超硬合金と鋼鉄の違い

特定の用途において炭化物が鋼鉄より優れている理由は何ですか?

炭化物は、高硬度や耐摩耗性などの独自の特性を備えているため、特定の用途では鋼よりも好まれます。

このブログ記事では、炭化物と鋼の主要な特性について説明し、情報に基づいた決定を下せるようお手伝いします。

カーバイドとは

炭化物は炭素と、通常は金属である電気陰性度の低い元素の化合物です。一般的なタイプである炭化タングステンには、タングステンと炭素が組み合わされています。炭化物は、極めて硬く、融点が高く、耐摩耗性に優れていることで知られています。これらの特性により、炭化物材料は切削工具や研磨材に最適です。

鋼とは何か

鋼は主に鉄と炭素で構成された合金で、炭素含有量は通常 0.2% から 2.1% の範囲です。工具鋼の一種である高速度鋼 (HSS) には、タングステン、モリブデン、バナジウムなどの合金元素がさらに含まれることがよくあります。鋼は強度、靭性、延性のバランスが取れているため、さまざまな用途に使用できます。

プロパティの比較

硬度

タングステンカーバイド: タングステンは硬度の点で鋼よりはるかに優れています。カーバイド工具の硬度は通常 85～95 HRA です。

鋼鉄高速度鋼 (HSS) ツールの硬度は 62 ～ 65 HRC です。この優れた硬度により、超硬合金はより鋭い刃先を長期間維持し、より硬い材料をより効率的に加工することができます。

強靭さ

鋼鉄: 鋼は一般に超硬合金に比べて靭性に優れています。高速度鋼の衝撃靭性は 0.18～0.32 MJ/m2 で、欠けや破損に対する耐性が優れています。

炭化物: 炭化物はセラミック材料であるため、硬度が高いにもかかわらず、衝撃を受けると脆くなり、破損しやすくなります。

耐摩耗性

炭化物: 超硬合金は鋼鉄に比べて優れた耐摩耗性を発揮します。この特性は、高硬度と微細構造内の硬い超硬合金粒子の存在によって実現されています。超硬工具は、特に研磨材を加工する場合、長期間にわたって切れ味と寸法安定性を維持します。

耐熱性

タングステンカーバイド: タングステンは鋼鉄よりも耐熱性に優れています。超硬工具は、800 ～ 1000°C までの温度でも硬度と切削効率を維持できます。この優れた耐熱性により、超硬工具はより高速な切削速度で作動できます。

鋼鉄高速度鋼工具の硬度は、500°C を超える温度で大幅に低下し始めます。

超硬合金と鋼の違い

財産	炭化物	鋼鉄
硬度	85-95 HRA (69-81 HRC)	高速度鋼の場合、62～65 HRC
強靭さ	靭性が低く、脆い	靭性が高く、脆くない
耐摩耗性	優れた耐摩耗性	耐摩耗性は良好だが、超硬合金より劣る
耐熱性	800～1000℃まで硬度を維持	500～600°Cを超えると硬度が失われます
切断速度	鋼鉄より4～7倍速い	超硬合金よりも切削速度が遅い
ツール寿命	スチールツールの5〜80倍の耐久性	超硬工具よりも寿命が短い
料金	もっと高い	炭化物よりも安価
代表的なアプリケーション	切削工具、採掘工具、摩耗部品	切削工具、ドリルビット、一般工具

よくある質問

炭化物と鋼鉄をどうやって見分けますか?

カーバイドは鋼鉄よりも暗い灰色です。より重く、より硬いです。磁石テストが役に立ちます。カーバイドは磁性が低いからです。カーバイドは研磨するとより短いオレンジ色の火花を発しますが、鋼鉄の火花はより長く、より明るいです。カーバイドはより脆く、欠けたり割れたりすることがあります。

炭化物は鋼鉄の一種ですか？

いいえ、炭化物は鋼鉄の一種ではありません。炭化物は炭素と金属（通常はタングステン）の化合物です。鋼鉄は鉄と炭素の合金です。炭化物は鋼鉄よりも硬く、脆いです。

結論は

炭化物と鋼は、どちらも異なる特性と用途を持つ貴重な材料です。炭化物は耐摩耗性と硬度に優れ、鋼は強度、靭性、汎用性を備えています。

炭化物と鋼のどちらを選択するかは、アプリケーションの特定の要件によって異なります。決定する際には、耐摩耗性、耐衝撃性、コストなどの要素を考慮してください。

材料の選択に関する個別の推奨事項については、資格のあるエンジニアまたはサプライヤーにご相談ください。