冷間工具鋼の特徴-
冷間加工工具鋼の最も重要な特性は耐摩耗性です。{0}耐摩耗性を向上させる基本的な方法は硬度を高めることです。冷間加工工具鋼は通常、焼き入れおよび焼き戻しされ、約 60 HRC の硬度で使用されます。炭素含有量を増やすと硬度が上がります。 Cr、Mo、V、W などの炭化物-形成元素を添加すると、耐摩耗性がさらに向上する硬質炭化物 (M7C3、M6C、MC) が生成されます。ただし、炭化物分が多いと靱性や耐疲労性が低下するため、用途に応じて材種を選択する必要があります。
炭素工具鋼（JIS G4401）
炭素工具鋼には、0.55 ～ 1.50% の炭素と少量のシリコンとマンガンが含まれています。 JISには11等級が記載されています。 750 ～ 840 度で焼き入れされ、150 ～ 200 度で焼き戻され、54 ～ 63 HRC に達します。合金元素が少ないため焼き入れ性が悪く、表面だけが硬化する場合でも水冷が必要です-。最も一般的な材種は SK105 (1.05C-0.2Si-0.25Mn) で、切削工具、鋼棒、治具、金型に使用されます。
合金工具鋼（JIS G4404）
JIS では合金工具鋼を切削工具鋼、耐衝撃工具鋼、-冷間ダイス鋼、熱間ダイス鋼-に分類しています。冷間加工用ダイス鋼には、10 等級と改良等級が含まれます。-
低合金工具鋼-
合金含有量が比較的低い冷間加工ダイス鋼には、SKS93 (1.05C-0.95Mn-0.4Cr) や SKS3 (0.95C-1.05Mn-0.75Cr) などがあります。マンガン (約 1%) は焼入性を向上させます。 SKS3 には、焼入れ性と靭性を高めるために 0.75% のタングステンがさらに含まれています。低合金工具鋼は、刃先、ゲージ、ダイスに使用されます。
高-炭素高-クロム冷間-ダイス鋼
最も有名な材種は SKD11 (1.5C-12Cr-1Mo シリーズ) で、その特徴は優れた耐摩耗性です。高クロムによりマトリックス中に粗大な炭化クロム (M7C3) が形成されます。焼入性が良く、空冷でも完全な芯硬度が得られます。 SKD11の焼入れ温度は1000～1040度であり、真空熱処理炉で一般的に使用されています。 SKD1 (2C-12Cr シリーズ) は炭素とクロムがさらに多く、より粗大な炭化物と高い耐摩耗性を与えますが、靭性と耐疲労性は低くなります。焼き入れ温度（950℃）が一般的な温度範囲と異なり、油焼き入れが必要なため、使用されることはほとんどありません。
8% Cr 冷間工具鋼-
JISには含まれていませんが、8％クロム鋼が広く使われています。調整された組成（約 1C-8Cr-2Mo）を備えた SKD11 をベースとして、焼き入れ焼き戻しダイス鋼の EDM 加工における割れの問題を解決するために 1970 年代に開発されました。 - 高温焼戻しは残留応力を効果的に除去しますが、SKD11 は高温焼戻し後に必要な硬度を維持できません。炭素とクロムを減らして靱性を向上させ、モリブデンをさらに添加することにより、8%Cr 鋼は高温焼き戻し後も約 62 HRC を維持します。耐摩耗性はSKD11より若干劣りますが、総合性能が優れているためSKD11と並ぶ標準グレードです。
よくある質問
Q: SKD11 と SKD1 の違いは何ですか?
A: SKD1 (2C-12Cr) は SKD11 (1.5C-12Cr-1Mo) よりも炭素とクロムが多く、耐摩耗性は高くなりますが、靭性は低く、油焼き入れが必要です。 SKD11 は空気硬化し、より広く使用されている材種です。
Q: 8%Cr鋼はなぜ開発されたのですか?
A: EDM 加工されたダイス鋼の亀裂を除去するには-、炭素とクロムを減らすことで靭性が向上し、モリブデンを増やすことで約 62 HRC を維持しながら高温焼き戻し（残留応力を除去）が可能になります。-
Q: 炭素工具鋼はなぜ水焼入れしなければならないのですか?
A: 硬化性が低いため、- 水冷によって表面を硬化するのに必要な急速な冷却が行われます。油焼き入れでは必要な硬度に達しない可能性があります。
Q: SKD11の標準焼き入れ温度は何度ですか?
A: 1000 ～ 1040 度、真空熱処理炉で一般的に使用される範囲です。-硬化の後に焼き戻しが行われます（必要な硬度に応じて、通常は 150 ～ 550 度）。
