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ASTM A6 工具鋼: 特性、熱処理および用途
- ジョン
A6 工具鋼は、精度、靭性、寸法安定性が求められる用途に最適です。一般的には、打ち抜き金型、成形工具、鋳型に使用されます。この記事では、その特性、熱処理、多様な用途について詳しく説明し、A6 が信頼できる選択肢である理由を説明します。
A6工具鋼とは何ですか?
A6 工具鋼は、寸法安定性、靭性、中程度の耐摩耗性で知られる中合金の空気硬化冷間工具鋼です。A6 は、精度と耐熱疲労性が重要となる打抜き金型、成形工具、プラスチック金型に使用されます。硬化した A6 は 61～62 HRC を達成し、D2 などの耐摩耗合金よりも靭性が高くなっています。
SteelPro Group は、UNS T30106 に相当し、ASTM A681 規格に準拠した A6 工具鋼を提供しています。一般的な形状には、A6 工具鋼の丸棒、平棒、プレートなどがあります。
A6工具鋼の化学組成
A6 工具鋼は、硬度を高めるための適度な炭素 (C) と、強度と耐熱性を高めるためのクロム (Cr) およびモリブデン (Mo) を組み合わせています。マンガン (Mn) が靭性を高め、リン (P) と硫黄 (S) の含有量が少ないため、清浄度が確保されます。
下の表にその化学組成の概要を示します。
| エレメント | 構成（%） |
| カーボン（C） | 0.65 – 0.75 |
| クロム（Cr） | 1.05 |
| 鉄（Fe） | 94、バランスとして |
| マンガン (Mn) | 2.15 |
| モリブデン (Mo) | 1.05 |
| リン (P) | ≤ 0.030 |
| ケイ素 (Si) | ≤ 0.50 |
| 硫黄（S） | ≤ 0.030 |
A6工具鋼の機械的特性
A6 工具鋼は、高い硬度と耐摩耗性を備え、優れた靭性と適度な加工性も備えているため、耐久性と精度が求められる用途に最適です。
以下の表は、参考として具体的な機械的特性を示しています。
| プロパティ | 数値（メトリック） | 数値（インペリアル） |
| 硬度（ロックウェルC） | 61 – 62 | 61 – 62 |
| 弾性係数 | 200 GPa | 29000キロ・シー |
| 体積弾性率 | 160GPa | 23200 ksi |
| せん断弾性係数 | 77.0 万気圧 | 11200ksi |
| ポアソン比 | 0.3 | 0.3 |
| 加工性 | 65 % | 65 % |
- 機械加工性は炭素工具鋼を基準としています。
- せん断弾性率は弾性率から推定されます。
A6工具鋼の物理的特性
A6 工具鋼は、高密度、優れた熱伝導性、安定した熱膨張係数を特徴とし、さまざまな温度での寸法信頼性を確保します。その比熱と電気抵抗率は、高性能な産業用途への適合性にも貢献します。
以下の表は、参考として主要な物理的特性をまとめたものです。
| プロパティ | 数値（メトリック） | 数値（インペリアル） |
| 密度 | 7.83 g/cm³ | 0.283 lb/in³ |
| 比重 | 7.83 | 7.83 |
| 弾性係数 | 207GPa | 30 x 10³ ksi |
| 熱膨張係数 | 11.5 x 10⁻⁶ /°C (20-100°C) | 6.39 x 10⁻⁶ /°F (68-212°F) |
| 熱伝導率 | 24.9 W/m-K | 172.7 BTU·in/ft²·h·°F |
| 比熱容量 | 460 J/kg-K | 0.11 BTU/lb-°F |
| 電気抵抗率 | 0.00065Ω·cm | 25.6μΩ·インチ |
- 提供される値は A6 工具鋼の標準的な値であり、特定の処理条件や処理方法によって異なる場合があります。
A6 工具鋼の製造と熱処理
熱処理により、A6 工具鋼の硬度、靭性、安定性が調整され、精密工具や耐摩耗部品などの要求の厳しい用途に適合します。
SteelPro Group では、お客様の特定の要件を満たすために、焼きなまし済み、事前硬化済み、または完全処理済みの A6 工具鋼を供給しています。以下は、熱処理プロセスの詳細なガイドです。
鍛造
A6 工具鋼は、900 ～ 1150°C (1650 ～ 2100°F) の温度範囲で鍛造する必要があります。鍛造により内部応力が生じ、不規則な結晶構造が生じて機械的特性が損なわれる可能性があるため、鍛造後は必ず焼鈍処理が必要です。
アニーリング
延性を回復し、機械加工性を最適化するために、熱間加工後または再硬化前に焼鈍処理が必要です。この処理後の硬度は通常、197～229 HB の範囲です。
温度は 800 ～ 850°C (1475 ～ 1560°F) に維持する必要があります。目標温度に達したら、厚さ 25.4 mm (1 インチ) ごとに 1 時間鋼を浸し、コアと表面が均一な状態になるようにします。浸した後、鋼を炉内で 1 時間あたり 15 ～ 20°C (27 ～ 36°F) の制御された速度で冷却し、約 650°C (1200°F) に達します。この時点から、鋼を室温まで自然冷却します。
硬化
- オーステナイト化
鋼を 815 ～ 870°C (1500 ～ 1600°F) に加熱します。鋼をこの温度で厚さ 25.4 mm (1 インチ) ごとに 30 分間保持し、完全な変形を確実にします。
- 焼き入れ
薄い部分 (<25.4 mm または 1 インチ) は、約 800°C (1475°F) で空気焼入れする必要があります。厚い部分 (≥25.4 mm または 1 インチ) は、適切な冷却速度を得るために、815 ～ 870°C (1500 ～ 1600°F) から油焼入れする必要がある場合があります。焼入れ媒体の選択により、十分な硬度を実現しながら割れを防ぐことができます。
焼き戻し
脆さを減らし、靭性を向上させるために、焼入れ直後に焼戻しが行われます。鋼は、希望する焼戻し温度まで加熱し、厚さ 25.4 mm (1 インチ) ごとに 1 時間保持する必要があります。
硬度と靭性のバランスをとるための最適な焼き戻し範囲は 150 ～ 315°C (300 ～ 600°F) です。この範囲は、中程度の靭性と耐摩耗性を必要とするほとんどの用途に適しています。より高い靭性が要求される用途では、425 ～ 540°C (797 ～ 1000°F) での焼き戻しを使用できますが、これにより硬度がわずかに低下します。
| 温度 (°C) | 温度（°F） | 硬度（HRC） |
| 95 | 203 | 61 – 62 |
| 150 | 302 | 60 – 61 |
| 205 | 401 | 58 – 59 |
| 260 | 500 | 56 – 57 |
| 315 | 599 | 55 – 56 |
| 425 | 797 | 52 – 53 |
| 480 | 896 | 50 – 51 |
| 540 | 1004 | 48 – 49 |
A6工具鋼の最適化
A6 工具鋼は、特定の用途でのパフォーマンスを向上させるために、熱処理中に焼入れまたは長時間の焼戻しサイクルを行った後に極低温処理を施すことができます。
- 低温処理: -196°C (-320°F) で残留オーステナイトを変換し、耐摩耗性と寸法安定性を向上させます。精密工具に最適です。
- 長期焼戻し: 複数回の焼き戻しサイクルによりオーステナイトが減少し、硬度が向上するため、コスト効率の高い代替手段となります。
A6 工具鋼製品形態
以下の表は、丸棒、平棒、プレート、シートなど、A6 工具鋼で使用可能な一般的な製品形態とサイズの範囲を示しています。
| 製品形態 | サイズ (メートル法) | サイズ（ヤードポンド法） |
| 丸棒 | 直径: 12.7 – 203.2 mm | 直径: 0.5～8インチ |
| フラットバー | 厚さ: 12.7 – 101.6 mm | 厚さ: 0.5～4インチ |
| 幅: 38.1 – 152.4 mm | 幅: 1.5～6インチ | |
| プレート | 厚さ: 12.7 – 101.6 mm | 厚さ: 0.5～4インチ |
| シーツ | 厚さ: 0.8 – 6.35 mm | 厚さ: 0.03 – 0.25インチ |
当社は、極めて厳しい公差を備えた A6 工具鋼を提供しており、重要な用途の精度と信頼性を保証します。お客様の要件が下記の標準サイズ範囲を超える場合は、お客様の特定のニーズを満たすカスタム寸法にも対応できます。
A6 工具鋼の用途
A6 工具鋼は、適度な耐摩耗性、優れた靭性、寸法安定性を兼ね備えており、精密工具や部品に最適です。空気硬化性により、熱処理中の歪みが最小限に抑えられ、要求の厳しい産業用途での信頼性が確保されます。
- ブランキングおよび成形金型: 鋭い切れ味と変形に対する耐性が求められる高精度な作業。
- トリムダイ: 生産中に余分な材料を取り除き、靭性を活用して摩耗に耐えます。
- マンドレル: 機械加工や成形中にワークピースを寸法安定性を保ちながらサポートします。
- プラスチック射出成形ツール: 金型の精度を維持し、熱疲労に耐えます。
- ダボピン: 耐摩耗性と安定性を備えたアセンブリの精密な位置合わせ。
- せん断ナイフ: 鋭い刃先と一貫した摩耗性能が求められる切断作業。
- ゲージ: 高い寸法精度と耐久性が求められる測定ツール。
A2 工具鋼と A6 工具鋼の違いは何ですか?
A2 は炭素含有量が多いため耐摩耗性が高く、切削工具に最適です。A6 は靭性が高く、熱処理時の歪みが少ないため、成形金型などの衝撃工具に適しています。
A6工具鋼の体験を向上させる
SteelPro Group では、材料を提供するだけでなく、ソリューションも提供しています。棒鋼や板鋼からシートや丸鋼まで、当社の A6 工具鋼製品は、業界最高水準を満たすように製造されています。
当社は原材料の提供だけに留まりません。当社の包括的な加工サービスは、熱処理、カスタム加工、表面研削、研磨など、お客様の用途に合わせてA6鋼の可能性を最大限に引き出すように設計されています。
SteelPro Group では、A6 工具鋼を入手できるだけでなく、お客様の成功に尽力するパートナーも得られます。
