山陽特殊製鋼のQCM8のカタログからその特性を読み解く

広く使用されている特殊鋼鋼材の特徴や熱処理特性などについてWEBや一般に公表されているデータをもとに独自に説明しています。

山陽特殊製鋼　”QCM8”　について　

（1）一般的な特徴

メーカーの説明では、「高硬度と高靭性を両立した冷間ダイス鋼で、鋼中炭化物の大きさを制御することで、硬度、じん性、疲労強度、耐摩耗性の全体においてSKD11を凌駕・・・」とカタログに紹介されています。

SKD11の高じん性タイプですので、SKD11よりも若干耐摩耗性が劣りますが、高温焼戻しによって充分な硬さが得られますので、それをうまく利用するとその耐摩耗性を補って、凝着摩耗に強くなることもあって、幅広い製品に使用できます。

（2）QCM8の製造上の特徴について

山陽特殊製鋼はベアリング鋼のトップメーカーで、早くから真空脱ガス装置などの高清浄度精錬によって、ベアリング転造寿命の飛躍的向上などの実績があります。

それを踏まえて、カタログには、上に書いたような特徴を作り出している感じが出ています。

開発時の技術資料を見ますと、S（硫黄）0.005以下、O（酸素）12ｐｐｍ以下としていますので、この辺りも製品寿命向上に対する鋼材特性UPを考えて製造されていることがうかがえます。

（3）材料特性

総合カタログには、材料特性に関しては、この図表だけしかありません。
SKD11にたいして、ミクロ組織が優れていること、シャルピー衝撃値が非常に高いことが示されています。

カタログでは化学成分は示されていませんが、工具鋼分類では、8％Cr系のダイス鋼に分類されています。

ここでは、技術資料にある内容をかいつまんで紹介します。

この鋼種は、組織における炭化物に留意することで高い靭性を持たせているようです。

この試験値は、10RのCノッチによる試験値で、非常に衝撃値が高いのは、高温焼戻しによる結果とみていいでしょう。高い硬さにおいて、飛びぬけて高い値を示しています。

通常は、冷間工具鋼の材料を選択する場合は、ここに比較のために示されたSKD11を基本にすることが多く、このSKD11は高耐摩耗性に優れた材料ですが、組織写真に見られるように、熱処理では消えない大きな共晶炭化物あるので、どうしても高い衝撃値は望めません。

もちろんこのSKD11の炭化物は高い耐摩耗性に寄与するのためのものですので、QCM8は炭化物が少ない分だけ、耐摩耗性が低くなるというのは避けられません。

しかし、QCM8は、500℃以上の高温焼戻しで、62HRCを超える硬さが出ますので、この硬さによって炭化物量が低下したことによる耐摩耗性を補うという考え方です。

さらに、高温焼戻しをすることで、摩擦熱などで昇温しても、その焼戻し温度に達するまでは焼戻し効果による硬さ低下は少ないので、耐焼付き性や高温に対する特性が良い・・・と評価されます。

高温焼戻しをする熱処理は、低温焼戻しにくらべて少し難しくなりますが、高温焼戻しすることで、硬さ、じん性、高温特性などを付加した製品にすることができるという特徴があります。

SKD11は12％Cr系の材料ですが、QCM8は下に示す特殊鋼倶楽部などの鋼種分類では「8％Cr系」に分類されており、大同特殊鋼のDC53，プロテリアル（旧：日立金属）のSLD8と同系統の成分系になります。

当然、共晶炭化物を出さないためにはC（炭素）量をコントロールする必要がありますので、炭化物が少ないために耐摩耗性はSKD11より劣ります。しかし、Mo（モリブデン）増量により、2次硬さ（高温焼戻しにより再硬化する硬さ）が出るように設計されていますので、高い硬さによって耐摩耗性の低下を補うことができます。

高じん性と評価される大同特殊鋼のDC53などもこの系統ですが、山陽特殊製鋼は、共晶炭化物を極力出さない成分設計にすることで、非常に高いじん性があることを強調していますので、SKD11で割れが生じる品物に使用しての効果が期待できます。
（カタログでは成分が公表されていませんので、ここでも示していません）