日立金属さんの社名がプロテリアルさんになりましたが、「YSSヤスキハガネ」の愛称や、冷間工具鋼の基本鋼種としての「SLD（SKD11相当材）」などの主要鋼種は従来通りに製造流通されています。
しばしば、「SLDはSKD11相当」という言い方をされますが、これは、JISでは、JIS規格に示されている内容以上の品質を製造することを要求しているために、SLDという名前ですが、SKD11の品質は満たしているという意味合いでしょう。
もちろん、鋼材メーカー各社もSKD11相当の鋼種を製造していて、さらに、各社がJISレベル以上の自社鋼種の優れる点をPRしていますから、SKD11と一括りにしないで、各社の鋼種名を使って呼ぶのが適当でしょう。
ここでは、SLDの特徴を紹介するというよりも、日立金属さんの時代から、SLDの技術資料をたくさん公表されているので、それを利用させていただいて、SKD11の特性の見方や、それをみるときの注意点を紹介しています。
SKD11の一般的な特徴
プロテリアルのカタログには、
1）焼入れ性が大きく、空気焼き入れできる
2）耐摩耗性が極めて大きく、同一硬さでのじん性が大きい
3）品質が安定している
… などが特徴として挙げられています。
何よりも、少し大きな品物でも工具には充分な60HRC程度の硬さが得られるのは、素晴らしい鋼種です。
さらに、SLDでは、優れた製鋼技術と鍛造・圧延技術によって、炭化物が微細で機械加工性にも優れていることを特徴として記されています。
これらは「メーカーの言い分」であるものの、冷間工具鋼SKD11がJISに規定されて約80年以上が経過していても、今日でも、このSKD11は1.5％C-12%Cr系の耐摩耗に優れた冷間ダイス鋼であり、型材や機械部品などに広く使用されていますので、安心して使える鋼種と言えます。
大きな特徴の、焼入れ性が良く、φ100程度の品物でも焼入れ温度からの空冷で60HRC以上の硬さが出て、その硬さでのじん性が高いことから、各種金型や刃物類の主役となっていますから、そこそこ大きな品物の場合で、そこそこの硬さが必要で、何を使ったらいいのかに迷う場合はSLD（SKD11相当）を使えばいい … ということでしょう。
製造上の特徴をしめす謳い文句
まず、SKD11を製造しているどのメーカーの製品も、JISの要求よりもレベルの高い製品になっているのが原則ですから、JISレベルの品質のものとの比較は適当ではなく、各社の特徴を読み取ることが重要です。
SLDの場合は、原材料を厳選して、なかでもP（リン）の含有量を抑えていることは特徴あるものと考えていいということになります。
さらに、過去の日立金属の時代から「アイソトロピー」というキャッチフレーズを使っています。
これは、「等方性」という意味合いで、鋼材は製造工程中に「不均一さ」が生じるものなので、それをいろいろな技術によって「均一性」を高めている … としてアイソトロピーという言葉を使用しているのですが、プロテリアルに社名が変わっても、ロゴデザインを変えて表示されていますから、これも特徴的なものなのでしょう。
ただ、気をつけなければいけないことは、鋼材の製造段階では、完全に「方向性」がなくなることはなく、むしろ、等方でないことを利用することが有効となる場合も大きいのですので、PR文句を鵜呑みにしてはいけません。
私の感触では、昭和年代後期までは、各社の鋼は、かなり製造上の問題も多かったのですが、2000年以降は各社の製鋼技術が急激に進歩して、各社の品質が急上昇して記憶があります。
だから、現在では、均質性や等方性をPRする必要もないように思いますし、もちろん、非常に大きな品物で硬さを高めないといけないなどの特殊な場合は、熱処理とともに別に考えないといけませんから、ある意味で、このキャッチフレーズも古くなってきている感じもします。
この「方向性」とは、下で示すような、材料方向によって機械的性質が異なることをいいますが、その方向性は製造過程の圧延などの加工で生まれますから、逆に、方向性を知ってそれに対策するということが重要になります。
プロテリアルさん以外の各社は、目立ったPR文句はないのですが、一時は「クリーン」があがっていました。 「清浄」「脱ガス」「製鋼」「不純物」「介在物」などで、特性向上をPRしていましたが、それらは単純にデータとして上がっていないものも多いのですが、確実に品質が向上していると感じた時期もあったので、それらに対してメーカーがどれくらい力を入れているのかは着目しておくと良いと思います。
ここでは、SKD11はどういうもので、他鋼種とどのような位置にあるのかを資料から読み取ることを見ていきます。
【お断り】プロテリアルさんに社名が変わってからのカタログなどの技術資料は日立金属であったときのものより少ないようですが、鋼材自体の性質などは変わっていませんので、プロテリアルさんの資料を確認しつつ、日立金属さん時代の資料を引用しています。
材料特性
この図にある鋼種は、プロテリアルさんの主要鋼種で、ここに掲載された鋼種は比較的販売量が多い鋼種なので、入手しやすい鋼種と言えます。
横軸がじん性（＝耐欠け性・割れ性）、縦軸が耐摩耗性（＝耐圧強度）を示しており、この図でいうと、右45度方向にある鋼種が優れているのですが、残念ながら、じん性と耐摩耗性の両方を備える材料はありませんので、当然ですが、この図のように、右肩下がりの傾向になってしまいます。
図の見方としては、SLD以上の耐摩耗性や耐欠け性を求めるなら、ハイス系の、YXM1のようなハイス（高速度鋼）に移行する必要がある … ということが示されています。
しかし、実際にはこのように単純に割り切れません。
たとえば、すべての特性がじん性と耐摩耗性で評価できるわけはないので、例えば、使用する硬さや品物の大きさなどで評価が変わってくるので、この図は、それらの実際的な使用を考えた内容全般を含めてのイメージだと考えてください。
つまり、SLD以上の耐摩耗性が欲しい場合には、ハイス系の YXM4やHAP72を、SLD以上のじん性が欲しい場合は、SLD-MAGICやYXR3を検討すればいいという、プロテリアルさんの推奨の仕方が示されているというものです。
もちろん、熱処理条件や鋼材価格、製品のサイズなどの要素が加わると評価が変わりますから、これは、あくまでも、一つの考え方をするための「図」ということなので、実際の用途では、様々な検討が必要になります。
図では SLDより優れている … という鋼種がたくさんあるようですが、そもそも、すべてに優れる材料はないのですから（もしあれば、こんなにたくさんの鋼種は必要ありませんから） 硬さや熱処理方法を変えても思うような結果が得られない場合の材料選択の一例を示している … という程度に考えておいてください。
一般に流通している鋼種はそんなに多くありません
下の表は、雑誌「特殊鋼」にあった鋼種分類で、各社の比較的に製造・流通量の多い主要鋼種が掲載されています。平成26年と、少し古い資料ですが、令和8年現在でも通用する資料です。
鋼は鉄と炭素の合金ですから、鋼を考える場合の基本的鋼種は「炭素工具鋼」ですが、炭素工具鋼は水焼き入れをする鋼で、焼入れ性が低いために、焼入れ性を高めるためにいろいろな合金元素がくわえられて、たくさんの鋼種があります。
この表では、炭素工具鋼→合金工具鋼→高速度工具鋼→粉末高速度工具鋼というように、各社が製造している鋼種が一覧表にまとめられていますが、ここにある鋼種が比較的流通量が多いものですが、実際に工具の使用する材料を考える場合は、入手可能かどうかや価格などが大きなポイントですし、品物の大きさによって、目的の硬さや強さが得られるかどうかが対象になるでしょう。
そうなると、価格が安いものから、①構造用鋼 ②合金工具鋼 ③高合金鋼 というようなレベルアップを考えることになるのですが、少し大きな冷間用工具だけに限定すると、現在では、工具に広く使用されているSKD11を基準にして全体を見るとその特徴がわかりやすいために、プロテリアルさんの例で示した鋼種比較図が作られているのですが、これらの比較図は、あくまでも鋼材特性のイメージを持つための図と考えておく程度でいいと思います。
例えば、炭素工具鋼SK3と高合金工具鋼SKD11で菜切り包丁を作った場合に、どちらが優れているのかということが分かるという図ではないので、これらの図は、鋼種選択のためのイメージを持つための図ということです。
工具鋼メーカー各社も様々な鋼種を作っていますが
上の各社の製造鋼種名を見るとわかるように、各社は同系統の鋼種を製造しているものの、広い範囲のサイズを在庫しているということはほとんどありません。
鋼材メーカーは利益を考えて製造しますから、「この材料で何かを作りたい」と思っても、ほとんど入手できないことも多く、この一覧表は、あくまでもメーカー間の鋼種対応表でしかありません。
もちろん、各社は、この一覧にない鋼種をたくさん製造し保有しています。
しかしほとんどの工具鋼鋼種は、特殊な流通形態や「ひも付き」と呼ばれる特殊な取引形態で流通していますから、市販されないものや一般流通しないものもたくさんあるので、何かを作る場合に鋼種を考える場合は、上の一覧表にある鋼種から使用したい鋼種を考えるのがいいでしょう。
熱処理して必要な硬さが出るかどうか
下の図は焼入れの際の充分に焼きが入る（すなわち、工具として使用できる硬さになる）限度が示されています。
中心部硬さが60HRCになる丸棒直径
この表から、SKD11は焼入れ性が良い鋼種で、焼入れ性が良いと、品物を熱処理した時の変形が少ないし、品物全体の硬さが均一な硬さになると予想できます。
また、たくさんの量が製造されて流通していると、鋼材価格も安定するので、SKD11は、今後も長い間「基本鋼種」の位置づけは変わらないと考えていいでしょうから、そのために、冷間工具鋼であれば、必ずSKD11と特性等の比較するとわかりやすいので、冷間工具鋼の基本校と位置付けされていのはこのような理由があります。
だから、上の鋼種比較の図表を見ると、SKD11以上に優れた鋼種がたくさんあって、「SKD11は大したことがない」というイメージになりそうですが、SKD11が劣っているということではありません。
あくまでも基本鋼種の位置づけにSKD11があり、言い換えれば、ともかく、よくわからなかったら冷間工具であればSKD11を考えればいいということです。
現実的には、市中に流通する材料も限られているので、思うような材料が入手できないことも多いのですが、近年は、SKD11（12％Cr系の材料）に対して、8％Cr系の材料と比較して検討することが多くなっています。
8％Cr系の鋼種の筆頭は大同特殊鋼さんのDC53で、山陽特殊製鋼さんのQCM8なども入手しやすい材料です。
熱処理特性の見方
SLDの焼入れ温度は1000-1050℃です。一般的にはじん性を重視する場合は低めの温度で焼入れします。
また、冷間用工具では200℃前後の焼戻しで、60HRC前後の硬さで使用する場合が多いのですが、SKD11などの高合金鋼では500℃付近で硬さが再上昇する「2次硬さ」が利用できることが図で読み取れます。
単純にどちらがいいということは言えませんが、高温焼戻しをすることで耐熱性をもたせることもできますし、低い硬さにすることもできる … などが、図から読み取れます。
焼戻し温度によって、「硬さ」だけでなく、いろいろ性質が変化します。 だから、（ここでは示しませんが実際はこれが重要で） 焼戻し温度と機械的性質を示す図表などから特性の変化を読み取ります。
各メーカーのカタログや技術資料には、様々な実験値が公表されています。
もちろん、実際の品物と違うので、絶対的な比較はできませんが、硬さと材料特性の変化を読み取ることで、品物の長寿命化などを考えていくことができます。
絶対に優れた鋼種はない
たくさんの鋼種が製造販売されているということは、どんな鋼材（鋼種）も、機械的性質などの特性の全てに優れる鋼種はない … ということです。
たとえば、耐摩耗性に優れた鋼種はじん性が低いですから、鋼種と熱処理条件を勘案して最も寿命の良い鋼種やその条件を探るということをしないといけないのです。
鋼種と熱処理による特性変化を利用して品物（金型や刃物など）を作るのですが、基本は「硬さ」を基準にして、ある鋼種が硬さに限界のようなら、鋼種を変えて検討するという方法をとるのが一般的です。
もちろん、品物の大きさや負荷の状態で条件が変わるので、最適条件があっても、それを見つけるのが難しいことです。
通常の刃物などでは、60HRC以上の硬さが用いられますが、この場合は200℃程度の低温焼戻しが機械的性質を見ると優れています。 しかし、500℃で焼戻しすると58HRC程度の硬さが出ますから、じん性値は低いのですが、耐熱要素を必要とする場合はそれを利用することも可能です。
これは、焼戻し温度が高いと、品物がその温度になるまで組織などが変化しにくいという重要な要素ですから、耐摩耗性が低い8％Cr系の材料を使えば、高温焼戻しをして広い範囲の硬さがえられるので、SKD11ではなく、これを検討することもいいでしょうし、硬さを下げたくなければ、高速度鋼系の鋼種を使うなどの対策が考えられます。
このように、品物の最適仕様条件は、一義で決まるものではないということですから、SKD11の状態を基準にして、別の鋼種を考えるということも、工具寿命を考える場合は大切なことです。
上の表にあるように、8％Cr系の鋼種は各社ともに名前を連ねていますし、ちょっとした成分範囲や製造方法の違いで特徴の出やすい材料系ですから、今後も、これら2つの成分系の鋼種は、冷間用途の基本鋼種として安定して使用されるでしょう。
さいごに
メーカーカタログでは「優れていること」は書いてあるものの、「劣る点」については詳しく説明していません。これを見極められるようになるのは難しいことですが、設計者には必要なことです。
たとえば、どんな鋼種であっても、耐摩耗性と靭性の両方に優れたものはありませんので、それを熱処理や材料取りなどでカバーできるかどうかなどは経験や知識に頼らないといけない部分がたくさんあります。（こちらも参考に）
現在は特殊鋼販売士などの資格を持った方は、鋼材や熱処理知識に詳しいですので、他社の鋼種の情報もあわせて教えていただくことができる場合もあるでしょう。
