超硬合金の部品（JIS B 4054 材種分類記号）の発注——硬さHRA・抗折力とコバルト

この記事は、プレス金型のパンチやダイ、引抜きダイス、ノズル、ガイド、シールリングなど、工業用の超硬合金（WC と結合相のコバルトなどを焼結した材料）の部品を発注するときの話を扱う。切削工具のチップを選ぶ話は扱わない。材料を指定する手がかりが少ない材料なので、JIS が何を決めていて何を決めていないか、発注書に何を書き、受け取るとき何を確かめるかに絞る。

超硬合金の「材料の JIS」は見当たらない

日本産業標準調査会の JIS 検索で、2026 年 10 月 27 日時点に「超硬合金」を規格名称に含む規格を引くと、出てくるのは耐摩耗工具用の材種選択基準 JIS B 4054 と、超硬合金用を除く金属粉の試験方法（JIS Z 2508・Z 2509）で、超硬合金そのものの成分や機械的性質を規定する材料規格は見当たらない。切削工具の材料の分け方は JIS B 4053 で、これも材料の規格ではなく使用分類と呼び記号の付け方の規格である^[2]。

耐摩耗工具の用語を定める JIS B 0178 は、超硬合金を、耐摩耗工具では主体となる硬質相の炭化タングステン（WC）を結合相のコバルト（Co）で焼結結合した WC-Co 合金と、それを改良した合金と定義している^[3]。改良の例として、コバルトにクロムなどを固溶させたりニッケルで置き換えたりすること、炭化クロムや炭化バナジウムを少量含ませること、結合相を意図的に含ませないバインダーレスにすることなどを挙げている^[3]。同じ「超硬」でも中身の幅は広い。

JIS B 4054 の材種分類記号の読み方

JIS B 4054:2020 は、主に引抜き工具、圧延工具、せん断工具、鍛造工具、金型、電子関連部品用工具と機械取付部品に用いる耐摩耗工具用超硬合金の材種選択の基準を規定している^[1]。材種分類記号は 5 桁で、1 桁目が結合相、2 桁目が WC 粒度、3 桁目が「-」、4・5 桁目が硬さである^[1]。

出典: JIS B 4054 の表 1〜表 3^[1]。実際に使う組合せは表 4 に挙がっているものだけ（例 VF-10、VM-40、VC-60、RU-70、NF-20、NM-40）。

規格の選択基準（表 5）は、同じ工具に二つ以上の材種分類記号が挙がっているとき、数字が小さいほど耐摩耗性が高く、じん（靱）性が低いとしている^[1]。例として、軽中負荷のシールリングでは VF-10・VF-20、中負荷のスロットダイでは VF-30・VF-40、重負荷のプレス金型では VC-40〜VC-60、重負荷の鍛造パンチでは VU-40〜VU-60 を選ぶ手順を示している^[1]。非磁性や耐食性が要る工具は、結合相がニッケルの N 系か、バインダーレスの V 系を選ぶ^[1]。

記号は「分類」で、材種名でも同等の保証でもない

JIS B 4054 は、材種分類記号を材種名に使用してはならないとし、JIS B 4053 の呼び記号とは関係しない、と明記している^[1]。製造業者は、自社の材種に対応する材種分類記号をカタログか技術資料の材種一覧で表示し、この規格に基づくことを注記する、とされている^[1]。

つまり、記号は「その材種がどの区分に入るか」を示すだけで、同じ VM-40 に入る 2 社の材種が同じ材料だという意味ではない。区分の幅も広く、VM-40 は WC 粒度 1.0 以上 2.5 µm 未満、硬さ 89 以上 91 HRA 未満のすべてを含む^[1]。図面に「超硬 VM-40」とだけ書いて発注すると、仕入先ごとに違う材種が来ても、規格の上ではどれも正しい。

切削用の JIS B 4053 にも同じ考え方の注意事項がある。使用分類（P10、K20 など）は切削用超硬質工具材料の材料グレードと一致するものではなく、異なる製造業者の同じ使用分類の材料は、性能レベルが同じでも材料としては異なりうるので、この規格は材料比較表用のデータを与えるものではない、としている^[2]。

そのため、性能が効く部品では、発注書に製造業者の材種名を書くのが実務的である（提案）。材種名を指定できない場合は、材種分類記号に加えて、受け入れる硬さの範囲と抗折力の下限、それを確かめる試験の条件を書く。材種を替える提案を受けたら、記号が同じかどうかではなく、カタログの硬さ・抗折力の値と試作の結果で判断する。

硬さと抗折力は、何の値かを確かめる

JIS B 4054 は、硬さをロックウェル硬さのスケール A（JIS Z 2245 参照）とし、材種ごとに各製造業者が発行するカタログか技術資料に記載の値を用いる、と定義している^[1]。JIS B 0178 も、超硬合金の硬さは一般にロックウェル硬さのスケール A を用い、ビッカース硬さなどを用いる場合もある、としている^[3]。図面が「HV」で書かれていて、カタログが「HRA」なら、換算ではなく、どちらで受け入れるかを決める。

抗折力（曲げ強さ）について、JIS B 0178 は、静的な負荷時のじん性の指標とすることが多く、超硬合金では、試験片を 4×8×24 mm 程度とし、荷重点と支点に直径 4 mm の超硬合金製丸棒を用い、支点間距離 20 mm の 3 点曲げ試験が広く普及している、と説明している^[3]。JIS B 4054 の附属書 A（参考）は、材種分類記号ごとの抗折力の平均値を示している^[1]。

出典: JIS B 4054 の表 3・表 4 と附属書 A の表 A.1（参考）^[1]。抗折力は 4×8×25 mm の試験片 5〜20 本の平均値（JIS B 4054 附属書 A の記載。JIS B 0178 の用語の注記は 4×8×24 mm 程度としており、寸法の書き方が二つの規格で違う）。

附属書 A は、これらが一定の傾向を示す値で、耐摩耗工具用超硬合金は様々な寸法と条件で製造されるため、抗折力が表と一致するとは限らない、と断っている^[1]。表の値は受入の判定値にはならない。抗折力で受け入れるなら、試験片の寸法・支点間距離・本数と、平均値で判定するのか最小値で判定するのかを決める（提案）。同じ記号でも、HIP（熱間等方加圧）をかけた材料のほうが抗折力の目安が高い区分がある^[1]。HIP の有無も見積の条件として確かめる。

加工と組み付けで決めておくこと

超硬合金は硬さが高く、部品の形状は研削や放電加工で仕上げることが多い。放電加工の後の表面には溶融再凝固層やマイクロクラックなどの変質層が残ることがあり、機能面では磨きが要る場合がある、という研究をリンク先の記事で引いた。加工方法ごとの注意はワイヤーカット（ワイヤ放電加工）部品の発注に書いた。刃先やシール面のように機能が効く面では、仕上げの方法と面粗さを図面に書く。

超硬合金を鋼と組み合わせる部品もある。JIS B 0178 は、外周部を超硬合金、内部を鋼として両者をろう付けで一体化したロータリナイフや、テーパスリーブを圧入して固定した機械固定形のロータリナイフを用語として挙げている^[3]。ろう付けか機械固定かで、使える温度や再研削のしかたが変わるので、構造は設計部門が決め、ろう材や接合の確認方法はろう付けの指定を参考に仕様に入れる。

結合相のコバルトの扱いを確かめる

労働安全衛生法施行令の別表第三は、特定化学物質の第二類物質に「コバルト及びその無機化合物」を挙げている^[4]。特定化学物質障害予防規則の別表第一は、コバルトまたはその無機化合物を含有する製剤その他の物を挙げ、含有量が重量の 1 % 以下のものを除くとしている^[5]。同規則の適用除外は、コバルト等を触媒として取り扱う業務などに限られている^[5]。

JIS B 4054 は、意図的に添加した結合相が 2 % 未満のものを擬バインダーレスと呼んで区別し、WC 粒度の参照用写真には結合相 10 %・15 % の組織を示している^[1]。バインダーレス・擬バインダーレス以外の通常の材種では、結合相のコバルトは 1 % を大きく超えると考えてよい。

結合相にコバルトを使う材種（V 系・R 系）の研削や放電加工のように粉じんが出る工程が、これらの規定のどこに当たり、どの措置が要るかは、加工する事業者が判断することである。発注する側としては、研削などを外注するときに、仕入先がこの規制を前提に作業しているかを見積の段階で確かめておく（提案）。

発注書に書くことと、受入で確かめること

1. 材種
製造業者の材種名。指定できないなら JIS B 4054 の材種分類記号と、受け入れる特性値。

2. 硬さ
HRA か HV か、受け入れる範囲、測る位置（部品か、同じロットの試験片か）。

3. 抗折力
必要なら試験片の寸法・支点間距離・本数と、平均値か最小値かの判定。

4. 製法の条件
HIP の有無。材種や焼結の条件を変えるときの事前連絡。

5. 加工と仕上げ
研削か放電加工か、機能面の仕上げ方法と面粗さ、変質層の扱い。ろう付けなど組み付けの方法。

6. 成績書と表示
材種名・ロット・硬さの測定値。JIS B 4054 は、材種分類記号を検査票、包装、耐摩耗工具本体へ表示することを推奨している^[1]。

注文書の書き方の例を示す。「材料：○○社 材種××（JIS B 4054 材種分類記号 VM-40 相当）。硬さ：89.0 HRA 以上 91.0 HRA 未満（同一ロットの試験片で測定、測定値を成績書に記載）。仕上げ：刃先部は研削仕上げ、放電加工面は磨きで変質層を除去。材種・焼結条件の変更は事前に連絡。」硬さの範囲は VM-40 の区分（89 以上 91 未満）の中に置き、上の境界の 91 HRA を含めていない^[1]。

よくある質問

仕入先から「同じ VM-40 の他社材」で安く出せると言われました

材種分類記号は分類で、材種名として使ってはならず、同じ記号でも材料は同じではない^[1]。カタログの硬さ・抗折力を並べ、試作で寿命を確かめてから切り替える。

古い図面に「JIS H 5501」と書いてあります

2026 年 10 月時点の JIS 検索では、この規格番号の規格は引けない。現行の JIS B 4054 の材種分類記号への読み替えは一対一ではないので、設計部門に、求める硬さ・抗折力・用途を確かめて材種を決め直す。

非磁性が要る部品です

JIS B 4054 の選択基準では、非磁性や耐食性が要る工具は、結合相がニッケルの N 系か、バインダーレスの V 系を選ぶ^[1]。磁性の確かめ方（測る方法と判定）は規格に無いので、別に決める。

まとめ

耐摩耗用の超硬合金には材料そのものの JIS が無く、JIS B 4054 が結合相・WC 粒度・硬さで材種を 5 桁の記号に分類している^[1]。記号は材種名ではなく、同じ記号でも材料は違いうる^[1][2]。硬さはカタログの値、抗折力の表は参考値なので、受け入れる値と試験条件は発注書で決める^[1][3]。加工の変質層と組み付けの方法も仕様に入れる^[3]。結合相のコバルトは第二類物質で、粉じんの出る工程の扱いは仕入先に確かめる^[4][5]。

この束のほかの 4 本は材料別で、銅合金のりん青銅 C5191・C5210とベリリウム銅 C1720、鋳物のCAC406とZDC2である。金型の鋼材はSKD11・SKD61・SK85 の選び方、焼結で作る鉄系の部品は焼結部品を発注するとき指定することを参照してほしい。

出典・参考資料

1. JIS B 4054:2020 耐摩耗工具用超硬合金の材種選択基準（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2020 年 11 月 20 日制定・2025 年 6 月 20 日確認）
2. JIS B 4053:2013 切削用超硬質工具材料の使用分類及び呼び記号の付け方（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2013 年 11 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）
3. JIS B 0178:2020 耐摩耗工具用語（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2020 年 11 月 20 日制定・2025 年 6 月 20 日確認）
4. 労働安全衛生法施行令（昭和四十七年政令第三百十八号）別表第三（e-Gov 法令検索（デジタル庁）／2026 年 10 月 1 日施行の現行版で確認）
5. 特定化学物質障害予防規則（昭和四十七年労働省令第三十九号）第 2 条の 2・別表第一（e-Gov 法令検索（デジタル庁）／2026 年 10 月 1 日施行の現行版で確認）

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