AISI A7 工具鋼: 特性、熱処理、用途、主要データ

工具鋼のグループは、空気硬化型で、炭素含有量の高い中合金冷間加工鋼です (0.5%-2%)。これらの鋼は、優れた硬度、耐摩耗性、および焼入れプロセス中の割れや変形に抵抗する能力で知られています。

この記事では、A7 工具鋼に焦点を当て、その特性、熱処理、用途、および利用可能な製品形態について説明します。

A7工具鋼とは何ですか?

A7 工具鋼は、高炭素、空気硬化、冷間加工鋼で、優れた耐摩耗性と並外れた寸法安定性で知られています。コバルト、クロム、バナジウム、モリブデンで構成され、摩耗や滑り接触に抵抗する硬い炭化バナジウム粒子を形成します。A7 は他の工具鋼に比べて靭性が低くなっています。冷間成形ツール、押し出しダイ、パンチ、鍛造ダイによく使用され、熱処理後の硬度は通常 50 ～ 65 HRC です。

SteelPro Group は、UNS T30107 に相当し、ASTM A681 規格に準拠した A7 工具鋼製品を提供しています。これらの製品は、棒鋼、板鋼、丸鋼、シート鋼の形で提供されており、さまざまな産業ニーズに対応します。ご要望に応じて、カスタム サイズや鍛造形状もご利用いただけます。

A7工具鋼の化学組成 

A7 工具鋼は、優れた硬度と耐摩耗性を実現するよう設計された高炭素、高合金組成を特徴としています。バナジウムとタングステンを追加することで刃先の保持力が向上し、マンガンとシリコンのレベルを制御することで靭性と加工性が向上します。 

以下の表は、A7 工具鋼の化学組成の概要を示しています。

A7工具鋼の機械的特性 

A7 工具鋼は、硬度と剛性のバランスが優れており、耐摩耗性に優れていますが、硬度範囲が広いため、慎重な加工が必要です。その弾力性とせん断抵抗により、ストレス下でも信頼性を確保します。 

以下の表に、その主要な機械的特性を示します。

A7工具鋼の物理的特性

A7 工具鋼は、高密度で適度な熱膨張性を備え、優れた物理的安定性を発揮し、さまざまな温度でも信頼性の高い性能を発揮します。その熱伝導率と比熱容量により、効率的な熱管理がサポートされます。

以下の表は、その基本的な物理的特性の概要を示しています。

A7 工具鋼の製造と熱処理

熱処理は、A7 工具鋼の硬度と耐摩耗性に直接影響します。焼き戻し時間と温度を変えることで、硬度を最適化し、耐久性と変形耐性を高めることができます。

当社は、焼鈍、硬化、焼き戻しの状態、および正規化および圧延状態の A7 工具鋼を提供し、さまざまな機械加工および用途の要件に対応する汎用性を確保しています。

鍛造

A7 工具鋼の推奨温度範囲は、982°C (1800°F) ～ 1204°C (2200°F) です。982°C (1800°F) 未満では、材料が脆くなりすぎて割れやすくなり、変形能力が低下するため、鍛造しないでください。

アニーリング

A7 工具鋼は、熱間加工後、再硬化する前に、内部応力を緩和し、機械加工性を向上させるために焼きなまし処理を施す必要があります。焼きなまし後の硬度は通常 235 ～ 255 HB です。

熱間加工後、再硬化する前に、A7 工具鋼を焼きなます必要があります。1 時間あたり 100 ～ 150°F (56 ～ 83°C) の速度で 1600°F (871°C) まで加熱します。厚さ 25.4 mm (1 インチ) ごとに、温度を 1 時間維持します。熱衝撃を防ぐために、1 時間あたり 20 ～ 25°F (11 ～ 14°C) の速度でゆっくりと冷却し、その後、炉内で鋼を室温まで冷却します。 

硬化

• オーステナイト化

1700～1750°F (927～954°C) に加熱します。耐摩耗性を最大限にするには 1750°F (954°C) を使用し、靭性を最大限にするには 1700°F (927°C) を使用します。厚さ 25.4mm (1 インチ) ごとに 30～60 分間保持します。

• 焼き入れ

オーステナイト化後、断面の厚さに応じて油または空気中で室温 (約 70°F/21°C) まで急冷します。割れを防ぐために、冷却速度は 1 分あたり 20 ～ 25°F (11 ～ 14°C) に制御する必要があります。

厚さが 25.4 mm (1 インチ) までのセクションの場合は 1500°F (815°C) で急冷します。厚さが 50.8 mm (2 インチ) を超えるセクションの場合は 1600°F (871°C) ～ 1650°F (899°C) で急冷します。

焼き戻し

A7 工具鋼は、焼入れ後、脆さを減らして目標の硬度に達するように焼き戻しが行われます。鋼は、厚さ 25.4 mm (1 インチ) ごとに 400 ～ 1100°F (204 ～ 593°C) で 1 時間焼き戻しする必要があります。

もし 二次焼き入れ 焼き戻しは通常、鋼の硬度をさらに高め、靭性を向上させるために行われます。靭性を最大限に高めるには、900°F (482°C) を超える温度で 2 時間、2 回目の焼き戻しを行い、その後 2 時間の焼き戻しサイクルを実行します。

以下は、焼き戻し時間と温度に基づいた硬度データを示す表です。

A7工具鋼の加工

成形

A7 工具鋼は硬度が高いため、成形中に形状を維持できますが、割れを防ぐために慎重に加熱する必要があります。空気硬化特性により、加工中の寸法安定性が確保されます。

カッティング

A7 の切削は、その硬度のために困難であり、高品質の切削工具と最適な加工条件が求められます。工具の摩耗や熱の蓄積を防ぐには、適切な速度と送りが不可欠です。

冷間加工

A7 は耐摩耗性があるため冷間加工に適していますが、その硬度には特殊な工具が必要です。打ち抜き加工やスタンピング加工などの冷間成形プロセスでは、ひび割れや工具の過度の摩耗を防ぐために慎重な取り扱いが必要です。

A7 工具鋼製品形態

以下の内容では、幅広い産業用途に対応するように設計された A7 工具鋼の一般的な製品形状と寸法について説明します。 

標準範囲外のサイズが必要な場合、SteelPro Group はお客様の仕様に合わせてカスタム オーダーを承ります。また、カスタマイズされた鍛造形状が必要な場合は、特注ソリューションについてお問い合わせください。

バー

• 直径: 20mm (0.8インチ) ～ 300mm (12インチ)
• 長さ: 最大2000mm (79インチ)

プレート

• 厚さ: 10mm (0.4インチ) ～ 100mm (4インチ)
• 幅: 最大2000mm (79インチ)
• 長さ: 最大2000mm (79インチ)

ラウンド

• 直径: 25mm (1インチ) ～ 350mm (14インチ)
• 長さ: 最大2000mm (79インチ)

シーツ

• 厚さ: 5mm (0.2インチ) ～ 50mm (2インチ)
• 幅: 最大1500mm (59インチ)
• 長さ: 最大2000mm (79インチ)

A7 工具鋼の用途

A7 工具鋼は、高い硬度、耐摩耗性、強度で知られており、大きな機械的ストレス下での耐久性と靭性が求められる用途に特に適しています。 

• 鋳造および押し出しダイス
• 冷間加工工具
• 鍛造金型
• 切削工具および機械加工工具
• 粉末圧縮用ツール
• 工作機械部品
• 特殊金型とゲージ

A7 工具鋼ソリューションの信頼できるソース

SteelPro Group は、多様な産業ニーズを満たす A7 工具鋼製品を幅広く取り揃えています。当社の製品には、棒鋼、プレート、丸鋼、シートなどがあり、さまざまな用途に合わせてさまざまなサイズでご用意しています。独自の要件を持つお客様のために、当社はカスタム ソリューションを専門に提供しています。

SteelPro Group では、製品ラインナップに加え、お客様の用途に適した工具鋼の選択をお手伝いする専門家によるコンサルティングも提供しています。材料の選択、カスタム注文、技術サポートなど、どのようなサポートが必要であっても、当社のチームがお客様のプロジェクトの成功をお手伝いします。