内容
A11 工具鋼 | A11 PM 工具鋼: 特性、性質、用途
- ジョン
A11 Steelとは何ですか?
AISI A11 は、摩耗用途向けに設計された高炭素、高バナジウムの冷間工具鋼です。優れた耐摩耗性、圧縮強度、高い熱安定性を備えており、主に冷間成形工具および金型用途に使用されます。
重い負荷や高温の下で作業する場合でも、SteelPro の A11 鋼により、ツールは鋭い刃先と安定したパフォーマンスを長期にわたって維持できます。
A11 PM工具鋼とは何ですか?
A11 PM (粉末冶金) 工具鋼は、粉末冶金プロセスを使用して製造される A11 のバージョンです。このプロセスにより、微細構造がより細かくなり、合金元素がより均一に分散されるため、A11 PM は、通常の A11 と比較して耐摩耗性、靭性、寸法安定性が向上します。A11 PM は、長い工具寿命と高い精度が求められる高性能工具用途でよく使用されます。
プロセスを最適化することで、A11 PM の衝撃負荷や過酷な動作条件に耐える能力が強化されました。これにより、パフォーマンスの信頼性が向上し、メンテナンス コストが削減されます。
A11 工具鋼と A11 PM 工具鋼: 特徴
A11工具鋼の特徴
- 高硬度: SteelPro の A11 工具鋼は HRC 62 ～ 65 に熱処理されており、強い切削力下でも優れた耐摩耗性を発揮します。
- 優れた耐摩耗性: 炭化物は耐摩耗性を高め、鋭い切れ味を維持します。
- 優れた赤硬度：高温でも高い硬度を維持し、高速切削に適しています。
- 優れた硬化性: SteelPro の A11 は均一な硬化を実現し、工具寿命を延ばし、さまざまな工具サイズにわたって一貫性を向上させます。
- 加工性: SteelPro の A11 は硬度が高いにもかかわらず、研削による加工が容易で、さまざまなツール加工プロセスに柔軟に対応できます。
A11 PM工具鋼の特徴
- 高硬度：HRC64〜67に達することができ、より高い硬度の材料の切断に適しています。
- 優れた耐摩耗性: 硬質炭化物は高い耐摩耗性を提供し、交換コストを削減します。
- 優れた赤硬度：500～600℃で高硬度を維持し、高速切削に適しています。
- 優れた硬化性: 合金元素により均一な硬化が保証され、さまざまなサイズのツールに適しています。
- 優れた靭性：優れた靭性を持ち、簡単に破損することなく衝撃荷重に耐えることができます。
A11 工具鋼材料特性と A11 PM 材料特性
化学組成
A11 と A11 PM は化学組成が似ていますが、A11 PM の粉末冶金プロセスにより、これらの元素がより細かく均一に分散されます。
| エレメント | A11 工具鋼 | A11 PM工具鋼 |
| カーボン（C） | 2.4% – 2.5% | 2.45% |
| クロム（Cr） | 4.75% – 5.75% | 5.25% |
| バナジウム (V) | 9.25% – 10.25% | 9.75% |
| モリブデン (Mo) | 1.1% – 1.5% | 1.30% |
| マンガン (Mn) | 0.35% – 0.6% | 0.50% |
| ケイ素 (Si) | 0.75% – 1.1% | 0.90% |
| 硫黄（S） | 0.050% – 0.090% | 0.07% |
| 鉄（Fe） | 78.21% – 81.35% | 78% – 81.4% |
| リン (P) | ≤0.030% | ≤0.030% |
| タングステン（W） | ≤0.50% | ≤0.50% |
機械的特性
| プロパティ | A11 工具鋼 | A11 PM工具鋼 |
| 引張強度 | 5205 MPa (754900 psi) | 5205 MPa (754900 psi) |
| 降伏強度 | 指定されていない | PM処理により改善 |
| 硬度（ロックウェルC） | 59HRC | 61 HRC（熱処理後） |
| 硬度（ブリネル） | 248 – 269 (焼きなまし/硬化) | 255 – 277 (焼きなまし) |
| 弾性係数 | 200GPa（29000ksi） | 221GPa（32100ksi） |
| アイゾット衝撃（ノッチなし） | 39.3 J (29 フィートポンド) | 39.3 J (29 フィートポンド) |
| 摩耗 | 12（耐摩耗性） | 12（耐摩耗性） |
| 圧縮強度 | 高い | 微細構造が細かいため高くなる |
物理的性質
SteelPro の A11 PM 工具鋼は、高性能機械加工を念頭に設計されており、重要な用途において従来の A11 PM よりも優れた利点を提供します。
| プロパティ | A11 工具鋼 | A11 PM工具鋼 |
| 密度 | 7.39 g/cm³ (0.267 ポンド/インチ³) | 7.42 g/cm³ (0.2681 ポンド/インチ³) |
| 融点 | 1450°C – 1510°C (2642°F – 2750°F) | 1450°C – 1510°C (2642°F – 2750°F) |
| 熱伝導率 | 20.39 W/m·K @ 20°C (68°F) | 26 W/m·K @ 20°C (68°F) |
| 比熱容量 | 0.460 J/g·°C (0.110 BTU/lb·°F) | 0.460 J/g·°C (0.110 BTU/lb·°F) |
| 熱膨張 | 10.72 µm/m·°C（@ 20 – 93°C） | 10.7 µm/m·°C（@ 20 – 93°C） |
| 11.1 µm/m·°C（@ 20 – 260°C） | 11.1 µm/m·°C（@ 20 – 260°C） | |
| 11.8 µm/m·°C（@ 20 – 427°C） | 11.8 µm/m·°C（@ 20 – 427°C） | |
| 12.3 µm/m·°C（@ 20 – 593°C） | 12.3 µm/m·°C（@ 20 – 593°C） |
A11工具鋼およびA11PM工具鋼の機械加工
A11 工具鋼熱処理
当社の A11 工具鋼は、優れた耐摩耗性と靭性で知られていますが、熱処理後の硬度により機械加工が少し難しくなる場合があります。当社では、次のように処理しています。
- 予熱: 均一な加熱を確保し、熱応力を軽減するために、1500°F (820°C) まで加熱し、続いて 1800°F – 1850°F (980°C – 1010°C) まで加熱します。
- オーステナイト化: 1850°F – 2150°F (1010°C – 1175°C) で 30 ～ 45 分間加熱し、微細構造をオーステナイトに変換します。
- 焼入れ: 塩、油、または大気中で 1000°F ～ 1100°F (540°C ～ 595°C) まで焼入れし、125°F (50°C) 未満まで空冷します。
- 焼き戻し: 1000°F～1100°F (540°C～593°C) で 2 時間、最低 2 サイクル焼き戻し。
- 応力緩和: 621°F – 677°F (1150°C – 1250°C) に加熱し、ゆっくり冷却して加工応力を緩和します。A11 工具鋼は、焼きなまし状態での機械加工性評価が 35-40% です。熱処理後の硬度により、加工が困難になる可能性があり、超硬工具やその他の高性能工具材料が必要になる場合があります。
その他の機械加工
- 溶接: A11 の溶接は、その微細な粒子構造のため理想的ではありませんが、適切な準備をすれば可能です。当社では、1000°F ～ 1100°F (540°C ～ 595°C) に予熱し、空気硬化フィラーを使用し、溶接後に 1550°F (845°C) で焼き入れします。
- 表面処理：性能向上のため、窒化処理（硬度向上）、TiNコーティング（摩擦低減）、蒸気焼き戻し（応力緩和）を施しています。
考慮事項: 最良の結果を得るには、摩耗を管理し、工具寿命を維持するために、加工速度を遅くし、送り速度を高くすることをお勧めします。
A11 PM工具鋼熱処理
A11 PM は、粉末冶金プロセスにより、高性能ツールに優れた特性を提供します。ここでは、その加工を最適化する方法を説明します。
- 予熱: まず 1500°F – 1550°F (820°C – 845°C) に予熱し、次に 1800°F – 1850°F (1010°C – 1040°C) に予熱します。
- オーステナイト化: 1850°F – 2150°F (1010°C – 1175°C) で 30 ～ 45 分間加熱します。RC 60 ～ 62 の場合は 2050°F (1120°C) が最適です。
- 急冷: 塩、油、または大気中で 1000°F ～ 1100°F (540°C ～ 595°C) まで急冷し、その後空冷または手で温めます。
- 焼き戻し: 1000°F (540°C) で 2 時間、最低 2 サイクル焼き戻し。2000°F (1095°C) でオーステナイト化する場合は 3 回焼き戻し。
- 応力緩和: 焼きなまし材: 1100°F – 1300°F (595°C – 740°C) に加熱、硬化材: 元の焼き戻し温度より 25°F 低い温度に加熱。
- 極低温処理: 焼戻し後に適用し、残留オーステナイトをマルテンサイトに変換して寸法安定性を向上させます。
その他の機械加工
- 溶接: A11 PM の溶接も困難ですが、空気硬化フィラーを使用して 1000°F (540°C) に予熱し、溶接後に 1550°F (845°C) で熱処理すれば実行可能です。
- 表面処理: A11 PM の場合、均一な硬質層を得るための窒化、摩擦を低減するための TiN コーティング、耐摩耗性を高めるための極低温処理をお勧めします。
考慮事項: A11 PM は A11 に比べて高速で加工でき、工具の摩耗も少ないため、高性能ツールアプリケーションにとってより効率的な選択肢となります。
A11工具鋼およびA11PM工具鋼の用途
A11 工具鋼の用途
SteelPro Group の A11 工具鋼は、耐久性と信頼性が求められる業界全体で優れた成果をもたらします。一般的な用途は次のとおりです。
- 冷間加工工具: SteelPro の A11 は、打抜き、成形、および穴あけダイに優れており、高い耐応力性と長期的なパフォーマンスを提供し、ダウンタイムを削減します。
- プラスチック射出成形金型: A11 は、連続成形サイクルに耐え、ツールの摩耗を最小限に抑えるため、大量射出成形金型に最適です。
- 冷間押し出しダイス: 自動車産業や航空宇宙産業における高強度、耐摩耗性の冷間押し出しダイス用の信頼できる材料です。
- トリムダイとせん断ブレード: A11 は、トリムダイとせん断ブレードで正確な切断と成形を実現し、精度と信頼性を保証します。
- 粉末圧縮工具: A11 は、高圧下でも硬度と安定性を備え、粉末圧縮工具に最適です。
- 摩耗インサート: A11 は優れた耐摩耗性を備えているため、摩耗インサートの最適な選択肢となり、工具の交換とダウンタイムを削減します。
A11 PM工具鋼の用途
SteelPro Group では、極めて高い耐久性と精度が求められる業界のニーズを満たすために、A11 PM 工具鋼を使用しています。一般的な用途は次のとおりです。
- 切削工具: A11 PM の優れた靭性と耐摩耗性により、工具寿命が延び、切削効率が向上します。特にステンレス鋼や工具鋼などの硬質材料の加工に適しています。
- 高性能金型: A11 PM は、寸法安定性と精度を向上させるため、プラスチック射出成形金型やダイカスト金型などの高精度アプリケーションに最適です。
- 高速加工: A11 PM 製の工具は高速切削用に設計されており、高負荷作業に耐える強度と安定性を備えながら、メンテナンスと交換のコストを削減します。
- 冷間加工工具: 優れた耐摩耗性と靭性を備えた A11 PM は、冷間成形や押し出しダイなどの極度の冷間加工用途に優れ、高圧と摩耗に対応します。
- 押し出しおよびスタンピング ツール: A11 PM は、押し出しおよびスタンピングにおいて優れた耐久性と精度を実現し、要求の厳しい生産環境でも長いツール寿命と最小限のダウンタイムを保証します。
- 耐久性の高い切断ブレード: A11 PM は、製鉄所や自動車製造などの高負荷、高摩耗条件で使用される切断ブレードに最適です。
A2 対 A11 工具鋼
どちらも冷間工具鋼ですが、顕著な違いがあります。
A2工具鋼: 優れた耐摩耗性で知られる A2鋼 中程度の摩耗を受ける工具によく使用されます。空気硬化されていますが、A11 のような高バナジウム含有量がないため、靭性が制限されます。
A11 工具鋼: A11 はバナジウム含有量が高いため、耐摩耗性と靭性に優れており、特に冷間成形や工具加工などの要求の厳しい用途に最適です。
A11 工具鋼サプライヤーおよびメーカー
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