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高速度工具鋼(こうそくどこうぐこう)[k55]

高炭素の高合金鋼で、主に切削工具などの冷間工具として使用されます。

一般に「ハイス(High Speed Steelの略称)」と称されます。

これは、高温焼戻しをすることによって、高い硬さを保持しつつ、切削時の高温に耐えるように作られた鋼で、古くは4%Crの成分が基本となっていて、大きくは、モリブデン系とタングステン系に分かれていました。

近年では、さらに高合金・高炭素化した粉末高速度鋼ややや低い炭素量で、高じん性の工具として使用される、「セミハイス(マトリクスハイス)」と呼ばれる鋼種が開発されて、多くの鋼種が製造販売されています。


ハイスは鋼の成分として、タングステン、モリブデンなどの高融点元素を含有させることで、焼入れ温度も一般工具鋼(ダイス鋼:約1000℃)よりも高くて、1100℃以上で焼入れして、500℃以上の高温焼戻しによって2次硬化して、焼入れしたままの状態よりも高い硬さになるように設計された鋼種がほとんどです。

そのために、熱処理では、高温特性を生かすために500℃以上の「高温焼戻し」をして使用されるのが一般的です。

平成年代の初期ごろまでは、主にソルトバスを用いて熱処理が行われていたのですが、真空炉の性能が向上して、窒素ガスによる冷却でも高品質な焼入れができるようになって、近年では真空炉による熱処理の比率が高まっています。

しかし、高速度鋼はダイス鋼に比べて焼入れ性が低いものが多いので、少し品物が大きくなると冷却速度が遅くなり、それによって「じん性」が低下しやすい・・・という評価もあって、今なお、ソルトバスによる熱処理の需要も根強いという状況です。

ソルトバスでは、製品肌に状態を低下させないように、熱処理の全行程がソルトバスによって行われます。

ソルトバスは、焼入れ温度の調節が比較的簡単なこともあって、品物に応じた焼入れ温度にすることによって、鋼種に応じた高温特性や耐摩耗性を生かすことができるという特徴から、「高温焼入れ+高温焼戻し」をしたり、反対に、じん性を重視する場合は低めの焼入れ温度をとる・・・などの方法が細やかに対応ができることも特徴の一つです。

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もとより高速度鋼は高い温度で焼入れするために、切れ刃先端などでは結晶粒の増大を招きやすいので、焼入れには特に注意する必要があります。


粉末高速度鋼は、製鋼の際には鋼塊を作るのではなく、溶湯の成分のまま微細な鋼の粉末を作り、それを固めて鋼材にするという製造方法が取られます。

そのために、それまで製造することができなかった成分系のもの(例えばCが2%以上、Vが5%以上のものなど)が製造できるようになっています。

粉末を作ることを「アトマイズ」といい、作られた粉末を、最終的にはHIPという高温高圧プレスでインゴットを作り、それを鍛造・圧延して鋼材を製造されますので、成分的に偏りの少ない高品質な鋼になります。

この「粉末ハイス」といういい方に対し、従来の製法を「溶製ハイス」といういい方をされる場合があります。

粉末ハイスは均質性と高じん性に優れているという特徴がありますが、すべての特性に優れるのかと言うと、そうではありません。

特に、耐摩耗性では、溶製ハイスのほうが優れている鋼種も多く、粉末ハイスは高価ですので、そのあたりのことを考えて適材適所に使うといいでしょう。



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