SKD11・SKD61・SK85の選び方——JIS G 4404/4401が保証する範囲と熱処理・硬さの指定

「材質 SKD11」と書いただけでは、部品の硬さは決まらない

金型や治具の図面の材質欄に「SKD11」「SKD61」「SK85」と書いてあれば、仕入先はその鋼材を用意する。ただ、材料規格が何を約束しているかを知らないまま発注すると、「材料は JIS 品だったのに、仕上がった部品の硬さがばらばらだった」という食い違いが起こる。

合金工具鋼の JIS G 4404 は 2025 年 12 月 22 日に改正された。対応する国際規格は ISO 4957:2018（工具鋼）で、適用範囲は主として熱間圧延または熱間鍛造によって製造される鋼材である。まえがきには、令和 8 年 12 月 21 日までの間は JIS マーク表示認証で旧版の JIS G 4404:2022 を適用してもよいと書かれている^[1]。炭素工具鋼の JIS G 4401 も同じ日に改正され、同じ期限まで旧版の JIS G 4401:2023 を適用してよいとされている^[2]。移行期間中は、成績書に書かれた規格の版を見ておく。

JIS が規定しているもの、していないもの

JIS G 4404 の製造方法の箇条は、鋼板・鋼帯以外の鋼材（棒など）は熱間圧延または熱間鍛造の後に焼なましを行うとし、受渡当事者間の協定で焼なましを省略してもよく、注文者の指定によって焼なまし以外の熱処理を行ってもよいとしている^[1]。硬さの箇条は、鋼板・鋼帯以外の鋼材（棒など）について焼なましを行った鋼材の硬さを表 5 で定める一方、注文者の指定で焼なまし以外の熱処理を行った鋼材の硬さは受渡当事者間の協定による、としている^[1]。JIS G 4401 も、焼なましを行った鋼板・鋼帯以外の鋼材の硬さを表 3 で定め、焼入焼戻し硬さ試験は規格に定める試験以外の試験として、行う場合は試験方法などを当事者間で協定する扱いにしている^[2]。

鋼板・鋼帯の硬さは別の箇条で扱い、JIS G 4404 では受渡当事者間の協定による（7.2）。熱間圧延丸鋼と鋼板・鋼帯以外の鋼材の外観、形状・寸法の許容差も協定によるとされ（8.3・9.3）、脱炭層深さの値が定められているのも熱間圧延丸鋼だけである（箇条 10）^[1]。つまり、棒について規格が値を約束しているのは、加工しやすい焼なまし状態の硬さ（上限）などである。型や刃物として使う硬さは、材料を買った後の焼入れ焼戻しで作るもので、その値は規格の外にある。発注側が「SKD11 なら HRC 60 前後になる」と考えていても、図面にそれを書かなければ誰も約束していない。

表 10 の硬さは「部品の保証値」ではない

JIS G 4404 には、鋼種ごとに焼入れ・焼戻しの温度と HV の値を並べた表 10 がある。例として SKD11 は 1 030℃ 空冷・180℃ 空冷、SKD61 は 1 020℃ 空冷・550℃ 空冷の条件が書かれている^[1]。ただし、この表は脱炭層深さを硬さ試験で測る方法（実用脱炭層深さ）のための供試材の熱処理条件と、その深さを決める硬さの値であって、部品の硬さを保証する表ではない^[1]。図面の硬さ指定の根拠に、この表を引かないこと。

SKD11・SKD61・SK85 は、使う温度と求める性質で選ぶ

JIS G 4404 の鋼材は 20 種類で、表 1 の摘要（参考）で、主として切削工具鋼用、主として冷間金型用、主として熱間金型用の三つに分けられている。SKD11 は冷間金型用、SKD61 は熱間金型用の区分にある^[1]。JIS G 4401 の炭素工具鋼は 11 種類で、SK85 の用途例として刻印、プレス型、ぜんまい、帯のこ、治工具、刃物、丸のこ、ゲージ、針などが挙げられている。表 1 には JIS G 4401:1983 の旧記号も並んでおり、SK85 は旧 SK5、SK105 は旧 SK3 にあたる^[2]。いずれの用途例も参考で、要求事項ではない。

次の表は、三つの鋼種の主な化学成分（溶鋼分析値）と、焼なましを行った鋼材の硬さの上限、附属書 A の国際規格との対応を並べたものである^[1][2]。ほかの元素と他の鋼種は、規格の表 2〜表 5（JIS G 4404）と表 2・表 3（JIS G 4401）で確かめる。

SKD11 は炭素とクロムが多く、SKD61 は炭素が少なくクロム 5% にモリブデンとバナジウムを加えた組成、SK85 は合金元素をほとんど含まない炭素鋼である。どれを選ぶかは設計の判断だが、区分の考え方は単純で、型が常温で材料を打ち抜く・曲げるのか、高温の材料（ダイカストの溶湯、熱間鍛造の素材）に触れるのかで、まず冷間用か熱間用かが決まる。

冷間用の中での使い分けについて、精密工学会誌の解説（1980 年）は、精密打抜き金型で少量生産には SKS3 が、多量生産には耐摩耗性が強く要求されるため SKD11 が使われる、と説明している^[4]。同じ解説はダイカスト型について、耐ヒートチェック性と耐溶損性が求められ、そのために弾性係数・熱膨張係数が小さく、降伏強さ・熱伝導度・軟化抵抗が大きい材料が望まれる、としている^[5]。熱間用の鋼種を冷間用と同じ感覚で選ばない理由はここにある。

熱処理と硬さは、図面と発注書で指定する

JIS が硬さを当事者間の協定に委ねている以上、指定する主体は発注側になる。熱処理の指定の書き方（処理の記号、品質の区分、測る位置）は熱処理を図面でどう指定するかで、硬さの試験方法とスケールの書き方は硬さの試験方法と測定条件の指定で扱った。ここでは工具鋼に特有の点を挙げる。

焼入焼戻し加工の規格で、記号と区分を決める

熱処理を外注する場合の加工規格 JIS B 6913（鉄鋼の焼入焼戻し加工）は、加工材料の種類の表に JIS G 4401・G 4403・G 4404 の工具鋼を含め、SKD11 や SKD61 も挙げている。加工の種類の記号として、油焼入焼戻し HQO-HT、空気焼入焼戻し HQA-HT、ガス焼入焼戻し HQG-HT などを定め、表面硬さのばらつきの許容値を 1 号から 5 号の品質の区分で分け、その区分の選定を受渡当事者間の協定としている^[3]。記号と区分を書かずに「焼入焼戻し HRC 58〜61」とだけ書くと、ばらつきの許容値が決まらない。

同じ規格は、加工材料の履歴として、材料試験成績（材料の種類、化学成分、溶解番号、硬さ試験成績、脱炭層や非金属介在物などの金属組織試験成績）と、加工材料の製造方法（鍛造・圧延の熱間・冷間の区別、切削加工、溶接部の有無など）が明らかにされたものでなければならないとしている。ただし化学成分・溶解番号・試験成績などの項目には「加工に支障がないときは省略してもよい」という注が付いている^[3]。どの項目を渡すかは熱処理業者と決め、材料を支給して熱処理だけを外に出すときは、少なくとも鋼材のミルシートを渡せるようにしておく。

SKD11：焼戻し温度は、熱処理の後に何をするかで決まる

精密工学会誌の解説（1980 年）は、SKD11 の焼戻しには一般に 150〜200℃ が使われるが、熱処理後に放電加工（EDM）やワイヤ放電加工（WEDM）で加工する場合は、放電加工によるクラックやひずみの発生を防ぐために 500℃ 以上の高温焼戻しをしておいた方がよい、と書いている^[4]。ファインブランキング用の SKD11 でも、パンチ・ダイの加工にワイヤ放電加工を使うことが多いので 500℃ 以上の焼戻しを採ることが多い、としている。一方で、高温焼戻しでは熱処理ひずみが大きくなるとも書いている^[4]。

ふつうは硬さの範囲を書けば、焼戻し温度は熱処理業者が決める。ただ、熱処理の後に放電加工をする SKD11 のように、焼戻しの温度域で結果が変わる場合は、熱処理業者に任せきりにできない。部品を焼入れした後にワイヤ放電加工をするのか、研削だけで仕上げるのかは、図面や工程表を見なければ熱処理業者には分からない。こうした部品では、熱処理の後の加工方法を発注書に書くか、焼戻しを低温・高温のどちらで行うかを指定する。これは規格の要求ではなく、発注側の指定として書く項目である。

寸法の変わり方にも癖がある。同じ解説は、SKD11 は熱処理によって素材の圧延方向に伸びること、焼入温度の上げすぎや保持時間の長すぎで残留オーステナイトが多くなると径が細くなる（焼ちぢみ）ことがあり、複雑な形状でなければサブゼロ処理で解決できること、を挙げている^[4]。ピッチの精度が要るダイやプレートでは、素材から取る向き（圧延方向）と、熱処理後の仕上げ代を、誰がどこまで持つかを決めておく。

SKD61：ダイカスト型では、焼戻しは高温で回数まで指定する

ダイカスト型の熱処理を扱った同誌の解説（1980 年）は、ダイカスト型用鋼はいずれも焼戻しによる二次硬化を利用するので、焼戻しの温度と時間を考慮して要求される硬さを満たすよう厳密に処理することが望ましいとし、焼戻し温度と保持時間を組み合わせたパラメータで焼戻し状態を表す方法を示している^[5]。ダイカスト型は 550〜650℃ で焼き戻すので、残留オーステナイトがマルテンサイトに変わり、そのマルテンサイトを焼き戻す必要があるため、少なくとも 2 回の焼戻しをしなければならない、とも書いている^[5]。

同じ解説は、SKD61 は焼戻しで長さ方向（鍛伸方向）に大きく収縮し、長さと直径で寸法変化の異方性が大きく現れるので注意を要すると報告している。また、焼入処理は型に加工した後で行うので、加熱の際の酸化と脱炭を極力防ぐことが大切で、真空炉や雰囲気炉が望ましいとしている^[5]。ダイカスト型では、硬さの範囲に加えて焼戻しの回数と、使う炉の種類（無酸化の加熱か）を仕様書で合わせておく。

表面硬化を重ねる場合

窒化などの表面硬化を重ねる場合は、母材の焼入れ焼戻しと表面処理の順番、表面の硬化層深さの定義と測り方を別に指定する。深さの指定は有効硬化層深さの指定と測り方で扱った。処理の種類の選び方の全体像は熱処理の種類を目的から選ぶにある。

素材を注文するとき、受け入れるときに確かめること

注文時に示さなければならない情報

JIS G 4404 と JIS G 4401 は、注文者は注文時に少なくとも、鋼材の形状（丸鋼、鋼板、鋼帯またはその他）、種類の記号、寸法を製造業者・加工業者・中間業者に提示しなければならないとしている。報告の箇条は、製造業者は注文者から要求された場合に検査文書を提出しなければならず、注文時に特に指定がない場合の検査文書は JIS G 0415 の検査証明書 3.1 による、としている^[1][2]。つまり成績書は求めなければ出ない。検査文書の区分の違いはEN 10204 のミルシート区分にまとめた。

焼なまし硬さと表示

受入では、成績書の種類の記号・溶鋼番号と、鋼材の表示を突き合わせる。JIS G 4404 は検査に合格した鋼材に、種類の記号、溶鋼番号またはその他の製造（検査）番号、製造業者名またはその略号、寸法を表示するよう求めている（径 30 mm 未満の棒鋼などは結束ごとの表示でもよい）^[1]。検査文書を注文時に求めておけば、焼なまし状態で買った棒の硬さが表 5 の上限（SKD11 で 255 HBW 以下など）に入っているかを成績書で見られる。JIS G 4404 の鋼板・鋼帯の硬さは協定によるので、値を注文時に決めておく（JIS G 4401 は鋼板・鋼帯の硬さを表 4 で定めている）^[1][2]。ブリネル硬さの測定が難しい鋼材はロックウェル硬さやビッカース硬さによってもよく、その場合の硬さの値は当事者間の協定による、とされている^[1]。

脱炭層深さと削り代

熱間圧延のままの丸鋼は、表面に脱炭層を持ったまま届く。JIS G 4404 は熱間圧延丸鋼の脱炭層深さの上限を径の区分ごとに定めており、たとえば径 25 mm 以上 50 mm 未満では 0.80 mm 以下である^[1]。JIS G 4401 も熱間圧延丸鋼の全脱炭層深さを表 8 で定めている^[2]。硬さを要する面が素材の表面に近い部品では、片側の削り代がこの深さを超えているかを図面と見比べる。脱炭層が残った面は、焼入れしても規格の材料から期待した硬さにならない。製造業者が切削した鋼材は、当事者間の協定で脱炭層の試験を省略してもよいとされている^[1]ので、皮むき材などで受けるときは、試験を省略する合意をしたかどうかを確かめておく。

海外で調達するとき、「SKD11 相当」をどう扱うか

JIS G 4404 の附属書 A（参考）は、JIS と対応国際規格の種類の記号を対比している。SKD61 には ISO の X40CrMoV5-1 が対応づけられているが、SKD11 の欄は「－」で対応する ISO の記号がない^[1]。附属書 JB には、JIS の 20 種類のうち 8 種類は ISO の類似鋼種として内容を変更して規定し、12 種類は JIS 独自の鋼種として規定していると書かれている^[1]。JIS G 4401 の対比表でも、SK85 の欄は「－」である（SK80 には C80U が対応する）^[2]。

海外の仕入先から「SKD11 相当」「D2」といった材料で受ける場合は、規格の対比表に頼らず、成分と熱処理後の性質を一つずつ確かめてから承認する。承認の手順は同等材の指定と承認で扱った。同じ JIS G 4404 の附属書 JB によれば、ISO 規格では焼なましを行っていない鋼材の硬さも規定しているなど、JIS と ISO で規定の範囲が違う箇所がある^[1]。

よくある質問

図面に「SKD11 HRC 60」とだけ書いてあります。このまま発注してよいですか

材料と目標の硬さは伝わるが、熱処理の種類、焼戻しの温度域、硬さの範囲と測る位置、品質の区分が決まっていない。とくに熱処理の後にワイヤ放電加工をする部品では、焼戻しを低温で行うか高温で行うかで結果が変わる^[4]。硬さは「HRC 58〜61」のように範囲で書く。熱処理の後に放電加工をする部品なら、焼戻しの条件か熱処理後の加工方法も添える。

古い図面に「SK5」と書かれています

JIS G 4401 の表 1 は、SK85 の欄に 1983 年版の記号 SK5 を並べている^[2]。現行の記号で発注するなら SK85 と書く。旧記号のまま発注すると、仕入先によっては別の鋼種と取り違える余地が残るので、図面の改訂時に書き換えるか、発注書で読み替えを明記する。

熱処理済みの材料で買うことはできますか

できる。JIS G 4404 は、注文者の指定によって焼なまし以外の熱処理を行ってもよいとしており、その場合の硬さは受渡当事者間の協定による^[1]。熱処理済みで買うなら、硬さの値、試験方法、試験片の位置を注文時に決める。協定がなければ、規格には合否を決める値がない。

まとめ

工具鋼の JIS が棒について値を定めているのは、化学成分、焼なまし状態の硬さ、熱間圧延丸鋼の寸法と脱炭層深さなどで、熱間圧延丸鋼以外の寸法許容差や、JIS G 4404 の鋼板・鋼帯の硬さは協定による。型や刃物として使う硬さは焼入れ焼戻しで作るもので、規格の外にあるので、図面と発注書で処理の記号、品質の区分、硬さの範囲と測り方を指定する。鋼種は使う温度で冷間用・熱間用を分け、SKD11 は熱処理後の加工方法で焼戻し温度が変わること、SKD61 はダイカスト型では高温で少なくとも 2 回焼き戻すと解説されていることを踏まえて条件を書く。素材の受入では検査文書を注文時に求め、焼なまし硬さと表示、脱炭層深さと削り代を確かめる。海外の「相当材」は、対比表で対応がないことも多いので、成分と性質を確かめて承認する。

同じ束では、ステンレスの棒材の選び方をSUS303 と SUS304 の棒材の選び方で、材料の質量の見積もり方を鋼材の重量の計算で扱う。機械構造用鋼（S45C・SCM）の材料指定はS45C・SCM435 の材料指定で JIS が保証することにある。

出典・参考資料

1. JIS G 4404:2025 合金工具鋼鋼材（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2025 年 12 月 22 日改正）
2. JIS G 4401:2025 炭素工具鋼鋼材（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2025 年 12 月 22 日改正）
3. JIS B 6913:1999 鉄鋼の焼入焼戻し加工（追補 1:2010）（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／2010 年 8 月 20 日改正・2025 年 10 月 20 日確認）
4. 「金型の熱処理（1）― 冷間成形用型」精密機械 46 巻 10 号（精密工学会／1980 年 10 月）
5. 西村富隆「金型の熱処理（2）― ダイカスト用型」精密機械 46 巻 10 号（精密工学会／1980 年 10 月）

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