特徴
炭 素鋼は特殊鋼の中では硬度が低く、また粘り強いので、ある程度の強度が必要な構造部品に使用されます。お客様の御希望通りの仕様(板厚公差、硬度規格等) にて小ロットで製造致します。機構部品にご採用されることが多い材料ですが、当社では時計部品等の精密部品にも採用された実績を基に、安定した品質をお届 け致します。
用途
時計部品、自動車部品、ワッシャー
当社のメリット
- 小ロット対応で３００ｋｇ～製造可能です。
- 硬度を調整することができます。
- 薄物の材料を製造できます。
- 厳しい板厚公差が製造できます：一般材では保証できないより精密な板厚公差で製造できます。
種類
鋼種記号
化学成分 (％)
C
Si
Mn
P
S
Cr
その他
不純物
カミソリ鋼
TE-2
(SKS81M)
1.20～
1.30
0.15～
0.35
≦0.35
≦0.030
≦0.020
0.30～
0.50
Cu≦0.25
Ni≦0.25
炭素工具鋼
JIS G 3311
(4401)
SK-2M
(SK-120M)
1.20～1.30
≦0.20
≦0.35
≦0.025
≦0.020
0.30～
0.50
Cu≦0.25
Ni≦0.25
SK-4M
(SK-95M)
0.90～
1.00
≦0.35
≦0.50
≦0.030
≦0.030
Cu≦0.25
Ni≦0.25
Cr≦0.30
SK-5M
(SK-85M)
0.80～
0.90
≦0.35
≦0.50
≦0.030
≦0.030
SK-6M
(SK-75M)
0.70～
0.80
≦0.35
≦0.50
≦0.030
≦0.030
SK-7M
(SK-65M)
0.60～
0.70
≦0.35
≦0.50
≦0.030
≦0.030
高清浄鋼
TNS-4
0.90～
1.00
0.15～
0.30
0.35～
0.50
≦0.030
≦0.007
0.15～
0.30
Cu≦0.25
Ni≦0.25
M 2
1.00
0.22
0.66
0.020
0.004
0.38
Mo 0.02～0.03
合金工具鋼
JIS G 3311
(4404)
SKS-2M
1.00～
1.10
≦0.35
≦0.80
≦0.030
≦0.030
0.50～
1.00
W
1.00～1.50
Cu≦0.25
Ni≦0.25
SKS- 51M
0.75～
0.85
≦0.35
≦0.50
≦0.030
≦0.030
0.20～
0.50
Ni 1.30～2.00
SKS-7M
1.10～
1.20
≦0.35
≦0.50
≦0.030
≦0.030
0.20～
0.50
W
2.00～2.50
炭素鋼
JIS G 3311
(4051)
S70CM
0.65～
0.75
0.15～
0.35
0.60～
0.90
≦0.030
≦0.035
S60CM
0.55～
0.65
0.15～
0.35
0.60～
0.90
≦0.030
≦0.035
Cu≦0.30
Ni≦0.20
Cr≦0.20 S55C～
S15C
Ni±Cr
≦0.35
S55CM
0.52～
0.58
0.15～
0.35
0.60～
0.90
≦0.030
≦0.035
S50CM
0.47～
0.53
0.15～
0.35
0.60～
0.90
≦0.030
≦0.035
S45CM
0.42～
0.48
0.15～
0.35
0.60～
0.90
≦0.030
≦0.035
S15CM
0.13～
0.18
0.15～
0.35
0.30～
0.60
≧0.030
≧0.035
クロム モリブデン鋼
JIS G 3311
(4105)
SCM415M
0.13～
0.18
0.15～
0.35
0.60～
0.85
≦0.030
≦0.030
0.90～
1.20
Ni ≦0.25
Mo 0.15～0.30
Cu≦0.30
〔注〕 記号末尾のMはJISみがき特殊帯鋼該当鋼種(以下Mは省略いたします)
種 類
鋼種記号
特 性
カミソリ鋼
TE-2
カミソリ鋼は成分の調整及び製造履歴の厳重な管理によって焼入性を増し、炭化物を微細化して、切れ味耐磨耗性を高めた材料で、カミソリ替刃、長刃、高級刃物等に使用されています。
炭素工具鋼
SK-2
SK-4
SK-5
SK-6
SK-7
炭素工具鋼は、みがき特殊帯鋼のうち、その加工性、焼入性、製品性能、価格等で最も広く使われています。
刃物、切削具、工具のように硬いものからバネ、ゼンマイ、メリヤス針、ホーン、メジャーテープ、座金のように弾性や靱性を必要とするもの迄、凡ゆる分野に使用されています。
高清浄鋼
TNS-4
M 2
通常の製造条件で作られた一般鋼材は、その製鋼過程で多少の非金属介在物の混入は避けられず、高信頼性が要求される用途では、時として問題になる場合があります。
これらはSK4に相当する高清浄鋼で、従来の製鋼過程に特殊な精錬工程を追加して、介在物を減少させるようにしたもので、ESR鋼には及びませんが、特に寿命や疲労特性が重視される用途に適しています。
合金工具鋼
SKS-2
SKS-7
SKS-51
SKS2とSKS7は高炭素鋼にタングステン、クロムを添加して細かく硬い複炭化物を分散させた鋼種で、耐磨耗性や高温強度に優れ、カッター、ハクソー、メタルバンドソー等に使用されています。
また、SKS51はニッケル、クロムの添加で靱性を高めた材料で、バンドソー、カッター、ホーン等に使われています。
炭素鋼
S70C
S60C
S55C
S50C
S45C
S15C
炭 素鋼は炭素工具鋼より炭素量が低目で、不純成分の規制も緩やかになっており、ある程度の強度と粘り強さを必要とするような一般的な用途に適しています。炭 素量の低いものは、生材の加工性はよくなりますが焼入のムラが生じ易いので温度管理、冷却方法等の注意が必要です。事務機、電気、機械等の構造部品やバ ネ、座金、クラッチ部品、トムソン刃、ベアリング部品等に使われています。
クロム
モリブデン鋼
SCM415
(旧SCM21)
クロムモリブデン鋼は代表的な構造用合金鋼で、焼入、焼戻を行なうことによって中程度の強度と粘り強さが得られる材料です。これらの素材は硬さも低く加工性に富んでいます。また合金成分の効果で焼入性がよく、多少冷却速度が遅くても焼が入り、歪の発生も少なくなります。
SCM415は肌焼鋼で通常浸炭し、表面を硬化させて使用します。
事務機、電気、機械部品、トムソン刃、チェーン部品等に使われています。
みがき特殊帯鋼は通常圧延された状態(圧延仕上またはロール仕上)のままで供給されていますが、弊社では、最も軟かい焼鈍仕上から最も硬い強圧延仕上まで、各種仕上状態のものを製作していますので、ご用途に最も適した仕上状態のものをお選びいただけます。
このように仕上状態は圧延の程度によって連続的に変わるものですが、便宜上、弊社では次表のように数種に大別して呼称しています。鋼種、寸法等によって多少の差異はありますが、一応の目安としてご利用下さい。
仕上状態
仕上圧延率
焼鈍仕上
―――(焼鈍のまま)
スキンパス仕上
5 ％ 以 内
ロール仕上
15～40 ％
強圧延仕上
35 ％ 以 上
鋼 種
仕上状態
硬 さ試験
引張試験
HV
引張強さ N／mm2
伸び ％
TE-2
SK-2
焼鈍仕上
170～210
520～685
20～32
スキンパス仕上
190～230
570～715
10～28
ロール仕上
250～290
735～980
2～15
強圧延仕上
280～320
835～1080
1～3
SK- 4
TNS-4
焼鈍仕上
160～200
490～645
24～35
スキンパス仕上
175～215
540～695
12～32
ロール仕上
245～285
725～970
2～15
強圧延仕上
270～310
825～1040
1～4
SK- 5
SKS-51
焼鈍仕上
150～190
460～625
26～37
スキンパス仕上
170～210
510～685
15～35
ロール仕上
240～280
725～ 930
3 ～16
強圧延仕上
260～300
805 ～1000
1～5
SK-6
S70C
焼鈍仕上
145～185
440～615
27～38
スキンパス仕上
160～200
490～665
15～35
ロール仕上
235～275
715～920
3～16
強圧延仕上
255～295
795～990
1～5
SK-7
S60C、S55C S50C、S45C S15C
焼鈍仕上
140～180
410～610
28～39
スキンパス仕上
155～195
460～655
16～36
ロール仕上
230～270
705～900
3～17
強圧延仕上
250～290
775～970
1～5
SKS-2
焼鈍仕上
190 ～230
615～715
20～30
強圧延仕上
280～ 320
835～1080
1～3
SKS-7
焼鈍仕上
200～240
645～735
20～28
強圧延仕上
300～340
880～1125
1～3
SCM415
焼鈍仕上
125～165
335～540
28～50
強圧延仕上
200～240
655～735
1～8
〔注〕 引張試験片は圧延方向よりとったJIS 6号試験片によります。
概要
みがき特殊帯鋼は通常切断、打抜き、曲げ、絞り等のさまざまな加工が施されて使用されていますが、弊社では各種材料を使用・用途に合わせて吟味製作しています。前記の仕上および機械的性質や次の事項等ご参照の上御用命下さい。
切断・せん断・打抜き
(1) これらの加工では一般的にだれ、かえりが少なく断面の美麗さ、均一性が要求されますので、圧延仕上・強圧延仕上のものが最も多く使用されています。せん断 面を多くするため軽い圧延仕上のものを使用したり、クリアランス(すきま)を狭くしたりまたは曲げ・絞り等の加工を組み合わせて行なうために、軟質仕上の ものを加工する場合は、だれ、かえりが出やすくなります。
(2)クリアランスは板厚の5～10％が普通ですが材質、仕上状態、加工条件等により適当な値を選ぶ必要があります。
〔参考〕せん断力概算式(打抜き)
Ｐ＝ｌtS ｌ……せん断長さ ｔ……板厚
Ｓ……せん断抵抗(約0.8×材料の引張強さ)
曲げ
(1)軽い曲げ加工の場合は圧延仕上のものが使われることもありますが、通常焼鈍仕上、またはスキンパス仕上のものが使用されています。
(2)帯鋼は一般に方向性があり特に圧延仕上のものは、方向性が強いので圧延方向に平行な曲げは避け、できるだけ圧延方向に直角または交叉するような曲げができる板取りを考える必要があります。
(3)切断、せん断加工後かえりが曲げ外面に出るような曲げ加工を行ないますと、かえり部からきれつが入ることがありますので、かえり部を曲げ内面にするとか、かえり取りの後に曲げ加工を行なう等の配慮が必要です。
(4)曲げ加工の際、材料のスプリングバックは加工の程度、材料の仕上状態によっても異なりますが、型、加工法により適当な補正が必要です。
5)曲げ加工性は材質、加工条件により異なりますが、仕上状態別におよそ次の程度の加工が可能です。(主としてSK5以下の低炭素鋼を対象とします)
仕上状態
厚 さ 1 mm 未 満
厚 さ 1 mm 以 上
焼鈍仕上
スキンパス仕上
圧延仕上 (軽度の)
〔注〕 ｔ……板厚 Ｒ……曲げの内側半径
〔参考〕 曲げ力概算式
Ｖ型ダイス……Ｐ＝0.6bt2σB/L b ……板幅 t……板厚
Ｕ型ダイス……Ｐ＝0.3bt2σB(1＋t/L ) σB……材料の引張強さ L……ダイス溝幅
絞り
(1)絞り加工は、軽度のものは別として通常全方向に対する均一な絞り性が必要されるため、焼鈍仕上またはスキンパス仕上のものが使用されています。
(2)みがき特殊帯鋼は軟鋼のような著しいストレッチャーストレイン現象はありませんが、絞り限界は低目で、深絞りの場合は中間焼鈍を施して再絞りを行ないます。普通平板絞りの場合： 絞り率＝0.4 再絞りの場合： 絞り率＝0.6とされています
絞り率＝d/D
d ……絞られる製品の直径
D ……絞る前の円板の直径
〔参考〕 絞り力概算式(丸絞り) σB……材料の引張強さ
Ｐ＝πdtσBｍ ｔ ……板厚 ｍ……補正係数(普通0.4～1.0)
概要
みがき特殊帯鋼は、殆どすべてのものが用途に応じ適当な焼入焼戻等の熱処理を施して使用されています。この熱処理で重要な点は、以下の通りです。
(1) 適正な条件で均一な加熱、冷却を行なうこと
(2) 脱炭、スケール生成、高温腐食等を極力防ぐこと
(3) 焼入歪を最小にするような焼入法をとること
炉温と材料温度
一般に熱処理を行なう場合、熱処理炉の炉温を測定し、それを材料加熱温度としていますが、真の材料温度と測定炉温との間に大きいズレやムラを生ずることがありますので、温度特性をよく調べて適当な温度補正や熱処理法の変更を行なう必要があります。
前処理と雰囲気
み
がき特殊帯鋼は、高炭素になるほど脱炭しやすく、特に焼入のような高温加熱の場合は危険が増大します。また、材料に汚れや異物が付着したまま加熱しますと
高温焼付や高温腐食が生じます。このため熱処理にさきだって、材料表面を清浄にする前処理や炉内雰囲気を調整することが必要です。
炉内雰囲気として標準的なものは焼入にはＲＸガス、焼鈍にはＮＸガスですが、この他Ｎ2ガス、Ｈ2ガス、ＡＸガス等も使われています。(雰囲気ガスは用語の解説参照)
また中性塩浴炉、金属浴炉や炉心管、ケース等を使用して直接外気に触れないようにする方法もとられています。
焼入
鋼種
焼入温度℃
鋼種
焼入温度℃
TE 2
790～850油冷(760～820水冷)
SKS 2
830～880油冷
SKS 7
830～880油冷
SK 4
790～850油冷(760～820水冷)
SK 5
790～850油冷(760～820水冷)
S 70 C
790～850油冷
SK 6
790～850油冷(760～820水冷)
S 60 C
800～860水冷
SK 7
790～850油冷(760～820水冷)
S 55 C
800～860水冷
S 50 C
800～860水冷
TNS 4
790～850油冷(760～820水冷)
S 45 C
800～860水冷
M 2
790～850油冷(760～820水冷)
S 15 C
800～860水冷
SKS 51
790～850油冷(760～820水冷)
SCM 415
1次 850～900油冷
2次 800～850油冷
焼入には、通常上記準備焼入温度のほぼ中心値を選んで材質、寸法、形状、要求される性能、焼入方法等に応じ数十秒ないし数分間保持します。
焼入条件は製品性能に大きく影響し焼入温度が高すぎたり、保持時間が長すぎたりしますと結晶粒の粗大化や靱性の低下をきたし、また脱炭の危険も増えますし、逆の場合は完全に硬化しなかったり、一部軟点を生じたりしますので適正な条件を選ばなければなりません。
冷
却には一般に油または水が用いられます。水冷の方が油冷よりも硬く焼が入りますが焼入歪、焼われ等の危険があるため、みがき特殊帯鋼の場合は一部特例を除
き、油冷が採用されています。焼入歪を防止するため油温を高めてマルテンパー処理を施したり、特殊な例では塩浴、金属浴中への焼入(オーステンパー処理)
も行なわれています。
またリボン状の材料や単純な形状の場合は、定盤焼入やプレスクエンチング等が行なわれています。代表的な鋼種の焼入特性は次図の通りです。
焼戻
焼入を行なった材料は、要求される硬度がどのように高い場合でも、必ず焼戻を施さなければなりません。焼戻条件は、夫々の製品が要求する性能に応じ、テストやその鋼種の焼入焼戻性能曲線等を参考にして選びます。
み
がき特殊帯鋼の場合、質量が小さくまた連続的な焼戻作業が行われることが多いので、焼戻時間としては特に粘り強さを必要とする場合に長時間焼戻を行なうこ
ともありますが、一般には数分以内の短時間焼戻を行なっている場合が多いようです。また連続作業上、短時間しかとれない場合、焼戻温度をやや高目にしたり
繰り返し焼戻を行なうこともあります。
しかし焼戻は、原則として高温短時間で行なうより低温長時間で行なう方が靱性が大きくなりますので、必要以上に焼戻炉を短かくしたり、焼戻温度を高くしすぎたり、時間を短かくしたりすることは避けなければなりません。
また油浴、金属浴、塩浴等により焼戻を行なう場合は、空中焼戻よりも時間を短縮することができます。
代表的な鋼種の焼入焼戻特性は下図の通りです。
焼鈍
材 料の軟化や歪取りのため焼鈍を行なうことがありますが、この焼鈍温度としては600～700℃が適当です。温度が高すぎると組織が変化したり脱炭やスケー ル発生の危険が生じますので、一般にはやや低目の温度を選んだ方が無難です。保持時間は数分ないし30分位保持して徐冷しますが、徐冷は200℃位まで行 ない、それ以下は放冷しても差し支えありません。
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