CPM M4は高級粉末冶金である。 高速度工具鋼 CPM M4は、高炭素非ステンレス工具鋼としては珍しく、非常に高い耐摩耗性と優れた靭性を兼ね備えています。適切な熱処理を施したCPM M4は、HRC60台前半の加工硬度に達し、要求の厳しい切削工具、パンチ、ナイフに卓越した刃先保持力を発揮します。優れた耐摩耗性と耐欠損性を必要とするバイヤーやエンジニアにとって、CPM M4は業界をリードする選択肢です。.
CPM M4とは
CPM M4 は、古典的な AISI M4 高速度鋼の Crucible Industries 粉末冶金バージョンです。M4の望ましい高炭素/高合金特性を維持しながら、粒子冶金処理により靭性、清浄度、炭化物分布を改善するように設計されています。粉末製法では、インゴット製法と比較して、炭化物分散が微細になり、偏析が減少し、横方向の靭性が向上します。これらの特性により、CPM M4は、高荷重または衝撃で繰り返し切削する場合に特に適しています。.
お客様のプロジェクトにCPM M4鋼材が必要な場合は、MWalloys社までご連絡ください。.
化学組成と微細構造
主要化学物質（代表的な範囲）
| エレメント | 典型的な範囲（wt%） | 役割 |
|---|---|---|
| C（炭素） | 1.30 - 1.50 | 硬度と耐摩耗性をコントロールする超硬合金フォーム |
| Cr（クロム） | 3.75 - 4.50 | 焼入れ性および焼戻し耐性 |
| Mo（モリブデン） | 4.00 - 5.00 | 固溶体強化、カーバイド形成剤 |
| V（バナジウム） | 1.75 - 2.20 | 耐摩耗性のための非常に硬いバナジウム炭化物 |
| W（タングステン） | 5.00 - 6.50 | 高速特性と熱間硬度 |
| Co（コバルト） | 8:00～9:50（一部バリエーションあり） | 一部のM4では熱間硬度と赤色硬度が向上。 |
| その他（Si、Mn、P、S） | 微量レベル | 工程管理と加工性のバランス |
一般的なデータシートおよびるつぼの製品仕様では、これらの範囲が報告されており、CPM REX M4 HCまたはHSの変種と他のベンダーの同等品との間のわずかな製造上の差異が注記されています。高いバナジウムおよびタングステン含有量は、CPMプロセスにより微細かつ均一に分散した複数の炭化物タイプ（MCタイプバナジウム炭化物および複合合金炭化物）のマトリックスを生成します。.
CPM M4鋼相当（高速度工具鋼）
CPM M4鋼の同等品には、S690（DIN 1.3343）のような欧州規格や日本のSKH51があります。M390/20CV/CTS-204Pのようなステンレスのオプションは、同様の刃先保持力を提供するが、耐食性のために靭性をいくらか犠牲にする。マグナカットのような新しい鋼は、靭性、耐摩耗性、耐食性のバランスを目指しているが、M4は一般的に純粋な摩耗でそれらを上回る。.
S690 / DIN 1.3343： M4の欧州規格。.
JIS SKH51： 日本のそれに相当する。.
アストマムA600/フェドQQ-T-590： モリブデン高速度鋼の古い米国規格。.
同様の性能を持つ鋼
CPMレックスM4 HC
粉末冶金により靭性と清浄性を高めたM4の変種で、優れた耐摩耗性を持つ。.
M390／CPM-20CV／CTS-204P：
M4と同等の刃持ちを持つステンレス鋼だが、M4の方が靭性が高く、耐食性に劣る。.
CPM-3V：
優れた衝撃靭性で知られ、耐摩耗性に優れ、衝撃鋼に近づくが、M4ほど耐摩耗性は高くない。.
マグナカット
高い耐摩耗性、靭性、耐食性をバランスよく備えた最新のステンレス鋼で、耐食性ではM4を上回るが、極度の摩耗では一般に劣る。.
機械的特性と性能特性
パフォーマンス特性のまとめ
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耐摩耗性:硬いバナジウムとタングステンの炭化物が豊富なため、炭素鋼、非ステンレス鋼では非常に高い。.
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タフネス:粉末冶金微細構造により、同等の硬度で鋳造/インゴットM2より大幅に優れている。.
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エッジ保持:優れた切れ味で、研磨作業でも鋭い切れ味を保つ。.
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硬度範囲:推奨熱処理後の一般的な加工硬度は60HRC半ばから後半である。.
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耐食性:ステンレス工具鋼に比べて低い。メンテナンスや表面保護が必要。.
代表的なメカニカルテーブル（代表値）
| プロパティ | 代表値 / 注記 |
|---|---|
| 焼きなまし硬度 | ~220-260 HB（アニールスケジュールによる） |
| 熱処理硬度 | 焼戻しおよびオーステナイト化により58～65HRC |
| 横方向の破断強度 | 同じ硬度でインゴットM4またはM2より高い（PMの利点） |
| 耐摩耗性指数 | M2や多くの工具鋼に比べて高い。 |
| ナイフの推奨硬度 | 刃先の保持と靭性のバランスを保つ61～64HRC |
(正確な数値は、製品データシートおよび供給ロットのテストレポートで確認すること)。
熱処理 - 実用的なレシピと期待
熱処理はCPM M4の性能を決定的に左右する。その合金バランスと炭化物集団のため、この鋼は多くの炭素鋼よりも高い焼戻し温度を必要とし、オーステナイトの保持や割れを避けるために迅速な焼戻しサイクルの恩恵を受けます。.
推奨熱処理概要（業界コンセンサス）
| ステップ | 代表的なパラメータ（範囲） | 備考 |
|---|---|---|
| 予熱／浸漬 | 650-760℃ランプでオーステナイト化 | 浸漬時間はセクションの大きさによる |
| オーステナイト化（溶液処理） | 1120-1149°C (2050-2100°F)（代表値 | オーステナイト化が進むと焼入れ性が向上する。 |
| クエンチ | 93°C（200°F）以下にオイルクエンチするか、推奨される冷却を行う。 | 複雑な形状の厳しい焼き入れ応力を回避 |
| テンパー | 538～593°C (1000～1100°F)×2時間、二重焼戻し； 高温でオーステナイト化した場合は三重焼戻し | 538℃以下では焼戻しせず、急冷後直ちに焼戻しする。 |
| 予想硬度（2時間×2） | 約 1000-1050°F の焼戻しで ~62-64 HRC (オーステナイト化により異なる) | 正確な数値はデータシート曲線を参照 |
注釈
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二重焼戻しが一般的で、高オーステナイト化を行った場合は三重焼戻しを推奨する。.
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最大限の靭性を得るために、HRCをやや低め（58～61）に設定し、その上限で焼戻しを行う店もある。.
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ニュートラル・ソルト・バスまたは真空炉の調整：ニュートラル・ソルト・バスを使用する場合は、ベンダーの指示に従って温度を少し下げてください。.
機械加工性、研磨、加工のヒント
CPM M4は、炭化物が密集した高速、高炭素、高バナジューム鋼であるため、軟質鋼よりも工具に対する研磨性が高い。以下のベストプラクティスに従ってください：
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熱処理前シェーピング:バルク成形、重切削、粗加工は焼鈍状態の方が容易である。加工硬化を避けるため、熱処理前の最終仕上げは最小限にとどめるべきである。.
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切削工具:超硬工具を使用し、軽く安定した切削を行う。熱の蓄積を抑えるため、浸水クーラントや霧吹きを使用する。.
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研磨:CPM M4は炭化物を含んでいるため、ダイヤモンドまたはCBNホイールを推奨する。ドレッシングの間隔を調整してください。鈍いホイールでは炭化物の引き抜きが発生します。.
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溶接:最終的な補修には、特別な手順を踏まなければ 推奨されない。補修溶接が必要な場合は、経験豊富な工具鋼溶接工に相談し、必要に応じて予熱／後熱を行ってください。.
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研磨:硬化したM4は、高い研磨が必要な場合、時間のかかる研磨が必要になります。オーバーヒートを避けるため、潤滑剤と冷却剤を使用してください。.
表面処理、コーティング、腐食防止
腐食管理
CPM M4はステンレス製ではありません。湿度や湿潤切削が存在する現場での使用には、防錆処理を施してください：
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保管品に軽い油膜や防錆剤を塗る。.
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鋼はカーボンタイプなので不動態化は有効ではなく、機械的保護やコーティングの方が有効である。.
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湿潤環境における切削工具の定期的なメンテナンスは必須である。.
表面処理
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窒化:CPM M4は窒化処理によく耐える。窒化は硬い表面層を形成し、内部の靭性を補完します。M4の焼戻し温度は高いため、窒化処理は表面寿命を延ばすためによく使用されます。.
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PVD/CVDコーティング:PVDコーティング（TiN、TiAlNなど）は、適切な焼戻し後に使用するのが一般的です。CVD処理は焼入れ温度を超える可能性があり、寸法変化を引き起こす可能性があるため、サプライヤーの指導に従ってください。.
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プラズマ窒化またはイオン窒化:コア特性を犠牲にすることなく表面硬化を行うため、しばしばダイやパンチ用に選択される。.
典型的な高価値のアプリケーション
CPM M4は、摩耗と衝撃の両方が懸念される場合に選択されます。一般的な用途は以下の通り：
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研磨材用切削工具（競技用ナイフ、工業用カッター）。.
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高い耐摩耗性と耐チッピング性が要求される冷間加工用パンチおよびダイ。.
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紙、繊維、プラスチック用のシャーブレード、スリッターナイフ、サーキュラーナイフ。.
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靭性と耐摩耗性のバランスが必要な金属成形用の特殊工具。.
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ステンレスの特性よりも刃先の保持と耐欠損性が優先される高級カスタムナイフの刃。このようなナイフには積極的な腐食管理が必要。.
CPM M4と類似鋼の高速比較表
| スチール | タイプ | 主な強み | 一般的な使用HRC | 耐食性 |
|---|---|---|---|---|
| CPM M4 | PM高速度工具鋼 | 高い靭性を備えた卓越した耐摩耗性 | 58-65 | 低い |
| AISI M2 / インゴット M2 | 従来の高速度鋼 | 良好な摩耗性、CPM M4と比較して低い靭性 | 60-64 | 低い |
| CPM S30V / S35VN | PMステンレス粉末鋼 | ステンレス製としては良好な耐食性と靭性、M4よりも摩耗が少ない。 | 58-62 | 高い |
| CPM M390 | PMステンレス・マイクロクリーンスチール | 非常に高い耐摩耗性＋ステンレス；より高価 | 60-64 | 高い |
| CPM S90V | 高バナジウムPMステンレス | 卓越したエッジ保持力。 | 59-64 | 高い |
要点CPM M4は、炭素/非ステンレス工具鋼の中で耐摩耗性でトップに近い位置にあり、インゴットM2と比較して優れた靭性を提供する。ステンレスPM鋼は、耐食性と引き換えに、化学的性質によって耐摩耗性は同等かやや劣る。.
バイヤーのための調達、仕様チェック、品質への配慮
MWAlloys 社を含む全てのサプライヤーから CPM M4 又は同等の PM M4 を購入する場合、再現性のある性能を保証するために以下の事項を確認する必要があります：
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工場・試験証明書（MTC）:化学分析、溶融/鋳造までのトレーサビリティ、ヒートナンバーを記載した材料バッチ証明書。.
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硬度チェック:供給時と熱処理後の硬度範囲を確認する。.
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微細構造レポート:重要な工具については、炭化物分布を示す顕微鏡写真、またはベンダーの微細構造注記を要求する。PM鋼は、微細で均一に分布した炭化物を示すはずである。.
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供給フォーム:棒材、平板、板材、ブランク材と必要な寸法／公差を指定する。真直度、直角度、表面仕上げの許容誤差を含める。.
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熱処理またはプリハードのオプション:特定のHRCにプリハードするか、社内で熱処理するためにアニールするかを決定します。プリハードンされた部品は、腐食を防止する梱包をして出荷する必要があります。.
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コーティングまたは窒化処理オプション:表面処理が必要な場合は、処理方法、厚さ、処理後の寸法をご指定ください。.
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品質条項:重要な高摩耗工具については、受入試験を含む：ロックウェル硬さ、金属組織検査、場合によってはクーポン摩耗試験。.
MWAlloysは、工場直販価格を提示する場合、調達チームと品質監査をサポートするために、完全なMTC、データシート、トレーサビリティを提供する準備をすべきである。.
完全な技術仕様表
代表的な供給形態と標準サイズ（例）
| フォーム | 一般的な長さ | 標準的な幅/厚さ | 備考 |
|---|---|---|---|
| 丸棒 | 1 m～3 m | Ø6 mm ～ Ø200 mm | 熱間圧延棒鋼または鍛造棒鋼、EN/ASTMによる公差はご要望に応じます。 |
| フラットバー | 1 m～3 m | 厚さ6mm～150mm | 平坦研磨と研磨が可能 |
| プレート | 最大 2000 mm x 6000 mm | 3 mm～100 mm | カスタムソーまたはウォータージェットブランクが可能 |
| ブランク／プリフォーム | 顧客指定 | 図面通り | 工場での切断と予備加工が可能 |
一般的な寸法公差（業界ガイダンス）
| 寸法 | 公差（焼きなまし） | 公差（硬化） |
|---|---|---|
| 長さ | ±2mm | ±3mm |
| 扁平／ストレート | ≤ 0.5 mm/m | ≤ 1.0 mm/m |
| 厚さ | 薄い場合は±0.2mm、厚い場合は±1.0mm | サイズにより±0.5～1.5mm |
(注意事項実際の公差は注文時に合意すること。図面と受入基準を提供すること。）
よくあるご質問
1.CPM M4は何に使われるのですか？
2.CPM M4はステンレス製ですか？
3.CPM M4が到達できる硬度は？
4.CPM M4はナイフ用にどのように熱処理すればよいですか？
5.CPM M4は、窒化処理またはコーティングできますか？
6.CPM M4はM2より優れているか？
7.CPM M4の研磨の難易度は？
8.CPM M4は食品に接触するナイフに使用できますか？
9.サプライヤーにどのような証明書を要求すべきですか？
10.CPM M4 は特別な保管や包装が必要ですか？
エンジニアと調達チームのためのクロージング・ノート
CPM M4は、耐摩耗性と靭性を共存させなければならないニッチを埋める。CPM M4は万能鋼ではなく、炭素と合金のレベルにより、製品のライフサイクル計画に考慮しなければならない非ステンレス的な挙動を示します。CPM M4は、高い摩耗寿命と耐欠損性の両方を必要とする用途において、そのプレミアムな位置づけを正当化する性能を発揮します。MWAlloysまたは他の工場直販サプライヤーに発注する際には、完全なデータシート、熱処理ガイダンス、トレーサビリティを要求して下さい。ご希望があれば、MWAlloysはプレカットブランクを準備し、指定のHRCまで熱処理を行い、出荷前に窒化やPVDなどの表面処理を施すことができます。.
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