高速鋼（HSS）の化学的特性と機械的特性

化学組成

高速鋼は、鉄以外に多数の合金元素を含む特殊鋼です。主な成分と含有率は次のとおりです。

• 炭素 (C): 0.65〜0.80 %
• クロム (Cr): 3.75〜4.00 %
• タングステン (W): 17.25〜18.75 %
• バナジウム (V): 0.90〜1.30 %
• コバルト (Co), モリブデン (Mo), アルミニウム (Al): 微量
• マンガン (Mn): 0.10〜0.40 %
• ケイ素 (Si): 0.20〜0.40 %
• ニッケル (Ni): 約0.30 %
• 銅 (Cu): 0.25 %
• リン (P): 約0.30 %
• 硫黄 (S): 約0.30 %

化学組成に基づき、高速鋼は大きく二つに分類されます。

• T 系（タングステン系）
• M 系（モリブデン系）

化学組成がもたらす影響

合金元素は機械的特性（強度、硬度、靭性、脆性、延性、加工性）に直結します。また、耐食性にも重要です。

• 炭素が増えると強度と硬度が向上しますが、延性は低下します。
• クロムは酸化（錆）を抑える酸化クロム皮膜を形成し、工具の腐食を防止します。
• モリブデンはスカーレス（擦り傷）を防ぎますが、加工性はやや低下します。
• タングステンは高温での強度維持に寄与し、切削速度を高めます。
• バナジウムは微細粒化を促進し、靭性と耐摩耗性を向上させます。

硬度と熱耐性

高速鋼は、600 ℃以上の高温下でも十分な強度と硬度を保持できるよう、熱処理（焼入れ・焼戻し）によって調整されます。その結果、常温でも高温でも高い耐摩耗性と硬度を示し、他の鋼種に比べて高速切削が可能です。この特性が「高速鋼」という名称の由来であり、現代の金属加工産業において不可欠な材料となっています。