鋼は、鉄に炭素、ニッケル、マンガンなどの他の元素を混ぜて、要件に基づいて特性を調整した合金です。合金組成とバリエーションが多数あるため、多くの場合、最適なものを選択するのは困難です。 機械加工に最適な鋼 アプリケーションの要件に完全に適合するものを選択してください。さまざまな種類の鋼とその合金グレードを理解することは、これを決定するのに役立ちます。
この記事では、炭素鋼、軟鋼、ステンレス鋼、その他の種類について説明します。また、CNC 加工グレードと鋼の加工性についても説明します。
始めましょう。
CNC加工材料としての鋼
いくつかある CNC加工材料鋼、アルミニウム、銅、アクリル、ABS、カーボンファイバーなど、それぞれ加工特性と性質が異なります。ただし、鋼は強度、耐久性、汎用性が高く評価されており、CNC 加工によく使用される金属です。
棒鋼
すべてのCNC材料には独自の利点と用途の好みがあります。材料オプションの詳細については、 Bodaの素材ページ 詳細に。
機械加工用鋼材の主な特性は次のとおりです。
- 高い引張強さ
- 高温でも性能を発揮する能力
- 簡単な表面仕上げ
- 高ストレスハンドリング
- 加工性は鋼種によって異なる
さらに、機械加工に最適な鋼合金を選択するには、機械加工性と、目的の用途に必要な一連の特性とのバランスを取ることが重要です。
鉄鋼合金の基礎シリーズ
鋼の種類について詳しく説明する前に、鋼の合金シリーズと等級について理解しましょう。合金シリーズは、特定の合金組成を定義する国際規格です。
AISI は炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼の等級を標準化しています。工具鋼は A、D、S などの文字等級に従います。
- AISI 10XX: 炭素鋼
- AISI 41XX & 43XX: 合金鋼
- AISI 3XX: ステンレス鋼
エンジニアは加工に最適な鋼材を選びますが、鋼材の種類は大まかな分類であり、シリーズは同じ種類の鋼材の組成と特性をさらに細かく定義します。今後の鋼材の種類に関する解説では、さまざまなシリーズとその下のグレードを使用します。続きを読む:軽量鋼材の種類
CNC加工用炭素鋼
炭素鋼の特性
これらの鋼は、合金中の炭素含有量が 0.05 ～ 2.5% であることが特徴です。炭素鋼は、その特性と手頃な価格のため、CNC 加工プロジェクトで使用されます。ただし、炭素含有量が増えると、加工性は低下します。
炭素鋼合金には、マンガン (0.25%)、シリコン、硫黄、リンなどの他の成分とともに、微量元素も含まれています。
炭素鋼棒
これらはさらに、低炭素鋼（軟鋼）、中炭素鋼、高炭素鋼の 3 つのカテゴリに分類されます。
低炭素鋼/軟鋼
低炭素鋼または軟鋼には 0.05 ～ 0.25% の炭素が含まれており、主に構造用途に使用されます。これらは腐食しやすいですが、熱処理と表面コーティングを施すことで腐食を防ぐことができます。
軟鋼ファスナー
軟鋼は機械的強度、延性、機械加工性に優れているため、他の種類に比べて溶接接合に適しています。
以下の表は、低炭素鋼グレードの鋼加工特性を比較したものです。
| スチールグレード | 炭素含有量 (%) | 引張強さ（MPa） | 降伏強さ（MPa） | 伸び（％） | 硬度（HB） |
| アイシ1018 | 0.15-0.20 | 440-470 | 370-400 | 15-25 | 126-137 |
| アイシ1020 | 0.18-0.23 | 410-450 | 245-275 | 25-30 | 119-130 |
| アイシ1215 | 0.09-0.15 | 390-440 | 230-270 | 10-15 | 121-135 |
| 12L14 規格 | 0.15 | 390-490 | 270-310 | 10-15 | 149 |
多くの場合、AISI 1018 は、その優れた加工性と汎用性により、機械加工に最適な軟鋼であると考えられています。ただし、1018、A36、1045 の中から選択する場合は、最終用途の特定の要件に基づいて行う必要があります。
中炭素鋼
中炭素鋼の炭素含有量はわずかに高く、0.3 ～ 0.6 % です。これらの鋼には、マンガン (最大 1.6 %)、クロム、モリブデンなどの他の元素も含まれています。炭素含有量が多いほど、表面の硬度と耐摩耗性が向上します。防錆のために、保護材でコーティングしたり、熱処理したりすることができます。
アイシ1045
この中炭素合金グレードには約 0.45 % の炭素が含まれており、強度に優れ、溶接が容易です。また、強靭性も高く、多くの高性能アプリケーション、車軸、シャフトなどに適しています。ただし、熱処理や高い引張強度を必要とするアプリケーションには適していません。
アイシ1060
炭素含有量が多いほど耐摩耗性は高まりますが、合金は脆くなります。機械加工性は 1045 または低炭素合金よりもわずかに低くなりますが、機械加工前に焼きなましを行うことでこの問題に対処することができます。
アイシ1144
スチール 1144 は、ストレスフリー加工鋼としても知られており、他の中炭素合金よりも硫黄含有量が比較的高いため、簡単に加工できます。
| プロパティ | 引張強さ（MPa） | 降伏強さ（MPa） | 伸び（％） | 硬度（HB） |
| アイシ1045 | 570-700 | 310-450 | 16-22 | 170-210 |
| アイシ1060 | 620-850 | 350-650 | 10-20 | 179-229 |
| アイシ1144 | 760-1,030 | 415-585 | 10-16 | 200-270 |
高炭素鋼
高炭素合金では炭素含有量が最大2%まで増加し、典型的には 0.6～1.25%の炭素 機械加工グレードでは、マンガン含有量は 0.3 ～ 0.9% の範囲で低減されます。炭素含有量が高いほど、硬度と靭性が向上し、耐摩耗性と耐摩耗性が向上します。炭素量が多いと脆性も高くなり、形状に成形するのが難しくなり、応力を受けると破損するリスクが高くなります。
アイシ1075
高炭素鋼種で、炭素含有量は0.7～0.8％、マンガン含有量は0.5～0.7％と合金元素が多く含まれており、硬度と靭性を兼ね備えています。そのため、焼入れや焼きなましなどの熱処理を施して特性を調整することも可能です。
アイシ1080
AISI 0.80 の炭素含有量は約 1080% で、さらに優れた機械的強度と耐摩耗性を備えています。このグレードは、主に自動車のスプリング、ワイヤー、切削工具の製造に使用されます。
他の炭素合金の鋼の加工特性と比較すると、加工はより困難ですが、熱処理により脆さを克服できます。
| プロパティ | 引張強さ（MPa） | 降伏強さ（MPa） | 伸び（％） | 硬度（HB） |
| アイシ1075 | 570-700 | 420-520 | 12-18 | 160-210 |
| アイシ1080 | 965 | 585 | 12 | 293 |
今すぐプロリアンをお試しください!
CNC加工用合金鋼
合金鋼の特性
の主な違い 合金鋼と炭素鋼 炭素以外の追加元素の量です。炭素鋼は主に炭素の割合で定義されますが、合金鋼にはクロム、ニッケル、モリブデンなどの他の元素がより高い割合で含まれています。この金属は強度、靭性、耐腐食性を向上させます。
合金鋼
合金鋼は、合金元素（鉄と炭素を除く）の割合に基づいて、高合金鋼と低合金鋼に分類されます。高合金鋼には、合金元素の総重量が 8% 以上含まれています。
機械加工では、次の 合金鋼のグレード 最も一般的なものは次のとおりです。
アイシ4140
4140合金鋼部品
0.40% の炭素に加えて、約 1% のクロムと 0.15 ～ 0.25% のモリブデンが含まれています。このグレードは、優れた強度と疲労耐性を備えています。一方、410 合金鋼の一般的な加工用途は、機械ハードウェア、工具、自動車のギア、シャフトなどです。
アイシ4340
カスタム4340合金鋼部品
4340 は、4140 と比較してニッケル成分を追加した低合金鋼です。ニッケルは靭性と耐衝撃性を提供します。また、比較的高い強度対重量比を持ち、高性能部品に適しています。
| 学年 | 引張強さ（MPa） | 降伏強さ（MPa） | 伸び（％） | 硬度（HB） |
| アイシ4140 | 690-1,080 | 470-990 | 11-26 | 200-310 |
| アイシ4340 | 690-1,280 | 470-1,150 | 12-22 | 210-360 |
CNC加工用ステンレス鋼
ステンレス鋼の特性
炭素鋼の主な欠点は、錆びるリスクと重量の増加です。ステンレス鋼は、クロムやその他の元素を少量多く含むことでこれらの側面に対処しています。その結果、熱安定性も向上します。
ステンレス鋼棒
ステンレス鋼の標準的な成分は、クロム 10.5 ～ 30%、ニッケル 0.10 ～ 0.35%、モリブデン、シリコン、リンです。ステンレスのクロム含有量が多いと、酸素と接触したときに腐食防止の酸化層が形成されます。
共通するものは以下の通り ステンレス鋼加工 成績;
アイシ304
ステンレス鋼 303 は、一般的に入手可能でコスト効率に優れたグレードの 17 つです。非磁性で、機械加工性に優れています。クロム含有量は 8%、ニッケルは 0.08%、炭素は最大 XNUMX% ですが、硫黄とリンが含まれているため、機械加工中に材料が除去されやすくなります。このオーステナイト系ステンレス鋼は、食品加工から医療機器の部品まで、幅広い機械加工品に適しています。
アイシ302
ステンレス 302 と 304 の主な違いは炭素含有量です。合金 302 には、0.15 % という高い炭素量が含まれています。一方、クロムとニッケルはそれぞれ 17% と 8% です。また、303 や 304 よりも高い機械的強度を備えています。強度は向上していますが、302 と 302 のステンレス鋼の加工性を比較すると、304 は比較的加工が遅く、加工性も劣ります。
アイシ430
これはオーステナイト系よりも成形性と熱伝導性に優れたフェライト鋼です。炭素は最大 0.12%、クロムは約 17% です。したがって、この鋼種は他の鋼種よりも耐腐食性は劣りますが、硝酸、乳製品加工、高湿度、過酷な条件でも錆びません。さらに、430F ステンレス鋼の硫黄量の増加は、CNC 加工作業に最適です。
アイシ316
塩化物条件を含め、他の合金 (302 および 304) よりも耐腐食性に優れています。そのため、ステンレス 316 は高温でも物理的および機械的特性が失われません。この素材の加工は、水処理システム、海洋、石油およびガス設備、化学処理部品などでよく使用されます。
| 学年 | 引張強さ（MPa） | 降伏強さ（MPa） | 伸び（％） | 硬度（HB） |
| アイシ302 | 585-1,000 | 240-520 | 40-50 | 200-250 |
| アイシ304 | 515-1,000 | 205-520 | 40-50 | 170-220 |
| アイシ316 | 515-1,000 | 205-520 | 40-50 | 170-220 |
| アイシ430 | 450-600 | 205-240 | 18-25 | 160-200 |
CNC加工用工具鋼
工具鋼の用途
その名の通り、工具鋼は主に金型、鋳型、工具などの用途に使用される、熱処理を施した鋼材です。丈夫で硬いにもかかわらず、かなりの被削性を備えています。さらに、焼きなまし処理を行うことで、延性と被削性を向上させることもできます。詳しくはこちらをご覧ください。焼きなまし鋼
機械加工工具鋼のグレードは次のとおりです。
- AISI O1: 他の硬化グレードに比べて加工しやすい、油焼入れ工具鋼グレードです。
- AISI D2: 鋳造金型やカッターなどの硬質工具に使用される高炭素工具鋼。
- AISI A2: 耐摩耗性と靭性を兼ね備えた空気硬化型冷間工具鋼です。
- AISI M2: この高速度鋼は高温でも硬度を維持します。CNC ドリルビットなど、高速で動作する切削工具に最適です。
さらに、これらのタイプの加工では、適切な CNC ツールとコーティングの選択について慎重に検討することが不可欠です。例: HSS および超硬エンド ミル カッター。
今すぐプロリアンをお試しください!
CNC 加工用鋼: どこで使用されていますか?
物理的、機械的、化学的特性の違いにより、各タイプの鋼は特定の用途に適しています。炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、工具鋼の CMC 加工がどこで使用されているかを見てみましょう。
|
スチールタイプ |
用途 |
|
炭素鋼 |
建設資材、 自動車部品機械シャフト・ギア、金型工具など。 |
|
合金鋼 |
航空機部品、車両用クランクシャフトおよびロッド、高応力産業機械。 |
|
ステンレス鋼 |
医療機器、外科用器具、食品・化学処理システム、自動車・航空宇宙部品など。 |
|
工具鋼 |
CNC ドリル、ねじタップ、砂型鋳造および押し出し金型、射出成形金型など。 |
「この記事では、鋼の加工とチタン合金の加工の比較についても読むことができます」 チタンと鋼の加工; 加工特性と用途の詳細な比較。
機械加工に最適な鋼材を選択するための考慮事項
鋼材加工における決定的な要因の 1 つは、最高のパフォーマンス、低コスト、効率性の向上を実現するために鋼材を選択する際の精度です。この選択を行う際に考慮する必要がある要因をいくつか示します。
機械加工性とその他の鋼機械加工特性
鋼の加工性は、鋼の生産と工具の有効性を考慮すると非常に重要な側面です。言い換えれば、分離可能な鋼は高い加工性を備えており、切削に必要な力が少なく、熱も少なく、表面が滑らかになります。たとえば、硫黄と鉛を含む鋼はより好ましいです。これらは、必要な切削力を減らし、切りくずの形成を容易にすることで、加工性を高めます。
物理的および機械的特性
特定の用途に関しては、引張強度、延性、硬度などの機械的特性が用途に必要であることに注意する必要があります。その他の考慮事項には、部品にかかる予想負荷、熱および化学環境、および望ましい寿命などがあります。
表面仕上げの要件
適切な選択を行うには、希望する仕上げを考慮する必要があります。機能性と美観の両方の面で許容できる基準を選択してください。一般的に、機械加工性に優れた材料は表面品質が向上し、追加の仕上げ工程を減らすことができます。
材料費
次に、材料コストは大きく変動する可能性があります。たとえば、高性能鋼は望ましい品質を提供しながらも高価になることがあります。特定の鋼合金の費用対効果を判断するには、入手コストと、機械のダウンタイムとツールの摩耗の減少によるコスト削減を評価する必要があります。
サプライチェーンの信頼性
サプライ チェーンの信頼性とは、材料の配送がどれだけ速くて信頼できるか、つまりサプライヤーが期待される数量と時間に対応できるかを指します。信頼性の高いシステムでは、遅延、在庫切れ、品質の問題が最も少なくなる傾向があります。したがって、予期しないインシデントへの対応も迅速です。
材料の一貫性
製造工程で使用される原材料の品質は一貫している必要があります。一貫性があれば、最終的な機械加工製品の品質が向上し、欠陥が減少します。したがって、選択を行う前に、どの鋼が品質の一貫性を提供するかを確認する必要があります。
結論：正しい選択をする
加工のしやすさだけを考えれば、軟鋼1020は 機械加工に最適な鋼ただし、選択はアプリケーションの要件に大きく依存します。スチール 1020 は機械加工が容易ですが、強度、硬度、耐久性、その他の必要な特性が不足している可能性があります。
Bodaでは、お客様のプロジェクトに最適な鋼種を見つけ、それを希望の形に変換するお手伝いをいたします。 CNC機械加工サービス フライス加工、旋削加工、穴あけ加工、タッピング加工などが含まれます。
試作や本格的な生産のための鋼加工部品が必要な場合でも、当社の材料専門家と業界エンジニアがお客様の品質と精度の期待に応えます。図面をお送りください。 カスタム加工鋼 今日はパーツ！
よくあるご質問
最も一般的な機械加工用鋼は何ですか?
1018,1020、1035、12、14LXNUMX などの鋼は、機械加工プロジェクトでよく使用される鋼合金グレードです。
最も加工しやすいステンレス鋼は何ですか?
ステンレス鋼 302 および 304 は、ステンレス グレードに比べて機械加工が容易です。硫黄含有量が比較的高いため、チップの破砕性が向上し、摩擦が減少します。
鋼鉄はアルミニウムよりも加工が難しいですか?
はい、鋼鉄はアルミニウムよりも強度、密度、靭性が高いため、一般的に加工が困難です。一方、アルミニウムは柔らかく、軽く、熱伝導性が高いため、最小限のコストでより高速に加工できます。 工具の摩耗.