内容
工具鋼は磁性がありますか?
- ジョン
はい、ほとんどの工具鋼は磁性があります。工具鋼とは、強いストレスに耐え、高熱下でも硬度を維持し、優れた耐摩耗性を発揮するように設計された炭素および合金材料のグループを指します。
工具鋼が磁性を持つ理由は何ですか?
工具鋼の磁性は、特殊な成分の組み合わせと加工方法にかかっていることは周知の事実です。
鉄分含有量が多い
工具鋼は主に炭素鋼と合金鋼で構成されており、どちらも鉄の濃度が高くなっています。鉄自体は強磁性体です。工具鋼の鉄含有量が多いほど、その磁性は強くなります。
微細構造
ほとんどの場合、工具鋼はフェライト系とマルテンサイトの微細構造を持ち、どちらも磁性を持っています。
フェライト構造: 焼きなましされた状態の工具鋼は、通常、磁性を持つフェライト構造を持ちます。この配置により、磁区の配向が可能になり、材料が磁場に反応するようになります。
オーステナイト変態工具鋼は高温（炭素鋼の場合は通常 723°C 以上）に加熱されると、オーステナイト構造への相変態を起こします。この材料は原子構成により磁区の組織化が阻害されるため、磁気特性を示しません。
マルテンサイト組織焼入れ（急冷）すると、鋼は再び磁性を持つマルテンサイト構造に戻ります。マルテンサイトは、結晶格子の配列により磁性を維持する、非常に安定した硬化構造です。
工具鋼の磁気特性に影響を与えるものは何ですか?
工具鋼の磁気特性は、主に鉄含有量と微細構造によって決まります。ただし、合金元素や熱処理などの他の要因も、その磁性の強さに影響します。
合金組成
クロム特に D2 や M2 などの工具鋼では、クロムの量が増えると、非磁性オーステナイト相の形成を促進して磁気特性が低下する傾向があります。
ニッケル: クロムと同様に、ニッケルは磁性を欠くオーステナイト構造の発達を促進することで磁性を低下させます。
カーボン炭素は鋼の強度を高めますが、磁性に直接的な影響はほとんどありません。その影響は鋼の硬度と構造に顕著に現れます。
バナジウムとモリブデンこれらの元素は結晶構造を微細化しますが、磁性に直接影響を与えるわけではありません。ただし、焼入れ後も磁性を維持するマルテンサイト構造の安定化に役立つ可能性があります。
非磁性不純物
鋼鉄には、磁性を乱す不純物が最小限でなければなりません。非磁性元素が多すぎると、磁性が弱まったり、消失したりすることがあります。
硫黄とリンこれらの元素は通常微量しか存在せず、非磁性です。鋼の結晶構造を破壊し、全体的な磁気反応を弱める可能性があります。
シリコンとアルミニウムこれらの元素自体は磁性を持ちませんが、一定量含まれると鋼の微細構造の形成に影響を与え、磁性を保持する能力に影響を及ぼす可能性があります。
工具鋼のグレードと磁気特性
工具鋼のグレードによって、その合金組成と微細構造が異なり、磁性の度合いも異なります。代表的な工具鋼のグレードは次のとおりです。
強磁性工具鋼グレード
- W1（水硬化工具鋼）
W1 鉄分を多く含む高炭素鋼で、強い磁性を持ちます。焼入れ後、マルテンサイト組織を形成して磁性を保持するため、硬さと磁性の両方を必要とする工具に最適です。
- O1（油焼入れ工具鋼）
O1 は、優れた磁性を持つ別の高炭素工具鋼です。クロムやバナジウムなどの合金元素が少量含まれていますが、磁性はそれほど低下しません。熱処理後も、マルテンサイト構造のため、強い磁性を保ちます。
- D2（高炭素、高クロム工具鋼）
D2 は耐摩耗性と高クロム含有量で知られています。クロムは磁性をわずかに低下させますが、D2 は、特にマルテンサイト形態に硬化すると、適度な磁性を維持します。
弱磁性工具鋼グレード
- M2（高速度工具鋼）
M2 タングステンやモリブデンなどの合金元素を多く含む高速度鋼で、磁性が低下します。焼入れしても磁性は残りますが、低炭素工具鋼に比べると磁性ははるかに弱くなります。
- H13（熱間工具鋼）
H13 は高温用途に使用され、クロムとモリブデンを多く含んでいます。これらの元素は磁性を低下させます。熱処理後は磁性が弱くなりますが、W1 や O1 などの鋼に比べると磁性ははるかに低くなります。
- A2（空気硬化工具鋼）
A2 クロムとモリブデンが含まれており、磁性を低下させます。焼入れしても磁性は残りますが、W1 や O1 などの高炭素鋼よりも磁性は弱くなります。
工具鋼にとって磁性はなぜそれほど重要ではないのでしょうか?
- 硬度と耐摩耗性が優先されます。これらの特性は、鋭い状態を維持し、ストレス下でも優れた性能を発揮する必要があるツールにとってさらに重要です。
- ほとんどの工具鋼の用途では、磁気特性は工具の動作に影響を与えません。
- 工具鋼の熱処理と合金化要素は、鋼をより硬く、より強靭に、そしてより耐摩耗性を高めることに重点が置かれています。これらのプロセスは、鋼が磁性を持つかどうかよりも、性能にとってはるかに重要です。
SteelPro Groupで適切な工具鋼を見つける
精度と性能が重要となるプロジェクトでは、SteelPro Groupがお客様の要件に合った適切な工具鋼を提供します。W1やO1のような高磁性グレードでも、M2のようなより特殊なグレードでも、 D2そして H13弊社のセレクションにより、長持ちする品質を保証いたします。
