プレス金型材料
概要
プレス金型を作る材料は、鋼材、硬質合金、鋼製硬質合金、亜鉛ベース合金、低融点合金、アルミニウム青銅、高分子材料などがあります。プレス金型を製造する材料の大部分は鋼材を主とし、よく使われる金型工作部品材料の種類は炭素工具鋼、低合金工具鋼、高炭素高クロムまたは中クロム工具鋼、中炭素合金鋼、高速鋼、基体鋼及び硬質合金、鋼締め硬質合金などである。
基本分類
a.炭素工具鋼
金型に多く使われている炭素工具鋼はT 8 A、T 10 Aなどで、加工性能がよく、価格が安いという利点があります。しかし、消光性と硬さが悪く、熱処理変形が大きく、荷重能力が低い。
b.低合金工具鋼
低合金工具鋼は、炭素工具鋼に適量の合金元素を加えたものです。炭素工具鋼に比べて急冷変形とクラック傾向が減少し、鋼の消光性が向上し、耐摩耗性も良好であった。金型製造用の低合金鋼はCrWMn、9 Mn 2 V、7 CrSiMnMoV（コードCH-1）、6 CrNiSiMnMoV（コードGD）などがあります。
c.高炭素高クロム工具鋼
一般的に使用される高炭素高クロム工具鋼は、Cr 12とCr 12 MoV、Cr 12 Mo 1 V 1（コードD 2）、SKD 11があり、それらは優れた消光性、焼き入れ硬性、耐摩耗性があり、熱処理変形が小さく、高耐摩耗性微変形型鋼であり、荷重能力は高速鋼に次ぐ。しかし、炭化物の偏析が深刻で、繰返し間圧延（軸方向間圧延、径方向抜き）を行い、炭素化物の不均一性を低減し、使用性能を向上させなければならない。
d.高炭素中のクロム工具鋼
鋳型に用いる高炭素の中でクロム工具鋼はCr 4 W 2 MV、Cr 6 WV、Cr 5 MoVなどがあり、それらのクロム含有量が低く、共晶炭化物が少なく、炭化物の分布が均一で、熱処理変形が小さく、優れたクエンチ性とサイズ安定性を持っています。炭化物偏析が比較的厳しい高炭素高クロム鋼に比べて性能が改善された。
e.高速鋼
高速鋼は金型鋼の中で最高の硬度、耐摩耗性、耐圧強度を有しており、荷重能力が高い。金型にはW 18Cr 4 V（コード8-4-1）とタングステン含有量が少ないW 6 Mo 5 Cr 4 V 2（コード6-5-4-2、米国ナンバーM M 2）と、靭性向上のために開発された低炭素降下バナジウム高速鋼6 W 6 Mo 5 Cr 4 V（コード6 W 6または低炭素M 2）があります。高速鋼もその炭化物分布を改善するために鍛造を必要とする。
f.ジェネレーター鋼
高速鋼の基本成分に他の元素を少量添加し、炭素を含む量を適宜増減させ、鋼の性能を向上させます。このような鋼種を総称して基体鋼という。これらは高速鋼の特徴があるだけではなく、耐摩耗性と硬さを持っています。しかも、疲労強度と靭性は高速鋼より優れています。金型でよく使われる基体鋼は、6 Cr 4 W 3 Mo 2 VNb（コード65 Nb）、7 Cr 7 Mo 2 V 2 Si（コードLD）、5 Cr 4 Mo 3 SiMnVAL（コード012 AL）などがあります。
g.硬質合金と鋼製硬質合金
硬質合金の硬度と耐摩耗性は他のどの種類の金型鋼よりも高いですが、耐屈性と靭性が悪いです。金型に使う硬質合金はタングステンコバルト類で、衝撃性が小さく耐摩耗性が高い金型に対してコバルト量が低い硬質合金を選択できます。衝撃性の大きい金型に対して、コバルト含有量の高い硬質合金を選択できます。
鉄骨硬質合金は、鉄粉末に少量の合金元素粉末（クロム、モリブデン、タングステン、バナジウムなど）を加えて接着剤とし、炭化チタンまたは炭化タングステンを硬質相とし、粉末冶金法で焼結したものです。鋼製硬質合金の基体は鋼であり、硬質合金の靭性が低く、加工困難な欠点を克服し、切削、溶接、鍛造及び熱処理が可能である。鋼接合硬質合金は多くの炭化物を含み、硬度と耐摩耗性は硬質合金より低いが、他の鋼種よりも高い。焼き入れ、焼き戻し後硬度は68~73 HRCまで達する。
h.新材料
プレス金型に使う材料は冷製金型鋼で、応用量が大きく、使用面が広く、種類が一番多い金型鋼です。主な性能は強度、靭性、耐摩耗性が要求されます。冷作型鋼の発展傾向は高合金鋼D 2（我が国Cr 12 MoVに相当）の性能に基づいて、二つの大きな分岐に分けられます。一つは炭素含有量と合金元素量を低減し、鋼中の炭素化物分布の均一性を高め、金型の靭性を強調します。例えば、米バナジウム合金鋼の8 CrMo 2 V 2 Si、日本大同特殊鋼のDC 53（Cr8 Mo 2 SiV）など。もう一つは耐摩耗性の向上を主目的として、高速、自動化、大量生産に適応するために開発された粉末高速鋼です。ドイツの320 CrVMo 13などです。
