金型に使われる材料（鋼材）
「鉄」「鋼」「鋳鉄」の違い
金型に使われる材料の話をする前に、「鉄」「鋼」「鋳鉄」の違いを理解しましょう。
その違いは、炭素含有量の違いです。
| 鉄（純鉄） | 炭素が非常に少ない 0.0218%以下 |
|---|---|
| 鋼（スチール） |
炭素が2%以下 ・低炭素鋼（炭素含有量が約0.3％以下） ・中炭素鋼（炭素含有量が約0.3 - 0.765％） ・高炭素鋼（炭素含有量が約0.765％以上） の3種類に分類される |
| 鋳鉄 | 炭素が2%以上 |
炭素が含まれる量によって金属の強度や硬度などの機械的特性が異なります。
炭素が多いと材料は硬くなります。一方、炭素が少ないと粘り強さが材料に出てきますが柔らかくなります。
鋼の使われる用途は広く、強さと粘り強さを持つことから代表的な製品として日本刀があります。
また、自動車部品ではクランクシャフト、タービンケースなどに使われています。
鋳鉄は硬くてもろいです。鋳造という製造方法で作られます。「いもの」と言われているのがこれにあたります。自動車ですとエンジンブロック、マンホールのフタや鋳鉄製のバルブなどに使われています。
金型に使われる材料（鋼材）
プラスチック用金型に使われる金型材料は「鋼（スチール）」です。
鋼（スチール）は、
・高い弾性を持つ
・高い靭性を持つ
・動的強度に優れる
・熱が伝わりやすい
といった特徴があり、金型材料として非常に適しています。
そして、炭素の他に、
・クロム（Cr）
・モリブデン（Mo)
・タングステン（W）
・バナジウム（V)
等の金属元素を添加して特性を改善したものを 合金工具鋼 といいます。
プラスチック用金型材料は主に以下のような鋼や合金工具鋼が使用されます。
| アズロールド鋼 | ＳＣ系、ＳＣＭ系 |
| プリーハードン鋼 | ＳＣ、ＳＣＭ、ＳＣＭ改良、ＳＵＳ系、ＳＫＤ61改良 |
| 焼入れ、焼戻し鋼 | ＳＫＤ11改良、ＳＵＳ系 |
| 時効処理鋼 | マルエージング鋼、非磁性鋼、ＳＵＳ系 |
金型製作を依頼する場合、どの材料を使うのか指定する必要があります。
・耐久性
・腐食性
・摩耗性
・金型コスト
等を考慮して金型材料を選定します。
成形する材料によって選定する鋼材を使い分けることもあります。以下はミスミが推奨する鋼材となります。
| 樹脂種類 | 成形品の例 | 樹脂に求める特性 | 鋼材に求める特性 | 推奨鋼種 | |
| 熱可塑性樹脂 | PP ABS | バンパーOA筺体 | 耐衝撃性 | しぼ加工性 | S50CSCM440 |
| PS PMMA ABS | 照明器具雑貨化粧品容器 | 意匠性 |
しぼ加工性 鏡面仕上性 |
SKD61プリハードン鋼 | |
| POM PA | 歯車軸受 | 耐磨耗性 | 耐磨耗性 | SKD61プリハードン鋼 | |
| PC PMMA | レンズ導光体 |
透明性 光透過性 |
鏡面仕上性 | SUS420J2析出硬化型鋼 | |
| PC PMMA | CDディスクDVDディスク |
光透過性 光複屈折性 |
鏡面仕上性耐食性 | SUS420J2 | |
| PVC | 雨樋パイプ | 難燃性 | 耐食性 | SUS | |
| 難燃ABS | TVキャビネット家電部品 | 難燃性 | 耐食性 | SUS420J2プリハードン鋼 | |
| PBT-GFPA-GF | カメラ筺体電装部品 | 耐性 | 耐磨耗性 | プリハードン鋼SKD11 | |
| 磁性粉入りPA | プリンタローラーセンサー部品 |
成形性 磁気特性 |
非磁性耐磨耗性 | 非磁性鋼 | |
| Mg成形 |
パソコン筺体 携帯電話筺体 |
耐性 軽量 |
耐熱性耐磨耗性 | 非磁性鋼 | |
| 熱硬化性樹脂 | フェノール樹脂メラミン樹脂 | 食器灰皿 | 耐熱性 | 耐磨耗性 | プリハードン鋼SKD11 |
| フェノール樹脂不飽和ポリエステル | スイッチコネクタ |
耐熱性 難燃性 |
耐磨耗性耐食性 | SUS420J2SKD11 | |
| エポキシ樹脂 | IC封止トランジスタ | 電気絶縁性 | 耐磨耗性耐食性 | SUS420J2SKD11 |
※ミスミホームページより
https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/plastic_mold_design/pl07/c0496.html
モールドベースと入れ子について
金型は成形品に合わせて 「大きさ」 「形状」 が決まってきますが、ある程度規格化された部品を使います。
規格化された部品のことを モールドベース （モールド：金型＋ベース：基礎）と呼びます。
市販されているモールドベースを使うことで、金型製作期間を短くしたり金型費用を下げたりすることができます。 金型の「入れ子」部分以外はモールドベースを使うのが一般的です。従って、一般的には高価な金型材料は、「入れ子」 のみに利用されます。
プラスチック金型用鋼材ブランド
プラスチック金型用鋼材は様々なメーカーから提供されており、独自ブランドで製造販売しています。同じ規格の鋼材であっても特性や熱処理方法が異なります。
「プレハードン鋼」 「焼入れ焼戻し鋼」が金型のキャビティーやコアに良く利用される鋼材です。もちろんステンレス鋼も利用されますが、硬い鋼材となるため、耐久性や耐食性が求められる金型に使われるようです。
SC や SK SUS ではじまるものがJIS規格の呼び方となります。各種鋼材メーカーはそれに対応する商品名で展開しています。
金型の鋼材一覧
| 分類 |
使用時 の硬さ HRC |
JIS相当 | 金型鋼材メーカー | |||||||
|
神戸 製鋼所 |
日立金属 |
大同 特殊鋼 |
ウッデ ホルム |
愛知 製鋼 |
日本 高周波 鋼業 |
日本 製鉄 |
||||
| アズロールド鋼 | 13 | SC系 |
S50C S55C |
|||||||
| 13 | SCM系 |
SCM435 SCM440 |
||||||||
| プリハードン鋼 | 13 | SC系 |
KTSM2A KTSM21 KTSM22 |
PXZ | AUK1 |
KPM1 KPMAX |
SD17 SD18 SD18T |
|||
| 28 | SCM系 | KTSM31 | PDS3 | AUK11 | SD61 | |||||
| 33 | SCM(改) | KTSM3M |
HPM2 HPM7 |
PX5 PX7 |
PLMAX IMPAX | KPM30 |
SD70 SD100 |
|||
| SUS系 | HPM38 | S-STAR | STAVAX | 420M | ||||||
| SUS系(快削) | HPM77 | G-STAR | RAMAX-S | |||||||
| 40 | SCM(改) | HPM-MAGIC | ||||||||
| SKD61(改) | FDAC | DH2F | ORVAR-S | AUD61 | KAP90F | |||||
| 析出硬化系 |
HPM1 HPM-PRO CENA1 |
NAK55 NAK80 |
KAP65 KAP88 |
|||||||
| 焼き入れ焼き戻し鋼 | 50 | SKD61系 | DAC | DHA1 | ORVAR | SKD61 | KDA | |||
| 56〜62 | SKD11系他 |
SLD HPM31 |
DC11 PD613 |
AUD11 | KD11 | |||||
| SKD11(改) | SLD8 | DC53 | SLEIPNER | AUD15 | KD21 | |||||
| SKD12系 | RIGOR | KD12 | ||||||||
| ステンレス鋼 | プリハ−ドン | 33 | SUS420J2系 | HPM38 | S-STAR | STAVAX | 420M | |||
| SUS系（快削） | HPM77 | G-STAR | RoyAlloy RAMAX | |||||||
| 35 | SUS630系 | PSL | NAK101 | U630 | ||||||
| 40 | SUS630系 | PSL | ||||||||
| 52 | SUS420J2系 | HPM38 | S-STAR | STAVAX | KSP1 | |||||
| 57 | SUS440C系 |
SUS440C ZDP282(粉末) |
SUS440C DEX-P1 (粉末) | ELMAX (粉末) | KSP2 | |||||
|
時効 処理鋼 |
53 | YAG | MAS1C | KMS18-20 | ||||||
| 43 | HPM75 | NMS1 | ||||||||
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