水硬化 W1 工具鋼: 特性、プロセス、用途

W1 工具鋼は、丈夫で加工しやすい素材が必要な場合に最適です。刃先、ピン、シャフトなどの工具に最適で、優れた耐摩耗性と急速硬化性を備えています。 

この記事では、W1 工具鋼の主な特徴、用途、熱処理手順について説明します。この多用途の材料を使い始めたばかりの方にも、最大限に活用したい方にも、私たちがお手伝いします。

W1 工具鋼とは何ですか?

W1 工具鋼は、0.70～1.50% の炭素で構成された高炭素鋼です。水硬化工具鋼グループに属し、一般的に冷間工具鋼に分類されます。W1 はドリルロッド、バー、またはラウンドの形で一般的に使用され、ASTM A686 や EN ISO 4957 などの規格を満たしています。優れた加工性と高い硬度で知られる W1 は、シャフト、ピン、鍛冶工具、短期摩耗工具などの用途でよく使用されます。

Wグレード鋼とは何ですか?

W グレード鋼は、主に炭素で構成され、少量のクロムやバナジウムなどの合金元素を含む水硬化工具鋼のグループです。一般的なグレードには、W1、W2、W3 があります。

W1 鋼と W2 鋼の違いは何ですか?

W1 工具鋼は、W2 (0.90～1.10%) に比べて炭素含有量が多く (0.70～1.50%)、より硬く、より耐摩耗性に優れています。ただし、W2 にはわずかにマンガンが多く含まれているため、靭性と耐割れ性が向上しています。高温ストレス下での性能は W1 よりも優れています。

W1 と 1095 の違いは何ですか?

W1 鋼は合金含有量 (マンガン、シリコン) が高く、耐摩耗性と靭性に優れているため、冷間加工工具に最適です。1095 はより単純な炭素鋼で、主にブレードや切削工具に使用され、刃先保持性に優れていますが、W1 に比べて靭性は低くなります。

W1工具鋼の同等グレード

ここでは、さまざまな地域のさまざまな規格や仕様で認められている W1 工具鋼の同等グレードの役立つ概要を示します。

W1工具鋼の化学組成

以下は、W1 工具鋼の典型的な鋼取鍋分析です。鋼がプロジェクトの必要な仕様を満たしていることを保証する正確な化学組成を示しています。

W1工具鋼の物理的特性

以下は、メートル法とヤードポンド法の両方における W1 工具鋼の物理的特性のクイック リファレンス テーブルです。

W1工具鋼の機械的特性

この表は、W1 工具鋼の主要な機械的特性の比較を示しており、その性能を明確に示しています。

W1工具鋼の主な特徴

優れた硬度

W1 工具鋼は、炭素含有量が高いため (0.70～1.50%)、硬度に優れ、耐摩耗性に優れています。そのため、長期間の摩擦に耐える必要がある切削工具、シャフト、ピンに最適です。

• 制限: 同じ硬度でも、W1 は特に厚い部分で脆くなりやすく、強い衝撃や衝撃荷重を受けると割れたり壊れたりする可能性があります。

低～中程度のストレスに耐える適度な強度

W1 は硬度と靭性のバランスがしっかりしており、中程度のストレスがかかる用途や、材料が過度の衝撃を受けない用途に最適です。

• 制限: プロジェクトに高い耐衝撃性が求められる場合は、S7 のようなより頑丈な鋼の方が適している可能性があります。 

焼鈍状態での良好な機械加工性

W1 鋼は焼きなまし状態では比較的機械加工が容易なので、精密な切断や厳しい許容差が必要な場合に最適です。 

• 制限1045 のような低炭素鋼と比較すると、W1 は硬化した状態では機械加工が困難です。

効率的な熱処理のための水硬化

W1 は水硬化鋼で、水焼入れにより迅速かつコスト効率よく硬化できます。このため、大量生産や大量生産用途によく選ばれています。

• 制限: 急速焼入れプロセスにより、特に厚い部品では反りや歪みが生じる可能性があります。A2 などの空気硬化鋼と比較すると、W1 は熱処理中の寸法変化に対してより敏感です。

W1工具鋼の製造とプロセス

鍛造と成形

W1工具鋼は、以下の温度範囲で効果的に鍛造することができる。 1900°F～1550°F （1038℃～843℃）。これ以下の温度での鍛造は避けることが重要です。 1500°F (815°C) を超えると、鋼の構造的完全性が損なわれる可能性があります。また、過熱は避けてください。過度の温度は結晶粒の成長や靭性の低下につながる可能性があります。

W1は 形成が難しい 硬いため、成形が困難ですが、 焼きなまし状態.

熱処理

アニーリング

焼きなましにより W1 工具鋼が柔らかくなり、機械加工が非常に簡単になり、内部応力が緩和されます。焼きなましは、硬化前に機械加工する予定がある場合の最初のステップです。

• 暖房: 鋼を熱して 1350°F ～ 1450°F (732°C ～ 788°C)これにより、鋼が均一に加熱されます。
• 浸漬: 鋼をこの温度で約 1～2時間素材の厚さによって異なります。
• 冷却: 浸した後、鋼を冷やす 炉の中でゆっくりと 反りを防ぐために、室温まで自然冷却します。これにより、鋼材を損傷することなく内部応力を軽減できます。

硬化

これにより、鋼はより硬くなり、耐摩耗性が向上し、切断や工具加工に必要な耐久性が得られます。

• 予熱まず鋼を約 1200°F（649°C） 硬化前に均一に加熱することを確認します。
• 硬化: 次に、加熱して 1425°F ～ 1475°F (774°C ～ 802°C) 約 1インチあたり30分 厚さ。これにより、熱が材料に完全に浸透します。
• 焼き入れ: 目標温度に達したら、鋼を素早く焼き入れします。 水または塩水 (より硬い鋼を得るには塩水の方が適しています)。過度の歪みを避けるために、必ず適切な温度で急冷してください。

焼き戻し

焼き戻しは脆さを軽減し、最終的な硬度を得るために不可欠です。焼き入れ後に鋼の特性を微調整するために行われます。

• 硬化後、鋼を以下の温度で焼き入れする。 300°F～1200°F（149°C～649°C） 達成したい硬さに応じて、 1～2時間その後、自然冷却します。 
• 加熱または焼入れ中に鋼に過度の応力や歪みが生じた場合は、2 回目の焼鈍サイクルを実行することがあります。これにより、脆さをさらに軽減できます。

機械加工

W1工具鋼は 良好な加工性他の高炭素工具鋼に匹敵する O1 または A2、しかし低炭素鋼よりも機械加工が難しい。通常は、 焼きなまし状態 切断のしやすさを向上させるため。 標準高速度鋼（HSS） または 超硬工具 滑らかな切断を実現し、工具寿命を延ばすためによく使用されます。

溶接

 W1工具鋼は 溶接しにくい 炭素含有量が多いため、割れるリスクが高くなります。溶接が必要な場合は、鋼を約100℃に予熱することが重要です。 500°F ～ 1200°F (260°C ～ 649°C) 熱衝撃を軽減します。 

溶接後の熱処理、例えば 鍛錬またはストレス解消材料の特性を回復するには、 が推奨されます。 

W1工具鋼の用途

W1 工具鋼は、自動車、機械、製造などの業界の工具や精密部品によく使用されます。特に、高い硬度と耐摩耗性が求められる小規模から中規模の生産に適しています。 

切削工具

W1は、 ドリルロッド, タップ, リーマそして 死ぬ一般的な切断作業において優れた刃先保持力と耐摩耗性を発揮します。

成形およびシェーピングツール

また、 ブレード, 最先端そして フォームツール 木材、プラスチック、軟金属などの材料を成形し、中程度のストレス下でも鋭さを維持します。

パンチとダイ

W1は次のような方に最適です パンチ, 死ぬそして スタンピングツール 特に、高い硬度と耐久性が求められる 自動車 そして 製造業.

治具と固定具

この鋼の強靭性は、 ジグ, 備品そして 特殊工具 精度と耐摩耗性の両方が求められます。

その他のツールアプリケーション

W1は、 鍛冶道具, ピンそして シャフト さまざまな機械および生産プロセスにおいて。

• W2 鋼はナイフに適していますか?

はい、W2 鋼はナイフに最適です。優れた刃持ち、耐摩耗性、靭性を備えているため、欠けることなくストレスに耐えられる鋭く耐久性のある刃に最適です。

W1工具鋼の製品形態

W1 工具鋼は、さまざまな用途に適応できるよう、いくつかの標準形状で提供されています。以下は最も一般的な形状とその典型的な用途です。

ドリルロッド

用途: 精密な穴あけや切断に最適な W1 ドリルロッドは、小型工具、治具、固定具の製造によく使用されます。 

バー

用途: W1 工具鋼棒は、耐久性と耐摩耗性が求められるダイ、パンチ、その他の切削工具の製造によく使用されます。 

ラウンド

用途: 丸棒は、シャフト、ピン、その他の円筒形部品の製造によく使用されます。 

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