プラスチック金型に使用される鋼材（材質）とは？

プラスチック金型に使用される鋼材（材質）

プラスチック金型に使用される鋼材（材質）としては、鋼（スチール）が一般的で、通称プラスチック金型用鋼と呼ばれます。鋼は、炭素を含む材料です。材料中の炭素量によって硬さや強度が変化します。炭素量が高いと材料は硬くなりますが、強度は低下します。逆に、炭素量が低いと材料は柔らかくなりますが、耐久性が向上します。

一般的に、鋼と呼ばれる材料は、炭素の含有量が基本的には2%以下です。ちなみに、炭素が非常に少なく、0.02%以下のものを一般的に「鉄（鈍鉄）」、炭素が2％以上のものを「鋳鉄」と言い、炭素の含有量の違いによって「鉄」「鋼」「鋳鉄」と分類されています。

炭素の含有量が基本的には2%以下である鋼の中でも、
　・炭素含有量が約0.3％以下のものを「低炭素鋼」
　・炭素含有量が約0.3〜 0.765％のものを「中炭素鋼」
　・炭素含有量が約0.765％以上のものを「高炭素鋼」
と言います。

これら鋼の特徴としては、①弾性が高い、②靭性が高い、③動的強度に優れる、④熱伝導率が高いなどがあります。
このような金属材料の特性から、射出成形の金型材料として、鋼が用いられることが多いです。

プラスチック金型用鋼の種類

プラスチック金型用鋼には、
　・プリハードン鋼（SKD61等）
　・アズロールド鋼（SC材、SCM材等）
　・焼入れ焼戻し鋼（SKD11等）
などがあります。

プラスチック金型用鋼の種類は、以下の表の通りです。

名称	概要
プリハードン鋼	PXA30、DH2F、NAK55、NAK80等
アズロールド鋼	ＳＣ系、ＳＣＭ系
焼入れ、焼戻し鋼	SKD61、SKD11等
時効処理鋼	マルエージング鋼、非磁性鋼、ＳＵＳ系

耐久性や腐食性、摩耗性、そもそもの金型コストなどの観点から最適な鋼を選定する必要があります。
以下に、ミスミが推奨する鋼材を表にまとめております。

参照：https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/plastic_mold_design/pl07/c0496.html

プラスチック金型用鋼の硬さと鏡面性の関係性

以下に、各種プラスチック金型用鋼の対応可能な鏡面レベル（仕上砥粒のメッシュ No.）と鋼材硬さの関係性をグラフにして表しています。

一般的に、硬い材質ほど高品質な鏡面仕上げが可能とされています。

SC系、SCM系、およびSKD系は一般的に大気溶解法で製造され、析出硬化系やSUS系は特殊溶解法で製造される場合が多いです。また、鋼材の硬さで区別すると、約HRC45を境に、プリハードン鋼と焼入れ焼戻し鋼に分類されます。

プリハードン鋼は熱処理が不要で、金型製作のリードタイムを短縮できるという利点があります。そして、焼入れ焼戻し鋼は、プリハードン鋼を上回る硬度をもつため、耐摩耗性や靭性などの機械的特性、鏡面性において優れています。各種プラスチック金型用鋼にはこのような特徴、関係性があります。

プラスチック金型用鋼のブランド

プラスチック金型用鋼は、さまざまな鋼材メーカーから提供され、独自のブランドで製造・販売されています。同じ規格の鋼材でも、特性や熱処理方法が微妙に異なります。鋼材規格にはJIS規格で始まる「SC」「SK」「SUS」などの呼び名もあります。各メーカーはこれに対応した商品名で提供しています。

以下にミスミが提供するプラスチック金型用鋼のブランド対照表を抜粋したものを載せております。

分類	硬さ（HRC）	JIS相当	代表的なブランド
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	PXZ
	28	SCM系	PDS3
	33	SCM（改）	HPM2 HPM7 PX5 PX7 PLMAX IMPAX
	33	SUS系	HPM38 S-STAR STAVAX
	33	SUS系(快削)	HPM77 G-STAR RAMAX-S
	40	SCM(改)	HPM-MAGIC
	40	SKD61(改)	FDAC DH2F ORVAR-S
	40	析出硬化系	HPM1 HPM-PRO  CENA1 NAK55 NAK80
	33	SUS420J2系	HPM38 S-STAR
	33	SUS系（快削）	HPM77 G-STAR
	35	SUS630系	PSL NAK101
	40	SUS630系	PSL
焼入れ焼戻し鋼	50	SKD61系	DAC DHA1
	50~62	SKD11系他	SLD      HPM31 DC11  PD613
	50~62	SKD11(改)	SLD8 DC53
	50~62	SKD12系	RIGOR KD12
	52	SUS420J2系	HPM38 S-STAR
	57	SUS440C系	SUS440C ZDP282(粉末) SUS440C DEX-P1 (粉末)

参照：https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/technical_data/td01/g0124.html

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