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磷是人体含量较多的元素之一，成人体内磷含量约为650g，占体重的1％左右。磷是机体所含的无机元素之一，它是细胞膜和核酸的组成成分，也是骨骼的必需构成物质。体内的磷约有85％-90％以羟磷灰石形式存在于骨骼和牙齿中，其余10％-15％与蛋白质、脂肪、糖及其他有机物结合，分布在细胞膜、骨骼肌、皮肤、神经组织及体液中。
磷，原子序数15，原子量30.973762，元素名来自希腊文，原意是“发光物”。1669年德国科学家布兰德从尿中制得。磷在地壳中的含量为0.118%。自然界中含磷的矿物有磷酸钙、磷辉石等，磷还存在于细胞、蛋白质、骨骼中。天然的磷有一种稳定同位素：磷31。
磷有白磷、红磷、黑磷三种同素异构体。白磷又叫黄磷为白
磷
黄 磷
色至黄色蜡性固体，熔点44.1°C，沸点280°C，密度1.82克/厘米³。白磷活性很高，必须储存在水里，人吸入0.1克白磷就会中毒死亡。白磷在没有空气的条件下，加热到260°C或在光照下就会转变成红磷，而红磷在加热到416°C变成蒸汽之后冷凝就会变成白磷。红磷无毒，加热到240°C以上才着火。在高压下，白磷可转变为黑磷，它具有层状网络结构，能导电，是磷的同素异形体中最稳定的。
元素名称：磷
原子序数：15 ,
第二周期，第15族(VA 氮族)
元素符号：P
元素原子量：30.97
晶体结构：晶胞为简单立方晶胞。
原子体积：(立方厘米/摩尔)：17.0
元素在太阳中的含量:(ppm)：7
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.0015
地壳中含量：（ppm）：1000
氧化态：Main P+5
Other P-3, P-2, P0, P+2, P+3
化学键能： (kJ /mol)
P-H 328
P-O 407
P=O 560
P-F 490
磷
磷铁
P-Cl 319
P-P 209
热导率: W/(m•K)：(white) 0.236
晶胞参数：
a = 1145 pm
b = 550.3 pm
c = 1126.1 pm
α = 71.840°
β = 90.370°
γ = 71.560°
电离能 (kJ/ mol)
磷石膏
M - M+ 1011.7
M+ - M2+ 1903.2
M2+ - M3+ 2912
M3+ - M4+ 4956
M4+ - M5+ 6273
M5+ - M6+ 21268
M6+ - M7+ 25397
M7+ - M8+ 29854
M8+ - M9+ 35867
M9+ - M10+ 40958
磷的同位素：已发现的共有13种，包括从磷27到磷39，其中只有磷31最为稳定，其它同位素都具有放射性。磷的同素异形体：黑磷（紫磷、金属磷），白磷，红磷（赤磷），元素类型：非金属。
1669年，德国的布兰特，从人尿蒸馏和干馏后的物
磷
磷青铜
质中制得白磷。他是一个相信炼金术的人，由于他曾听传说从尿里可以制得“金属之王”黄金，于是抱着图谋发财的目的，便用尿作了大量实验。1669年，他在一次实验中，将砂、木炭、石灰等和尿混合，加热蒸馏，虽没有得到黄金，而竟意外地得到一种十分美丽的物质，它色白质软，能在黑暗的地方放出闪烁的亮光，于是波兰特给它取了个名字，叫“冷光”，这就是今日称之为白磷的物质。波兰特对制磷之法，起初极守秘密，不过，他发现这种新物质的消息立刻传遍了德国。
单质磷有几种同素异形体。其中，白磷或黄磷是无色或淡黄色的透明结晶固体。密度1.82克/厘米3。熔点44.1℃，沸点280℃，着火点是40℃。放于暗处有磷光发出。有恶臭。剧毒。白磷几乎不溶于水，易溶解与二硫化碳溶剂中．在高压下加热会变为黑磷，其密度2.70克/厘米3，略显金属性。电离能为10.486电子伏特。不溶于普通溶剂中。白磷经放置或在400℃密闭加热数小时可转化为红磷。红磷是红棕色粉末，无毒，密度2.34克/厘米3，熔点59℃，沸点200℃，着火点240℃。不溶于水。在自然界中，磷以磷酸盐的形式存在，是生命体的重要元素。存在于细胞、蛋白质、骨骼和牙齿中。在含磷化合物中，磷原子通过氧原子而和别的原子或基团相联结。
单质磷是由磷酸钙、石英砂和碳粉的混合物在电弧炉中熔烧而制得。
元素用途：白磷用于制造磷酸、燃烧弹和烟雾弹。红磷用于制造农药和安全火柴。
元素辅助资料：
西方化学史的研究者们几乎一致认为，磷是在1669年首先由德国汉堡一位叫汉林•布朗德的人发现的。他是怎么样取得磷的呢？一般只是说他是通过强热蒸发
磷
硅磷晶
尿取得。他在蒸发尿的过程中，偶然地在曲颈瓶的接受器中发现到一种特殊的白色固体，在黑暗中不断发光，称它为kalte feuer（德文，冷火）。
磷广泛存在于动植物体中，因而它最初从人和动物的尿以及骨骼中取得。这和古代人们从矿物中取得的那些金属元素不同，它是第一个从有机体中取得的元素。最初发现时取得的是白磷，是白色半透明晶体，在空气中缓慢氧化，产生的能量以光的形式放出，因此在暗处发光。当白磷在空气中氧化到表面积聚的能量使温度达到40℃时，便达到磷的燃点而自燃。所以白磷曾在19世纪早期被用于火柴的制作中，但由于当时白磷的产量很少而且白磷有剧毒，使用白磷制成的火柴极易着火，效果倒是很好，可是不安全，所以很快就不再使用白磷制造火柴。到1845年，奥地利化学家施勒特尔发现了红磷，确定白磷和红磷是同素异形体。由于红磷无毒，在240℃左右着火，受热后能转变成白磷而燃烧，于是红磷成为制造火柴的原料，一直沿用至今。
是拉瓦锡首先把磷列入化学元素的行列。他燃烧了磷和其他物质，确定了空气的组成成分。磷的发现促进了人们对空气的认识。磷的拉丁名称phosphorum有希腊文phos（光）和phero（携带）组成，也就是“发光物”的意思，元素符号是P。另外，我们常说的的“鬼火”是P2H4气体在空气中自动燃烧的现象。
1、构成骨骼和牙齿的重要成分 磷为骨和牙齿的形成及维持所必需，例如在骨的形成过程中2g钙需要1g磷。
2、参与能量代谢碳水化合物，如葡萄糖是以磷酰化化合物的形式被小肠黏膜吸收；磷酸化合物乳三磷酸腺苷（ATP）等是代谢过程中作为储存、转移、释放能量的物质。
3、构成生命物质成分，磷是核糖核酸（RNA）和脱氧核
三维葡磷钙咀嚼片
糖核酸（DNA）的组成成分、磷脂为构成所有细胞膜所必需的成分，并参与脂肪和脂肪酸的分解代谢。
4、酶的重要成分，磷是体内很多酶的辅酶或辅基的组成成分，如焦磷酸硫胺素、辅酶I和辅酶II等。
5、调节酸碱平衡，磷酸盐可与氢离子结合为磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，并从尿中排出，从而调节体液的酸碱平衡。
磷的缺乏与过量：
几乎所有的食物均含有磷，所以缺磷较少见。临床所见磷缺乏的病人多为长期使用大量抗酸药或禁食者。过量的磷酸盐可引起低血钙症，导致神经兴奋性增强，手足抽搐和惊厥。
磷的食物来源：
磷在食物中分布广泛，瘦肉、禽、蛋、鱼、坚果、海带、紫菜、豆类等均是磷的良好来源。谷类食物中的磷主要以植酸磷形式存在，其与钙结合不易吸收。
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情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
2010年8月22日 星期日
工具の磨耗と損傷www.tool-tool.com
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工具損傷形態
原因
対策
逃げ面摩耗
（フランク摩耗）
逃げ面摩耗
* 工具材種が軟らかすぎる
* 切削速度が高すぎる
* 逃げ角が少なすぎる
* 送り量が極端に低すぎる
* 耐摩耗性の高い工具材種にする
* 切削速度を下げる
* 逃げ角を大きくする
* 送りを上げる
すくい面摩耗
（クレータ摩耗）
すくい面摩耗
* 工具材種が軟らかすぎる
* 切削速度が高すぎる
* 送り量が高すぎる
* 耐摩耗性の高い工具材種にする
* 切削速度を下げる
* 送りを下げる
チッピング
チッピング
* 工具材種が硬すぎる
* 送り量が大きい
* 切れ刃強度の不足
* シャンク・ホルダの剛性不足
* 靭性の高い工具材種にする
* 送り量を下げる
* ホーニング量を大きくする
(丸ホーニングならチャンファーホーニングにする)
* シャンクサイズの大きいものにする
欠損
欠損
* 工具材種が硬すぎる
* 送り量が大きい
* 切れ刃強度の不足
* シャンク・ホルダの剛性不足
* 靭性の高い工具材種にする
* 送り量を下げる
* ホーニング量を大きくする
（丸ホーニングならチャンファーホーニングにする）
* シャンクサイズの大きいものにする
塑性変形
（切れ刃のだれ）
塑性変形
* 工具材種が軟らかすぎる
* 切削速度が高すぎる
* 切り込み・送りが高すぎる
* 切れ刃の温度が高い
* 耐摩耗性の高い工具材種にする
* 切削速度を下げる
* 切り込み・送りを小さくする
* 熱伝導率の大きい工具材種にする
構成刃先
（溶着）
構成刃先
* 切削速度が低い
* 切れ味が悪い
* 材種選定の不適合
* 切削速度を上げる
（S45Cでは80m/min以上）
* すくい角を大きくする
* 親和性の低い工具材種にする
（コーティング材種・サーメット材種にする）
熱亀裂
（サーマルクラック）
熱亀裂
* 切削熱による膨張と収縮
* 工具材種が硬すぎる
※特にフライス加工
* 乾式切削にする（湿式切削の場合、切削油剤は全体に充分かける）
* 靭性の高い工具材種にする
境界摩耗
境界摩耗
* 黒皮部、チル化部および加工硬化層など表面が硬い
* ノコギリ状切りくずによる擦り（微振動により発生する）
* 対摩耗性の高い工具材種にする
* すくい角を大きくし、切れ味を良くする
フレーキング
フレーキング
* 切れ刃の溶着・凝着
* 切りくず排出が悪い
* すくい角を大きくし、切れ味を良くする
* チップポケットを大きいものにする
逃げ面摩耗
（フランク摩耗）欠損
※本損傷は、超高圧焼結体です
逃げ面摩耗
* 典型的な刃先強度不足による欠損
* ホーニング量を大きくする
* 耐欠損性の高い材種へ変更する
すくい面摩耗
（クレータ摩耗）欠損
※本損傷は、超高圧焼結体です
すくい面摩耗
* 工具材種が軟らかすぎる
* 切削抵抗が高く、切削熱の発熱量が大きい
* ホーニング量を小さくする
* 耐摩耗性の高い材種へ変更する
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原因
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（フランク摩耗）
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* 工具材種が軟らかすぎる
* 切削速度が高すぎる
* 逃げ角が少なすぎる
* 送り量が極端に低すぎる
* 耐摩耗性の高い工具材種にする
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（クレータ摩耗）
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* 工具材種が軟らかすぎる
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チッピング
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欠損
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塑性変形
（切れ刃のだれ）
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* 切削速度が高すぎる
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（溶着）
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* 切削速度が低い
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* 工具材種が硬すぎる
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境界摩耗
境界摩耗
* 黒皮部、チル化部および加工硬化層など表面が硬い
* ノコギリ状切りくずによる擦り（微振動により発生する）
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フレーキング
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* 耐摩耗性の高い材種へ変更する
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
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ようこそＢｅｗｉｓｅ Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（６）ダイヤモンド・エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計
（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給
（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
材料と熱処理の基礎www.tool-tool.com
版1all
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
金型材料の選び方と熱処理について 東京都立産業技術研究所 新技術セミナーテキストより 内田聡氏 著
現在、JIS規格の鉄鋼材料では、機械構造用炭素鋼・合金鋼、特殊用途鋼、クラッド鋼、鋳鍛造品、電気材料といった分類がなされている。
このうち、素材としての大きな分類は機械構造用炭素鋼・合金鋼と特殊用途鋼になる。さらに機械構造用炭素鋼・合金鋼は、機械構造用炭素鋼から添加される合金成分によってニッケルクロム鋼、ニッケルモリブデン鋼、などの分類がなされている。また、特殊用途鋼は、用途によってステンレス鋼、工具鋼、中空鋼、ばね鋼、快削鋼、軸受鋼に分類され、さらにそれらが細分化されている。
これらのうち、合金元素のもっとも少ないのが、機械構造用炭素鋼鋼材と炭素工具鋼鋼材である。これらの鋼材の成分は、鉄（Fe）と炭素（C)を基本とし、珪素（Si）、マンガン（Mn）、リン(P)、硫黄(S)の含有量が規定されている。また、JIS規格の備考欄を見ると、これらの鋼材ではクロム(Cr）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）は不純物として扱われ、含有量の制限がある。しかし、一般に鋼種を成分から判断するときには、C、Si、Mn、P、Sの含有量だけを分析対象とみることがあり、Cr、Ni、Cuの混入を見逃してトラブルになることがあるので注意が必要である。
機械構造用炭素鋼は、炭素含有量が0.08%～0.61%、炭素工具鋼は 0.55%～1.5%である。Si、Mn、P、S、の含有量の違いはあるが、これらの鋼材をFe-C系状態図に重ねると、図１のようになる。これらの鋼材は、Fe-C系状態図の左片隅のごく一部であるが、この範囲に機械構造用炭素鋼は20鋼種、炭素工具鋼は9鋼種規定されている。このように、炭素含有量のわずかな違いでも、鋼の特性は大きく変化するのである。
これらの鋼材の焼入温度は、一般にA3線およびA1線上の30～50℃程度が目安とされている。炭素含有量の低い機械構造用炭素鋼ではA3線の上、炭素工具鋼で共折点（0.77%C）以上(SK80～140）の鋼種では、A1線の上の温度まで加熱することが必要である。機械構造用鋼の焼入れ温度が 870℃～830℃（S35C～S55C）であるのに対して、工具鋼の焼入れ温度が790℃～780℃(SK80～140）と低めに設定されていることからもわかる。
鋼の結晶構造は、室温では体心立方晶(bcc）でα-Feと呼ばれているものが、高温に加熱されると、面心立方晶（fcc）のγ-Feに変化する。これを同素変態という。γ-Feは、さらに加熱されるとδ-Fe相が現れる。α- Feでは、固溶できる炭素の量が最大で0.02％（状態図のP点）であるのに対して、γ-Feでは2.14%（状態図のE点）である。このようなα-Fe とγ-Feでは、炭素の固溶量が大きく異なる。
焼入れは、一旦、素地中にたくさんの炭素を取り込んで、その状態を維持させることが目的である。加熱してγーFeの状態であれば、α-Feよりも多くの炭素を素地に取り込むことが出来る。したがって、焼入れ温度は確実にγ-Feに変態する温度まで加熱することが必要である。焼入れ温度が「A3線およびA1線の上30～50℃程度」とされているのはそのためである。
焼入れ温度まで加熱しても、そのまま温度を下げてしまっては、素地から炭素が析出して、α-Feと鉄の炭化物のセメンタイト（Fe3C）に分離してしまう。そこで、高温で炭素を充分固溶している状態をなるべく変えず室温まで持ってくるために急冷するのが、「焼入れ」という操作である。
金型としては一般に合金工具鋼が用いられ、使用条件によっては、高速度工具鋼や高炭素クロム軸受鋼なども用いられる。炭素含有量は、冷間金型用に一部2%前後のものもあるが、おおよそ構造用鋼や工具鋼と同程度である。金型用鋼では、クロム（Cr）をはじめ、モリブデン（Mo）、タングステン（W)、バナジウム(V)などの元素が添加されており、焼入れ性や耐熱性、耐衝撃性、耐磨耗性などが改善されている。
合金成分で様々な特性が改善されているが、焼入れのメカニズムや、金属組織は複雑なものとなっている。たとえば、合金成分が作る炭化物とその働きは、炭素鋼に比べて複雑で、焼入れや焼き戻しの熱処理操作にも最新の注意が必要である。炭素鋼の場合、焼入れ温度は状態図のA3線とA1線の上30℃程度と示したが、合金元素が添加されている材料では、それとは別に、それぞれの鋼種ごとに焼入れ温度が規定されている。これは合金元素によって生成している炭化物の種類が異なり、加熱によって炭化物が分解しやすいもの、しにくいものがあり、また、出来るだけ固溶させた方がいい場合と完全に固溶させずに残す場合があったりするためである。表2に金型用鋼に生成する炭化物の種類と性質を示す。合金元素の種類や量によって、生成する炭化物が異なる。また、金型の用途によっても炭化物の働きが異なる。たとえば、耐摩耗性が要求される時は、より硬い炭化物を含んでいるものを選択することが必要であり、また、この一次炭化物を完全に固溶させず、残留させておくことが必要である。以下に炭化物の特徴を示す。
Fe3Cはセメンタイトと呼ばれ、鋼における基本的な炭化物である。合金元素が添加されている場合は、Feが、Cr、W、Moなどに置換されるため、M3Cと示される。
表2 金型用鋼の炭化物
海文堂出版 ： 金型の熱処理と表面硬化技術より
炭化物の型
硬さ（HV)
金型用鋼の炭化物
主な鋼種
種類
硬さ(HV)
M3C
1150～1760
Fe3C
1150～1340
SK105、SKS21
M23C6
1000～1800
(Cr,Fe）23C6
1000～1520
SKS2、SUS420J2
M7C3
1800～2800
(Cr,Fe）7C3
1820
SKD11、SKD1
M2C
1800～3000
Mo2C
1800～2200
SKH51、SKH55
W2C
3000
SKH2、SKH3
M6C
1600～2300
FeMo2C
1670
SKH51、SKH55
MC
2250～3200
VC（V4C3)
2500～2800
SKH51、SKH57
WC
2400～2740
（超鋼）
TiC
3200
M23C6は、Crが添加されている鋼種に含まれる炭化物で、焼入れなどの熱処理で容易に固溶し、高温で焼き戻された場合にのみ析出する。
M7C3 は、高Crの材料にあり、他の炭化物に比べて粗大で、焼入れ温度に加熱しても固溶しにくく、残留しやすいが、耐磨耗性に貢献している。SKD11などに見られる大きい炭化物で、圧延方向や鍛伸方向に整列しやすいため、焼入れ、焼き戻し語の寸法変化や、衝撃値において方向性が現れる。
M2CはWやMoの炭化物で、焼き戻しの後にのみ析出する。高速度工具鋼の二次硬化に寄与している。遷移炭化物なので、焼き戻し温度が高くなるとM6Cに変化する。
M6Cは、MoやWを含む鋼種に存在する。高速度工具鋼では熱処理条件に関係なく多量に存在し、耐摩耗性に寄与している。また、焼入れでも固溶しにくい炭化物である。
MCは、Vを含む鋼種にVC～V4C3で存在する。焼入れしても固溶せず、耐摩耗性に貢献する。Wを含む鋼種では、高温で焼きなましをすると、WCが析出し、焼入れ性が著しく劣化する。他の炭化物に比べて硬さが著しく高い。
鋼は、焼入れのままでは脆くて割れやすいため、通常は焼き戻しを施して使用する。焼き戻しは、適度な析出または変態を進行させて安定組織にすると共に内部ひずみを低減させて所定の性質や状態にすることである。焼き戻しによって、過剰に固溶されていた炭素が炭化物として析出し、また変態せずに残留していたオーステナイトがマルテンサイトに変態する。
高速度工具鋼などの高合金鋼では、550℃程度の焼き戻しで、硬さの上昇が見られる。MoやW、 Vなどの合金元素を含む鋼は、500℃～600℃で焼き戻しをするとMo2C、W2C、 VCなどの炭化物を析出して硬さが上昇する２次硬化現象を示す。図2はSKD11とSKH51の焼き戻し温度と硬さの関係を示したものである。2次硬化により析出するM2C型炭化物は遷移炭化物のため、焼き戻し温度が高いとM6C型炭化物に変化してしまう。そのため、2次硬化を示す温度よりさらに高温で焼き戻した場合は硬さが低下している。2次硬化における硬さは、焼入れ温度の影響も受ける。図2のSKD11、SKH51、いずれの場合も焼入れ温度の高い方が2次硬化を示す温度よりもさらに高温で焼き戻し場合は硬さが低下している。2次硬化による硬さは、焼入れ温度の影響も受ける。図2のSKD11、 SKH51、いずれの場合も焼入れ温度の高いほうが2次硬化による硬さも高くなっている。2次硬化による硬さの上昇は、焼入れ硬さよりも高くなることが多い。使用中に昇温をともなうような金型では、2次硬化現象の利用が有効である。
高速度工具鋼で2次硬化現象を利用する場合は、残留オーステナイトの分解と、2次炭化物の析出を充分に行わせるため、550℃の焼き戻しを2～3回繰り返すことが行われている。
＊参考文献
日本規格協会 JISハンドブック鉄鋼Ⅰ、2003
仁平宣弘、金型の熱処理と表面処理、1986、海文堂出版
（社）日本熱処理技術協会、日本金属熱処理工業会、熱処理技術入門、2005、大河出版
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金型材料の選び方と熱処理について 東京都立産業技術研究所 新技術セミナーテキストより 内田聡氏 著
現在、JIS規格の鉄鋼材料では、機械構造用炭素鋼・合金鋼、特殊用途鋼、クラッド鋼、鋳鍛造品、電気材料といった分類がなされている。
このうち、素材としての大きな分類は機械構造用炭素鋼・合金鋼と特殊用途鋼になる。さらに機械構造用炭素鋼・合金鋼は、機械構造用炭素鋼から添加される合金成分によってニッケルクロム鋼、ニッケルモリブデン鋼、などの分類がなされている。また、特殊用途鋼は、用途によってステンレス鋼、工具鋼、中空鋼、ばね鋼、快削鋼、軸受鋼に分類され、さらにそれらが細分化されている。
これらのうち、合金元素のもっとも少ないのが、機械構造用炭素鋼鋼材と炭素工具鋼鋼材である。これらの鋼材の成分は、鉄（Fe）と炭素（C)を基本とし、珪素（Si）、マンガン（Mn）、リン(P)、硫黄(S)の含有量が規定されている。また、JIS規格の備考欄を見ると、これらの鋼材ではクロム(Cr）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）は不純物として扱われ、含有量の制限がある。しかし、一般に鋼種を成分から判断するときには、C、Si、Mn、P、Sの含有量だけを分析対象とみることがあり、Cr、Ni、Cuの混入を見逃してトラブルになることがあるので注意が必要である。
機械構造用炭素鋼は、炭素含有量が0.08%～0.61%、炭素工具鋼は 0.55%～1.5%である。Si、Mn、P、S、の含有量の違いはあるが、これらの鋼材をFe-C系状態図に重ねると、図１のようになる。これらの鋼材は、Fe-C系状態図の左片隅のごく一部であるが、この範囲に機械構造用炭素鋼は20鋼種、炭素工具鋼は9鋼種規定されている。このように、炭素含有量のわずかな違いでも、鋼の特性は大きく変化するのである。
これらの鋼材の焼入温度は、一般にA3線およびA1線上の30～50℃程度が目安とされている。炭素含有量の低い機械構造用炭素鋼ではA3線の上、炭素工具鋼で共折点（0.77%C）以上(SK80～140）の鋼種では、A1線の上の温度まで加熱することが必要である。機械構造用鋼の焼入れ温度が 870℃～830℃（S35C～S55C）であるのに対して、工具鋼の焼入れ温度が790℃～780℃(SK80～140）と低めに設定されていることからもわかる。
鋼の結晶構造は、室温では体心立方晶(bcc）でα-Feと呼ばれているものが、高温に加熱されると、面心立方晶（fcc）のγ-Feに変化する。これを同素変態という。γ-Feは、さらに加熱されるとδ-Fe相が現れる。α- Feでは、固溶できる炭素の量が最大で0.02％（状態図のP点）であるのに対して、γ-Feでは2.14%（状態図のE点）である。このようなα-Fe とγ-Feでは、炭素の固溶量が大きく異なる。
焼入れは、一旦、素地中にたくさんの炭素を取り込んで、その状態を維持させることが目的である。加熱してγーFeの状態であれば、α-Feよりも多くの炭素を素地に取り込むことが出来る。したがって、焼入れ温度は確実にγ-Feに変態する温度まで加熱することが必要である。焼入れ温度が「A3線およびA1線の上30～50℃程度」とされているのはそのためである。
焼入れ温度まで加熱しても、そのまま温度を下げてしまっては、素地から炭素が析出して、α-Feと鉄の炭化物のセメンタイト（Fe3C）に分離してしまう。そこで、高温で炭素を充分固溶している状態をなるべく変えず室温まで持ってくるために急冷するのが、「焼入れ」という操作である。
金型としては一般に合金工具鋼が用いられ、使用条件によっては、高速度工具鋼や高炭素クロム軸受鋼なども用いられる。炭素含有量は、冷間金型用に一部2%前後のものもあるが、おおよそ構造用鋼や工具鋼と同程度である。金型用鋼では、クロム（Cr）をはじめ、モリブデン（Mo）、タングステン（W)、バナジウム(V)などの元素が添加されており、焼入れ性や耐熱性、耐衝撃性、耐磨耗性などが改善されている。
合金成分で様々な特性が改善されているが、焼入れのメカニズムや、金属組織は複雑なものとなっている。たとえば、合金成分が作る炭化物とその働きは、炭素鋼に比べて複雑で、焼入れや焼き戻しの熱処理操作にも最新の注意が必要である。炭素鋼の場合、焼入れ温度は状態図のA3線とA1線の上30℃程度と示したが、合金元素が添加されている材料では、それとは別に、それぞれの鋼種ごとに焼入れ温度が規定されている。これは合金元素によって生成している炭化物の種類が異なり、加熱によって炭化物が分解しやすいもの、しにくいものがあり、また、出来るだけ固溶させた方がいい場合と完全に固溶させずに残す場合があったりするためである。表2に金型用鋼に生成する炭化物の種類と性質を示す。合金元素の種類や量によって、生成する炭化物が異なる。また、金型の用途によっても炭化物の働きが異なる。たとえば、耐摩耗性が要求される時は、より硬い炭化物を含んでいるものを選択することが必要であり、また、この一次炭化物を完全に固溶させず、残留させておくことが必要である。以下に炭化物の特徴を示す。
Fe3Cはセメンタイトと呼ばれ、鋼における基本的な炭化物である。合金元素が添加されている場合は、Feが、Cr、W、Moなどに置換されるため、M3Cと示される。
表2 金型用鋼の炭化物
海文堂出版 ： 金型の熱処理と表面硬化技術より
炭化物の型
硬さ（HV)
金型用鋼の炭化物
主な鋼種
種類
硬さ(HV)
M3C
1150～1760
Fe3C
1150～1340
SK105、SKS21
M23C6
1000～1800
(Cr,Fe）23C6
1000～1520
SKS2、SUS420J2
M7C3
1800～2800
(Cr,Fe）7C3
1820
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M2C
1800～3000
Mo2C
1800～2200
SKH51、SKH55
W2C
3000
SKH2、SKH3
M6C
1600～2300
FeMo2C
1670
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MC
2250～3200
VC（V4C3)
2500～2800
SKH51、SKH57
WC
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（超鋼）
TiC
3200
M23C6は、Crが添加されている鋼種に含まれる炭化物で、焼入れなどの熱処理で容易に固溶し、高温で焼き戻された場合にのみ析出する。
M7C3 は、高Crの材料にあり、他の炭化物に比べて粗大で、焼入れ温度に加熱しても固溶しにくく、残留しやすいが、耐磨耗性に貢献している。SKD11などに見られる大きい炭化物で、圧延方向や鍛伸方向に整列しやすいため、焼入れ、焼き戻し語の寸法変化や、衝撃値において方向性が現れる。
M2CはWやMoの炭化物で、焼き戻しの後にのみ析出する。高速度工具鋼の二次硬化に寄与している。遷移炭化物なので、焼き戻し温度が高くなるとM6Cに変化する。
M6Cは、MoやWを含む鋼種に存在する。高速度工具鋼では熱処理条件に関係なく多量に存在し、耐摩耗性に寄与している。また、焼入れでも固溶しにくい炭化物である。
MCは、Vを含む鋼種にVC～V4C3で存在する。焼入れしても固溶せず、耐摩耗性に貢献する。Wを含む鋼種では、高温で焼きなましをすると、WCが析出し、焼入れ性が著しく劣化する。他の炭化物に比べて硬さが著しく高い。
鋼は、焼入れのままでは脆くて割れやすいため、通常は焼き戻しを施して使用する。焼き戻しは、適度な析出または変態を進行させて安定組織にすると共に内部ひずみを低減させて所定の性質や状態にすることである。焼き戻しによって、過剰に固溶されていた炭素が炭化物として析出し、また変態せずに残留していたオーステナイトがマルテンサイトに変態する。
高速度工具鋼などの高合金鋼では、550℃程度の焼き戻しで、硬さの上昇が見られる。MoやW、 Vなどの合金元素を含む鋼は、500℃～600℃で焼き戻しをするとMo2C、W2C、 VCなどの炭化物を析出して硬さが上昇する２次硬化現象を示す。図2はSKD11とSKH51の焼き戻し温度と硬さの関係を示したものである。2次硬化により析出するM2C型炭化物は遷移炭化物のため、焼き戻し温度が高いとM6C型炭化物に変化してしまう。そのため、2次硬化を示す温度よりさらに高温で焼き戻した場合は硬さが低下している。2次硬化における硬さは、焼入れ温度の影響も受ける。図2のSKD11、SKH51、いずれの場合も焼入れ温度の高い方が2次硬化を示す温度よりもさらに高温で焼き戻し場合は硬さが低下している。2次硬化による硬さは、焼入れ温度の影響も受ける。図2のSKD11、 SKH51、いずれの場合も焼入れ温度の高いほうが2次硬化による硬さも高くなっている。2次硬化による硬さの上昇は、焼入れ硬さよりも高くなることが多い。使用中に昇温をともなうような金型では、2次硬化現象の利用が有効である。
高速度工具鋼で2次硬化現象を利用する場合は、残留オーステナイトの分解と、2次炭化物の析出を充分に行わせるため、550℃の焼き戻しを2～3回繰り返すことが行われている。
＊参考文献
日本規格協会 JISハンドブック鉄鋼Ⅰ、2003
仁平宣弘、金型の熱処理と表面処理、1986、海文堂出版
（社）日本熱処理技術協会、日本金属熱処理工業会、熱処理技術入門、2005、大河出版
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