日溢廣泛的應用,如日化用品和飲料包裝容器等,外觀的需要往往要求塑料模具型腔的表面達到鏡面拋光的程度。而生產光學鏡 片、鐳射唱片等模具對表面粗糙度要求極高,因而對拋光性的要求也極高。拋光不僅增加工件的美觀,而且能夠改善材料表面的耐腐蝕性、耐磨性,還可以使模具擁 有其它優點,如使塑料製品易於脫模,減少生產注塑週期等。因而拋光在塑料模具製作過程中是很重要的一道工序。

1 拋光方法 目前常用的拋光方法有以下幾種:

1.1 機械拋光 機械拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光後的凸部而得到平滑面的拋光方法,一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等, 以手工操作為主,特殊零件如回轉體表面,可使用轉台等輔助工具,表面質量 要求高的可採用超精研拋的方法。超精研拋是採用特製的磨具,在含有磨料的研拋液 中,緊壓在工件被加工表面上,作高速旋轉運動。利用該技術可以達到Ra0.008μm的表面粗糙度,是各種拋光方法中最高的。光學鏡片模具常採用這種方 法。

1.2 化學拋光 化學拋光是讓材料在化學介質中表面微觀凸出的部分較凹部分優先溶解,從而得到平滑面。這種方法的主要優點是不需複雜 設備,可以拋光形狀複雜的工件,可以同時拋光很多工件,效率高。化學拋光的核心問題是拋光液的配製。化學拋光得到的表面粗糙度一般為數10μm。

1.3 電解拋光 電解拋光基本原理與化學拋光相同,即靠選擇性的溶解材料表面微小凸出部分,使表面光滑。與化學拋光相比,可以消除陰 極反應的影響,效果較好。電化學拋光過程分為兩步: (1)宏觀整平 溶解產物向電解液中擴散,材料表面幾何粗糙下降,Ra>1μm。 (2)微光平整 陽亟亟化,表面光亮度提高,Ra<1μm。

ref: ECM電化學加工(電解加工)

1.4 超聲波拋光 將工件放入磨料懸浮液中並一起置於超聲波場中,依靠超聲波的振蕩作用,使磨料在工件表面磨削拋光。超聲波加工宏觀 力小,不會引起工件變形,但工裝製作和安裝較困難。超聲波加工可以與化學或電化學方法結合。在溶液腐蝕、電解的基礎上,再施加超聲波振動攪拌溶液,使工件 表面溶解產物脫離,表面附近的腐蝕或電解質均勻;超聲波在液體中的空化作用還能夠抑制腐蝕過程,利於表面光亮化。

1.5 流體拋光 流體拋光是依靠高速流動的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達到拋光的目的。常用方法有:磨料噴射加工、液體噴射加 工、流體動力研磨等。流體動力研磨是由液壓驅動,使攜帶磨粒的液體介質高速往復流過工件表面。介質主要採用在較低壓力下流過性好的特殊化合物(聚合物狀物 質)並摻上磨料製成,磨料可採用碳化硅粉末。

ref: OTEC 流體拋光技術

example:


處理前


處理後

1.6 磁研磨拋光 磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場作用下形成磨料刷,對工件磨削加工。這種方法加工效率高,質量好,加工條件容易控制,工作條件好。採用合適的磨料,表面粗糙度可以達到Ra0.1μm。

2 機械拋光基本方法 在塑料模具加工中所說的拋光與其他行業中所要求的表面拋光有很大的不同,嚴格來說,模具的拋光應該稱為鏡面加 工。它不僅對拋光本身有很高的要求並且對表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標準。表面拋光一般只要求獲得光亮的表面即可。鏡面加工的標準分為四 級:AO=Ra0.008μm,A1=Ra0.016μm,A3=Ra0.032μm,A4=Ra0.063μm,由於電解拋光、流體拋光等方法很難精確 控制零件的幾何精確度,而化學拋光、超聲波拋光、磁研磨拋光等方法的表面質量又達不到要求,所以精密模具的鏡面加工還是以機械拋光為主。

2.1 機械拋光基本程序 要想獲得高質量的拋光效果,最重要的是要具備有高質量的油石、砂紙和鑽石研磨膏等拋光工具和輔助品。而拋光程序的選擇取決於前期加工後的表面狀況,如機械加工、電火花加工,磨加工等等。機械拋光的一般過程如下:

(1) 粗拋 經銑、電火花、磨等工藝後的表面可以選擇轉速在35 000—40 000 rpm的旋轉表面拋光機或超聲波研磨機進行拋 光。常用的方法有利用直徑Φ3mm、WA # 400的輪子去除白色電火花層。然後是手工油石研磨,條狀油石加煤油作為潤滑劑或冷卻劑。一般的使用順序為 #180 ~ #240 ~ #320 ~ #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000。許多模具製造商為了節約時間而選擇從#400開始。

(2) 半精拋 半精拋主要使用砂紙和煤油。砂紙的號數依次為: #400 ~ #600 ~ #800 ~ #1000 ~ #1200 ~ #1500。實際上#1500砂紙只用適於淬硬的模具鋼(52HRC以 上),而不適用於預硬鋼,因為這樣可能會導致預硬鋼件表面燒傷。 (3)精拋 精拋主要使用鑽石研磨膏。若用拋光布輪混合鑽石研磨粉或研磨膏進行研磨的 話,則通常的研磨順序是9μm(#1800)~ 6μm(#3000)~3μm(#8000)。9μm的鑽石研磨膏和拋光布輪可用來去除#1200和 #1500號砂紙留下的發狀磨痕。接著用粘氈和鑽石研磨膏進行拋光,順序為1μm(#14000)~ 1/2μm(#60000)~1/4μm (#100000)。

精度要求在1μm以上(包括1μm)的拋光工藝在模具加工車間中一個清潔的拋光室內即可進行。若進行更加精密的拋光則必需一個絕對潔淨的空間。灰塵、煙霧,頭皮屑和口水沫都有可能報廢數個小時工作後得到的高精密拋光表面。

2.2 機械拋光中要注意的問題 用砂紙拋光應注意以下幾點:

1)用砂紙拋光需要利用軟的木棒或竹棒。在拋光圓面或球面時,使用軟木棒可更好的配合圓面和球面的弧度。而較硬的木條像櫻桃木,則更適用於平整表面的拋光。修整木條的末端使其能與鋼件表面形狀保持吻合,這樣可以避免木條(或竹條)的銳角接觸鋼件表面而造成較深的劃痕。

(2) 當換用不同型號的砂紙時,拋光方向應變換45°~ 90°,這樣前一種型號砂紙拋光後留下的條紋陰影即可分辨出來。在換不同型號 砂紙之前,必須用100%純棉花沾取酒精之類的清潔液對拋光表面進行仔細的擦拭,因為一顆很小的沙礫留在表面都會毀壞接下去的整個拋光工作。從砂紙拋光換 成鑽石研磨膏拋光時,這個清潔過程同樣重要。在拋光繼續進行之前,所有顆粒和煤油都必須被完全清潔乾淨。

(3)為了避免擦傷和燒傷工件表面,在用#1200和#1500砂紙進行拋光時必須特別小心。因而有必要加載一個輕載荷以及採用兩步拋光法對表面進行拋光。用每一種型號的砂紙進行拋光時都應沿兩個不同方向進行兩次拋光,兩個方向之間每次轉動45°~ 90°。

鑽石研磨拋光應注意以下幾點:

(1) 這種拋光必須盡量在較輕的壓力下進行特別是拋光預硬鋼件和用細研磨膏拋光時。在用#8000研磨膏拋光時,常用載荷為 100~200g/cm2,但要保持此載荷的精準度很難做到。為了更容易做到這一點,可以在木條上做一個薄且窄的手柄,比如加一銅片;或者在竹條上切去一 部分而使其更加柔軟。這樣可以幫助控制拋光壓力,以確保模具表面壓力不會過高。

(2)當使用鑽石研磨拋光時,不僅是工作表面要求潔淨,工作者的雙手也必須仔細清潔。

(3)每次拋光時間不應過長,時間越短,效果越好。如果拋光過程進行得過長將會造成「橘皮」和「點蝕」。

(4)為獲得高質量的拋光效果,容易發熱的拋光方法和工具都應避免。比如:拋光輪拋光,拋光輪產生的熱量會很容易造成「橘皮」。

(5)當拋光過程停止時,保證工件表面潔淨和仔細去除所有研磨劑和潤滑劑非常重要,隨後應在表面噴淋一層模具防銹塗層。

3 影響模具拋光質量的因素 由於機械拋光主要還是靠人工完成,所以拋光技術目前還是影響拋光質量的主要原因。除此之外,還與模具材 料、拋光前的表面狀況、熱處理工藝等有關。優質的鋼材是獲得良好拋光質量的前提條件,如果鋼材表面硬度不均或特性上有差異,往往會產生拋光困難。鋼材中的 各種夾雜物和氣孔都不利於拋光。

3.1 不同硬度對拋光工藝的影響 硬度增高使研磨的困難增大,但拋光後的粗糙度減小。由於硬度的增高,要達到較低的粗糙度所需的拋光時間相應增長。同時硬度增高,拋光過度的可能性相應減少。

3.2 工件表面狀況對拋光工藝的影響 鋼材在切削機械加工的破碎過程中,表層會因熱量、內應力或其他因素而損壞,切削參數不當會影響 拋光效果。電火花加工後的表面比普通機械加工或熱處理後的表面更難研磨,因此電火花加工結束前應採用精規准電火花修整,否則表面會形成硬化薄層。如果電火 花精修規准選擇不當,熱影響層的深度最大可達0.4mm。硬化薄層的硬度比基體硬度高,必須去除。因此最好增加一道粗磨加工,徹底清除損壞表面層,構成一 片平均粗糙的金屬面,為拋光加工提供一個良好基礎。


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