CNC加工用鋼材：炭素鋼、合金鋼、および工具鋼の鋼種

CNC図面において、鋼種を指定せずに単に「鋼」と記載してしまうことは、最もよくある間違いの一つです。なぜなら、鋼種ごとに強度、被削性、コストに大きな差があるからです。 機械加工用の鋼材は、炭素鋼（安価で加工しやすく、日常的に選ばれる）、合金鋼（強度と焼入れ性を高めるためにクロム、モリブデン、またはニッケルを添加したもの）、および工具鋼（硬度と耐摩耗性を重視して作られている）の3つのグループに分類されます。 適切な選択は、加工性、強度、耐摩耗性のいずれを重視するか、またその部品にどのような熱処理や仕上げ加工が必要かによって決まります。.

このガイドでは、エンジニアが最もよく使用するグレードについて解説していますので、最初から適切なグレードを指定することができます。材料に関するより広範な情報については、当社の 材料 ラインナップおよび関連ガイドについては アルミニウムのグレード およびステンレス鋼のグレード。.

炭素鋼：日常使いの定番

10xx系では、末尾の2桁が炭素含有率（百分率）を示しており、炭素含有率が高いほど硬度は高くなるが、溶接性は低下する。.

1018 低炭素（0.18%）軟鋼です。機械加工性・溶接性に優れ、表面仕上げがきれいで、表面硬化処理が可能です。送り速度や回転数が適切に調整されていないと、加工時にやや粘り気があり、長い切りくずが発生することがあります。 高強度が求められない治具、取付プレート、軸、ピンなどの用途に最適です。.

1045 中炭素鋼（0.45%）です。1018に比べて明らかに強度が高く、完全焼入れが可能ですが、機械加工が難しく、溶接性も劣ります。ボルト、スタッド、軸、歯車などに使用します。.

12L14 これは、切削屑が細かく砕けるよう再硫黄化および鉛添加が施された快削鋼です。その被削性指数は標準基準値に対して約160～190パーセントであり、量産において最速のサイクルタイム、最高の仕上げ品質、そして最低のコストを実現します。 その代償として、溶接性が悪く強度も低いため、溶接部品や高応力がかかる部品には適していません。大量生産されるスクリューマシン加工部品や継手において、その真価を発揮します。.

A36 標準的な構造用軟鋼（降伏強度は最低36 ksi）であり、溶接および機械加工が可能で、フレーム、ブラケット、ベースプレート、および一般的な構造物の製作に使用されます。.

合金鋼：強度と焼入れ性

合金鋼には、強度や耐疲労性を高め、深焼き入れ性を向上させるために、クロムやモリブデン、場合によってはニッケルが添加される。.

4140 汎用性の高い合金鋼であり、いわば「鋼材界の6061」とも言える。 クロム・モリブデン系合金鋼であるため、高い強度、良好な焼入れ性、そして優れた衝撃・疲労・ねじり性能を備えています。多くの場合、あらかじめ焼入れ処理が施され、加工可能な状態で供給されますが、炭素鋼に比べて工具の摩耗が早くなります。シャフト、車軸、ドライブシャフト、歯車などに使用します。. 4130 同様の特性を持つが、炭素含有量が低く、溶接性が優れている。.

4340 クロム・モリブデン系基材にニッケルを添加することで、より深い焼入れ性および高い靭性を実現し、4140よりも著しく高い疲労強度を有しています。着陸装置やクランクシャフトなど、高応力がかかる部品に限定して使用してください。. 8620 これは表面硬化に適した材料であり、強靭な芯部と、硬く耐摩耗性に優れた表面を備えており、溶接性も良好です。.

工具鋼：高硬度を実現するために開発された

工具鋼（A2、D2、O1、S7、M2）は、極めて高い硬度を獲得・維持し、耐摩耗性を発揮するように設計されているため、工作用工具、金型、および摩耗部品に使用されます。 これらの鋼材は機械加工が難しいため、通常は焼鈍（軟化）状態で切削を行い、その後熱処理を施すのが一般的です。D2は最高の耐摩耗性を、S7は最高の耐衝撃性を、O1は油焼入れを、A2は寸法安定性に優れた空気焼入れをそれぞれ特徴としています。.

各ファミリーの比較

計画しておくべき2つのこと

まず、鋼は錆びます。ステンレスを選ばない場合は、構造部品には亜鉛メッキ、工具鋼には黒色酸化皮膜などの表面処理を指定するか、あるいは ニッケルメッキ 外装部品用。当社の 表面仕上げ オプションでこれに対応しています。次に、熱処理の計画を立ててください。焼入れを行うと、予測できないわずかな寸法変化が生じるため、公差の厳しい部品は通常、研削余裕を持たせて機械加工し、熱処理後に仕上げ加工を行います。.

当社は、自社設備を用いて、炭素鋼、合金鋼、工具鋼の機械加工を行っています。 CNC加工 サービスを提供する。. お見積りをご依頼ください また、グレードや仕上げのお選びについても、お手伝いいたします。.

よくある質問

CNC加工に最適な鋼材は何ですか？

目的によって異なります。 加工が容易で低コストな場合は12L14や1018、強度を重視する場合は4140のような合金鋼、硬度や耐摩耗性を重視する場合は工具鋼が適しています。4140は最も一般的な汎用合金鋼であり、1018は一般的な軟鋼の標準的な選択肢です。.

加工が最も容易な鋼材は何ですか？

快削鋼の12L14は、硫黄および鉛の含有量により、標準的な炭素鋼をはるかに上回る被削性を示し、最も加工が容易です。大量生産される旋削部品には理想的ですが、強度が低く、溶接性が劣るため、構造用や溶接を伴う用途には適していません。.

炭素鋼と合金鋼の違いは何ですか？

炭素鋼は主に鉄と炭素で構成されており、安価で加工しやすい反面、強度や耐食性は低い。合金鋼は、クロム、モリブデン、ニッケルなどの元素を添加することで、強度、焼入れ性、疲労性能を高めているが、コストは高くなる。.

機械加工された鋼材には仕上げが必要ですか？

通常はそうです。なぜなら、炭素鋼や合金鋼は錆びるからです。一般的な表面処理には、亜鉛メッキ、黒色酸化処理、ニッケルメッキなどがあります。別途コーティングを施さずに耐食性を確保したい場合は、ステンレス鋼が代替材料となります。.

自信を持って鋼材を選定する

スチールは用途に応じた選び方が重要です。日常使いには炭素鋼を選びましょう 部品と加工性, 、強度や疲労性能には合金鋼を、硬度や耐摩耗性には工具鋼を使用します。炭素鋼が錆びないように、必ず鋼種を明記し、熱処理計画を立て、表面仕上げを指定してください。.