SK1からSK5の性能を徹底解説！SK材の特性比較

2025年2月5日

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1. SK分類と性能概要

1-1. SK材とは何か

SK材（炭素工具鋼）は、炭素含有量が比較的高く、切削工具や刃物、金型などに使用される鋼材です。焼入れによって高い硬度を得ることができ、耐摩耗性や強度にも優れています。JIS規格では「SK」と表記され、主にSK1からSK5までのグレードに分類されます。炭素含有量が多いほど硬度が高くなりますが、その分靭性（粘り強さ）が低下し、割れやすくなる傾向があります。

1-2. SK1からSK5の基本的な特性

SK材は、炭素含有量の違いによって特性が異なります。一般的な分類と特性を以下に示します。

グレード	炭素含有量 (%)	硬度 (HRC)	特性	主な用途
SK1	約1.2～1.3	65前後	非常に硬いが靭性が低い	精密刃物、金型
SK2	約1.1～1.2	63～65	硬度が高く、耐摩耗性に優れる	高精度工具、彫刻刀
SK3	約1.0～1.1	60～63	硬さと靭性のバランスが良い	刃物、ノコギリ
SK4	約0.9～1.0	58～61	ある程度の靭性を持ちつつ加工性も良い	ばね、工具部品
SK5	約0.8～0.9	55～60	靭性が高く衝撃に強い	ノコギリ、バネ、工具

1-3. SK材の特性まとめ

SK1は最も硬度が高いものの、脆く割れやすいため、非常に高い耐摩耗性が求められる用途に適しています。SK2やSK3はバランスの取れた特性を持ち、工具や刃物に広く使用されます。SK4やSK5は比較的靭性が高く、衝撃を受ける用途や曲げ応力がかかる部品に適しています。選定の際は、使用環境や求められる性能に応じて適切なグレードを選ぶことが重要です。

2. SK分類（SK1～SK5）の性能と用途

SK材は炭素工具鋼に分類され、炭素含有量の違いによってSK1からSK5までの種類があります。それぞれの特性を理解し、適切な用途に選定することが重要です。

2-1. SK1の性能と用途

SK1は炭素含有量が約1.2～1.3%と最も高く、焼入れ後の硬度はHRC65前後に達します。その結果、耐摩耗性に優れますが、靭性が低いため衝撃には弱いという特徴があります。このため、精密な刃物や金型など、高い硬度が求められる用途に適しています。特に、精密カッターや金型、特殊工具などに使用されることが多いです。

2-2. SK2の性能と用途

SK2は炭素含有量が1.1～1.2%で、硬度はHRC63～65程度となります。SK1ほどではないものの優れた耐摩耗性を持ち、一定の靭性も備えているため、高精度の工具や刃物に適しています。彫刻刀やドリル、精密工具など、細かい加工が求められる用途で使用されます。

2-3. SK3の性能と用途

SK3は炭素含有量が1.0～1.1%で、焼入れ後の硬度はHRC60～63程度です。硬さと靭性のバランスが取れているため、一般的な刃物や工具に向いています。特に、耐摩耗性と靭性を兼ね備えており、ノコギリや包丁、ハンドツールなどの用途で広く活用されています。

2-4. SK4の性能と用途

SK4は炭素含有量が0.9～1.0%で、硬度はHRC58～61程度となります。硬度はやや低めですが、加工性や靭性に優れており、ばねや機械部品など、耐衝撃性が求められる用途に適しています。特に、機械部品やばね、耐衝撃工具に使用されることが多く、強度と靭性のバランスが重要視される場面で活躍します。

2-5. SK5の性能と用途

SK5は炭素含有量が0.8～0.9%で、硬度はHRC55～60程度となります。硬度はやや低めですが、靭性が高く割れにくいため、曲げ応力がかかる用途や衝撃を受ける工具に適しています。ノコギリやバネ、工業用刃物、金属ヤスリなど、強度としなやかさの両方が求められる製品に広く採用されています。

3. SK材とSS材の違い

SK材とSS材はともに鋼材ですが、用途や特性に大きな違いがあります。SK材は炭素工具鋼であり、高い硬度と耐摩耗性を持つのに対し、SS材は一般構造用鋼であり、加工性や靭性に優れています。それぞれの特性を理解し、適切な用途に選定することが重要です。

3-1. SK材の特性

SK材（炭素工具鋼）は、炭素含有量が0.8%～1.3%と比較的高く、焼入れ処理を施すことでHRC55～65程度の高い硬度を得られます。このため、耐摩耗性に優れ、切削工具や金型、刃物など、耐久性が求められる用途に適しています。しかし、硬度が高い反面、靭性は低いため、衝撃や曲げ応力には弱い傾向があります。

3-2. SS材の特性

SS材（一般構造用鋼）は、炭素含有量が約0.15%～0.3%と低く、焼入れをしなくても十分な靭性を持っています。代表的な鋼種としてSS400などがあり、建築や機械構造物に広く使用されます。加工性や溶接性に優れており、曲げや衝撃を受ける部材にも適していますが、SK材と比べると硬度や耐摩耗性は低めです。

3-3. SK材とSS材の比較

特性	SK材（炭素工具鋼）	SS材（一般構造用鋼）
炭素含有量	0.8%～1.3%	0.15%～0.3%
硬度（HRC）	55～65	約10～20（未焼入れ）
耐摩耗性	高い	低い
靭性	低い（衝撃に弱い）	高い（衝撃に強い）
加工性	低い（焼入れ後の加工は困難）	高い（切削・溶接しやすい）
用途	切削工具、金型、刃物	建築材料、機械フレーム、溶接構造物

3-4. 適切な選定方法

用途に応じて適切な材料を選ぶことが重要です。例えば、耐摩耗性が求められる刃物や金型にはSK材が適していますが、衝撃を受ける構造材や溶接が必要な部材にはSS材が向いています。加工のしやすさも考慮し、必要な強度と耐久性に応じて使い分けることが重要です。

4. 炭素鋼の基礎知識

炭素鋼は、鉄を主成分とし、一定量の炭素を含む合金鋼の一種です。炭素量の違いによって特性が変化し、用途に応じたさまざまな種類が存在します。強度や硬度を調整しやすく、機械部品や建築資材など幅広い分野で使用されています。

4-1. 炭素鋼とは

炭素鋼は、鉄（Fe）に炭素（C）を0.02%～2.0%程度含む合金鋼で、炭素量によって硬度や靭性が変化します。一般的に、炭素量が増えるほど硬度や耐摩耗性が向上しますが、同時に靭性が低下し、加工性が悪くなります。合金元素が少ないため、コストパフォーマンスに優れており、最も一般的な金属材料のひとつとされています。

4-2. 炭素鋼の種類

炭素含有量によって、炭素鋼は「低炭素鋼」「中炭素鋼」「高炭素鋼」の三つに分類されます。低炭素鋼（軟鋼）は炭素含有量が0.02～0.25%と少なく、加工しやすく靭性が高いのが特徴です。機械構造材や建築部材、自動車部品などに広く使用されています。中炭素鋼は炭素量が0.25～0.6%で、強度と靭性のバランスが良く、歯車や軸、ボルト・ナットといった機械部品に適しています。高炭素鋼は炭素量が0.6～2.0%と多く、硬度が高く耐摩耗性に優れるため、刃物やバネ、工具、ワイヤーなどの製造に使用されます。

また、特定の用途に適した炭素鋼として、工具鋼やばね鋼などが存在します。これらは熱処理によって特性を向上させることができ、特定の性能が求められる分野で使用されています。

4-3. 炭素鋼の特性

炭素鋼は、用途に応じたさまざまな特性を持ちます。まず、強度と靭性のバランスは炭素含有量によって異なります。低炭素鋼は靭性に優れる一方で、高炭素鋼は強度と耐摩耗性が向上します。加工性と溶接性については、低炭素鋼が最も扱いやすく、炭素量が増えるにつれて加工や溶接が難しくなります。特に高炭素鋼は切削加工が難しく、熱処理による硬化が必要になることが多いです。

耐摩耗性に関しては、高炭素鋼が最も優れ、刃物や金型などの摩耗が激しい用途に適しています。さらに、炭素鋼は熱処理によって特性を大きく変化させることが可能です。焼入れや焼戻しを施すことで、硬度や靭性を調整することができ、中炭素鋼や高炭素鋼はこの処理によって性能を大幅に向上させることができます。

このように、炭素鋼はその種類によって特性が大きく異なるため、用途に応じて適切な材料を選定することが重要です。

5. SK材の具体的な種類や特性

SK材は炭素工具鋼（Steel for Tools）の略称であり、主に工具や金型の材料として使用される鋼材です。硬度や耐摩耗性に優れ、切削工具、プレス金型、測定工具などに適用されます。炭素含有量が高く、焼入れによる硬化が可能であるため、耐摩耗性と耐久性に優れた素材です。

5-1. SK材の種類

SK材は、炭素含有量の違いによってSK1からSK5までのグレードに分類されます。それぞれの特性や用途に違いがあり、使用目的に応じた適切な選定が求められます。

SK1：最も炭素含有量が多く、硬度・耐摩耗性に優れるが、靭性は低い。刃物や耐摩耗性を求められる工具に使用される。
SK2：硬度と靭性のバランスが取れており、プレス金型や打ち抜き工具に適用される。
SK3：一般的な工具鋼で、耐摩耗性と靭性を兼ね備え、幅広い用途で使用される。
SK4：靭性が比較的高く、切削工具や測定工具などに用いられる。
SK5：最も炭素含有量が少なく、靭性に優れるため、バネや耐衝撃性を求められる用途に適している。

5-2. 各種SK材の特性

SK材の特性は炭素量によって決まり、硬度、耐摩耗性、靭性のバランスが異なります。SK1は最も硬度が高く耐摩耗性に優れる一方で、靭性が低く衝撃に弱い特性があります。逆に、SK5は靭性が高く耐衝撃性に優れるため、バネなどの用途に適しています。SK3やSK4はバランスが取れており、汎用性の高い材料とされています。

また、SK材は熱処理によってさらに特性を向上させることが可能です。焼入れを施すことで硬度を高め、焼戻しによって靭性を調整することができます。そのため、使用環境や用途に応じた適切な処理が重要となります。

SK材の選定においては、求められる硬度や耐摩耗性、靭性のバランスを考慮し、最適なグレードを選ぶことが重要です。

6. 炭素工具鋼の特徴や利点

炭素工具鋼は、炭素を主成分とする工具鋼の一種であり、切削工具、金型、測定工具などに広く使用されています。その最大の特徴は、炭素含有量が比較的高く、熱処理による硬度の向上が可能であることです。

6-1. 炭素工具鋼の定義

炭素工具鋼は、主に炭素（C）を含む鋼材であり、合金工具鋼と異なり、クロムやモリブデンなどの合金元素をほとんど含まない純粋な炭素鋼です。焼入れや焼戻しを行うことで硬度を調整し、耐摩耗性や耐久性を向上させることができます。JIS規格では「SK材」として分類され、炭素含有量の違いによってSK1からSK5までの種類があります。