SKS3とSK3の特性の違いと材料選定のポイントをわかりやすく解説!

材料選定

機械設計や金型設計の現場では、「切削工具」や「金型部品」など、
硬くて摩耗しにくい鋼材が求められる場面が多くあります。

そんなときによく名前があがるのが「SKS3」と「SK3」です。

どちらも「硬くて強い」材料ですが、
実は成分や特性、用途には明確な違いがあります。

この記事では、初心者でも理解しやすいように、
SKS3とSK3の違いと使い分けのポイントをわかりやすく解説していきます!


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SK3とは?【炭素工具鋼】

SK3は、炭素含有量が高い工具鋼で、
日本工業規格(JIS)では炭素工具鋼の一種に分類されます。

  • 主成分
    • 鉄+高炭素(約1.0%〜1.1%程度)
  • 特徴
    • 焼入れによって高い硬さ(HRC60以上)を実現可能
    • コストが比較的安い
    • 加工性がやや劣る(硬いため)
  • 用途例
    • 木工用刃物、打ち抜き刃、彫刻刀、のこぎり刃 など

SK3のメリット

安価で手に入りやすい
高い硬度と耐摩耗性

SK3のデメリット

焼き戻しによる靭性(粘り強さ)にやや難あり
耐衝撃性や複雑形状には不向き


SKS3とは?【合金工具鋼】

SKS3は、SK3にクロムやタングステンなどの
合金元素を加えた合金工具鋼です。

JISでは「合金工具鋼:SKSシリーズ」に分類されます。

  • 主成分
    • 鉄+炭素(約1.0%)+クロム・タングステンなど
  • 特徴
    • SK3よりも靭性(粘り強さ)が高く割れにくい
    • 耐摩耗性・焼き戻し特性も向上
    • 熱処理後の寸法安定性が良い
  • 用途例
    • プレス金型、打ち抜き型、精密刃物、ゲージ部品

SKS3のメリット

高硬度と高靭性のバランスが良い
破損リスクが低く、安全性が高い
寸法精度が要求される部品に適している

デメリット

SK3に比べて価格が高め
加工時にやや工具摩耗が大きい(硬いため)


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SKS3とSK3の比較表

特性SK3(炭素工具鋼)SKS3(合金工具鋼)
硬度(焼入れ)◎ 非常に高い◎ 非常に高い
靭性(粘り強さ)△ やや脆い○ 比較的強い
耐摩耗性○ 十分あり◎ 高い
コスト◎ 安価△ やや高価
用途例刃物、木工工具金型、精密部品、プレス工具

材料選定のポイント

使用条件・目的おすすめ材料
コスト重視SK3
高精度な金型、強い衝撃がかかる部品SKS3
焼入れ後の変形を避けたいSKS3
耐摩耗性を優先したいSKS3

SK3は中途半端な材料?

〜機械設計における材料選定の落とし穴〜

機械設計において材料選定は非常に重要なステップです。
中でも「硬さ」と「コスト」のバランスが取れているように見える
SK3(炭素工具鋼)は、手軽に選ばれることが多い材料です。

しかし実際には、
「中途半端な材料」として扱われることがあるのをご存知でしょうか?

本項では、なぜSK3が“中途半端”とされるのか
その理由と注意点についてわかりやすく解説します。


なぜ“中途半端”と言われるのか?

靭性が低く、割れやすい

SK3は炭素量が多く、焼入れで高硬度が出せる反面、
靭性(粘り強さ)が低く、割れやすいのが弱点です。

強い衝撃や繰り返し荷重に対しては破損しやすく、
設計の自由度が制限されてしまう場面も。

寸法安定性が悪く、精密部品に不向き

熱処理後に歪みや寸法変化が起こりやすいため、
精密な金型部品やゲージ部品には使いにくいという課題があります。

耐摩耗性もそれなり

焼入れをすればある程度の摩耗には耐えられますが、
SKS3やSKD11のような高耐摩耗材料に比べると見劣りするため、
長寿命設計には向きません。

コストは安いが、性能差も小さくない

確かにSK3は安価ですが、
少しコストをかければより靭性や耐摩耗性に優れた
SKS3や合金工具鋼を選べることが多く、
結果的にコスパが悪くなる可能性もあります。


SK3を選んでも良いケース

もちろん、SK3が悪い材料というわけではありません。

以下のような条件がはっきりしている場面では有効です。

  • コストを最優先したい(大量生産など)
  • 加工部品が使い捨てや短寿命品
  • 高精度や高靭性を必要としない単純部品
  • 試作品など短期使用なもの

迷ったら他材も検討すべき

SK3は「安い・硬い」が特徴の材料ですが、
耐久性・精度・安全性の面では不安要素が多く、
結果的に中途半端な材料となることも。

設計の目的が曖昧なままSK3を選んでしまうと、
後から割れ・摩耗・精度不良といった問題に直面するリスクがあります。


代替候補の例

用途おすすめ代替材料
高精度な金型部品が必要な場合SKS3、SKD11
高耐摩耗性が求められる場合SKD11、SKH51
コスト重視+靭性も少し必要S50C、S55C
小型部品や焼入れ不要な部品S45C、NAK55

材料選定では「価格」だけでなく、
使う場面・求める性能・寿命を明確にしておくことが重要です。
SK3は硬さと価格のバランスが取れているようで、
実は用途が限定される“中途半端な材料

はじめ
はじめ

靭性・寸法精度・耐摩耗性が求められる場合は、
他の材料を検討した方が確実

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SKS3とSKD11の比較検討も重要!

―機械設計での材料選定に迷ったら―

機械設計において、高硬度・高耐摩耗性を求める部品では
「SKS3」や「SKD11」といった工具鋼がよく使われます。

しかし、似たように見えるこれらの材料にも
はっきりとした違いがあり、
適切に選ばないと性能不足やコストオーバーの原因になります。

本項では、SKS3とSKD11の特性の違い選定時のポイントについて、
初心者にもわかりやすく解説します。


SKD11の特徴(冷間ダイス鋼・合金系)

特性内容
硬さHRC60〜62程度(焼入れ後)
靭性SKS3より比較的粘り強い
耐摩耗性高い(Cr成分が多く、長寿命)
寸法安定性熱処理による変形が少ない
加工性硬くて加工が難しい
コストやや高価
  • 主な用途例: プレス金型、成形ダイス、シャー刃、長寿命治具など

SKD11のメリット

寸法が安定し、精密な金型部品に向いている
高い耐摩耗性で長寿命化が図れる

SKD11のデメリット

加工が大変(工具摩耗も大きい)
材料費も加工費もコストは高くなりがち

迷ったら「寿命」と「精度」で判断しよう!

  • SKS3は「加工しやすく安いが、摩耗には弱い」
  • SKD11は「高性能だが加工が大変で高価」

つまり、「短期使用」「コスト重視」「簡単な加工」であればSKS3を選び、
「高精度」「長寿命」「高負荷環境」ならSKD11が向いています。

はじめ
はじめ

材料選定は、設計目的・加工方法・使用環境を明確にした上で、
コストと性能のバランスを見極めることが重要です。

SKS3とSKD11の比較記事はこちら

まとめ

SK3は炭素工具鋼で、安価かつ高硬度だが、靭性や加工性にやや難あり。
SKS3は合金工具鋼で、靭性・耐摩耗性・寸法安定性に優れ、精密部品や金型向け。
✔ コスト・精度・強度など、用途や要求性能に応じて使い分けることが重要です。

設計での迷いどころである材料選定。SK3とSKS3は似ているようで、
性能差は大きいので、製品の目的や使用環境を考慮して、最適な材料を選びましょう!


はじめ
はじめ

設計において欠かせない材料の特性や用途を解説しています。
適材適所の選定をサポートします。

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