nak55材質の成分と硬度と用途を徹底解説

NAK55の材質・成分・硬度・特徴を徹底解説

HRC40の硬さなのに、焼入れすると逆に硬度が下がります。

NAK55の材質とはどんな鋼材か？プリハードン鋼の基本

NAK55は、大同特殊鋼株式会社が取り扱う「快削性プリハードン鋼」の代表的な鋼種です。プリハードン鋼とは、工場への納入時点ですでに熱処理（時効硬化処理）が施されており、HRC37〜43という中〜高硬度の状態で供給される鋼材のことを指します。つまり、ユーザー側で別途「焼入れ・焼戻し」を行う必要がないのが最大の特徴です。

一般的な炭素鋼（例：S45C）では、最初は比較的柔らかい状態で供給され、加工後に焼入れを行って初めて必要な硬度を得ます。ところがこの焼入れという工程には数日単位の時間がかかるうえ、高温処理による寸法の歪みが避けられないという大きなデメリットがありました。NAK55はこの問題をまるごと解決するために生まれた材料です。

名称の「NAK」は、主要添加元素であるNi（ニッケル）・Al（アルミニウム）・Cu（ドイツ語でKupfer＝銅）の頭文字から取られています。数字の「55」は製品シリーズ番号で、同じNAKシリーズには鏡面性能を強化した「NAK80」も存在します。これがわかるだけで、材質の方向性がすぐに理解できますね。

収納ケースや日用品のプラスチック製品は、射出成形と呼ばれる方法で大量生産されています。その金型（型）の材料として、NAK55は長年にわたって業界標準のように使われてきた鋼材です。金型の精度がそのまま製品の寸法精度や表面品質に直結するため、材質選びは非常に重要な意味を持ちます。

プリハードン鋼には、JIS（日本産業規格）による統一規格がありません。そのため「NAK55」「HPM1」「DH2F」など、鋼材メーカーごとに独自の商品名で展開されている点には注意が必要です。同じ「プリハードン鋼」でも、メーカーによって成分・硬度・特性に差異があります。材料選定の際はメーカーのカタログを必ず確認するのが原則です。

大同特殊鋼 公式｜NAK55製品情報ページ（快削性プリハードン鋼の基本スペック・用途を確認できます）

NAK55の化学成分と各元素が果たす役割

NAK55の材質としての強みは、その化学成分設計の巧みさにあります。代表的な成分組成は以下の通りです。

元素	含有量（代表値）	主な役割
炭素（C）	約0.15%	硬度・強度の確保
ニッケル（Ni）	約3.0%	靭性・耐食性の向上
銅（Cu）	約1.0%	時効硬化への寄与
アルミニウム（Al）	約1.0%	時効硬化への寄与
モリブデン（Mo）	約0.3%	焼入れ性・強度補強
クロム（Cr）	約1.0%	耐食性・硬度補強
硫黄（S）	微量添加	被削性（切削のしやすさ）の向上

特に注目すべきはニッケル（Ni）の役割です。約3%というニッケルの添加が、NAK55の靭性（割れにくさ）を大幅に高めています。硬い金属は一般に脆くなる傾向がありますが、ニッケルによって「硬いのに折れにくい」というバランスを実現しています。金型のコーナー部や薄肉部といった応力が集中しやすい場所でも、割れやチッピング（欠け）が起きにくい点は、実務上の大きなメリットです。

また、硫黄（S）の微量添加も重要なポイントです。硫黄は材料内部に微細な硫化物（MnS）を形成し、切削加工時に切りくずをブツブツと細かく切断する効果があります。これにより、HRC40という高硬度にもかかわらず切削加工がしやすい、という一見矛盾した特性が実現しています。つまり被削性が基本です。

一方でNAK80との最大の違いは、この「硫黄の有無」にあります。NAK80は硫黄を含まないため被削性はやや落ちますが、硫化物による表面への微細な凹凸がなくなるため、より高品位な鏡面仕上げが可能になります。用途に応じてNAK55とNAK80を使い分けるのが実践的な選定方法です。

NAK55の硬度と機械的特性｜HRC40とはどれくらいの硬さか

NAK55の代名詞とも言えるのが「HRC37〜43」という硬度レンジです。ロックウェル硬さ（HRC）という単位でこの数値がどれほどのものか、他の材料と比べてみましょう。

材料	硬度（HRC）	特徴
SS400（一般構造用鋼）	約10〜15	身近な鉄骨・板材
S45C（機械構造用炭素鋼）	約18〜22	汎用的な機械部品用
SCM440（合金鋼・調質済）	約28〜34	シャフト・ボルト類
✅ NAK55（プリハードン鋼）	約37〜43	プラスチック金型の定番
SKD11（冷間工具鋼・焼入れ後）	約58〜62	打ち抜き・曲げ金型用

NAK55のHRC40という硬さは、一般的な機械部品（S45C：約HRC20）の約2倍の硬さです。包丁の硬さが概ねHRC55〜60前後であることを考えると、「かなり硬い鋼材」であることが感覚的にわかります。ただし刃物用鋼ほどの硬度はないため、過酷な摩耗環境よりも「精密に加工しやすく、型寿命も保てる」用途に最適化されています。

機械的特性についても見ておきましょう。NAK55の引張強さは約1,255〜1,275 N/mm²（ニュートン毎平方ミリメートル）です。これは普通の炭素鋼（SS400：約400 N/mm²）の3倍以上にあたります。単純に言えば「同じ面積の棒で比較したとき、3倍以上の引張力に耐えられる」ということです。収納ケースの金型のように、プラスチックの射出圧力（数十〜数百MPa）にさらされる金型材料として、十分な強度を持っています。

比重は7.80 g/cm³で、これは一般的な鉄鋼材料（7.85前後）とほぼ同じです。ヤング率（縦弾性係数）は201,000 N/mm²（20℃）で、変形のしにくさも通常の鋼材と同等水準です。熱伝導率は25℃で29.5 W/m・Kと比較的高く、金型内部での冷却効率が良好なため、成形サイクルの短縮にも貢献します。これは使えそうです。

ミスミmeviy｜プリハードン鋼の種類・特徴解説（NAK55・NAK80・STAVAXなどの比較表付き）

NAK55の加工特性と表面処理｜収納金型製作で重要なポイント

収納ケースなどの射出成形金型を製作する際、NAK55が支持される理由のひとつが「加工のしやすさ」です。HRC40という硬さでありながら、被削性はHRC約18のS53Cとほぼ同等とされています。これは切削加工の現場では非常に大きな意味を持ちます。なぜならS53C並みの感覚でエンドミルやドリルを使い、HRC40の部品を作り上げられるからです。

具体的には、以下のような加工がNAK55では標準的に行われます。

• 🔧 フライス加工・旋盤加工：高速切削（HSC）にも対応し、CNCマシニングセンターで安定した精度が出る。バリも発生しにくく、後工程の手直しが少ない。
• ⚡ 放電加工（EDM）：放電加工後に表面硬度が上昇しないため、研磨・磨き作業が容易。仕上がりにムラが出にくく、白層（再溶融層）も薄い。
• ✨ 鏡面研磨：ピンホール（小さな穴状の欠陥）が出にくく、鏡のような光沢面に仕上げやすい。収納ケースの外観に影響する金型内面の精度を高められる。
• 🔩 溶接（肉盛溶接）：溶接後の硬さ上昇が少なく、金型の補修・修正が比較的容易。長期間使用する量産型の保守性が高い。

表面処理についても重要なポイントがあります。NAK55はアルマイト処理（陽極酸化処理）以外であれば、通常の鉄材と同じ前処理でほぼすべてのめっき処理に対応できます。クロムめっき、ニッケルめっき、無電解ニッケルめっきなど、金型の離型性や耐摩耗性を高めるための表面処理をそのまま施せます。

一方で、熱処理に関しては大きな制約があります。NAK55は時効硬化型の鋼材であるため、焼入れ・焼戻しを行っても硬度は上がらず、むしろHRC40程度が上限です。これが冒頭でお伝えした「HRC40の硬さなのに焼入れすると逆に硬度が下がる」の正体です。硬度をさらに高くしたい場合は、窒化処理（鋼の表面に窒素をしみ込ませる方法）を施すことで、表面硬度を700HV以上まで上げることができます。窒化処理が条件です。

機械部品通販.com｜NAK材の特徴と加工ポイント（NAK55とNAK80の違いや硫黄添加の意味を解説）

NAK55と他の金型用鋼との比較｜NAK80・SKD11・SUSとの違い

NAK55の材質特性を正確に理解するには、他の代表的な金型用鋼との比較が効果的です。それぞれ「何が違い、どう使い分けるか」を整理しましょう。

🔵 NAK55 vs NAK80（同系プリハードン鋼）

最も比較されるのがNAK80です。どちらも大同特殊鋼が販売するNAKシリーズで、硬度レンジ（HRC37〜43）も同じです。決定的な違いは「硫黄（S）の有無」にあります。NAK55には硫黄が微量添加されており被削性に優れますが、硫化物による表面の微細凹凸が鏡面品質に影響します。NAK80は硫黄を含まないため被削性はやや劣りますが、化粧品容器や光学部品のような超高品位鏡面が求められる金型に向いています。

一般的な収納ケースや家電部品の金型であればNAK55で十分な鏡面性能が得られます。コストと加工性を優先するならNAK55、鏡面品質が最優先ならNAK80、という使い分けが基本です。

🔴 NAK55 vs SKD11（冷間工具鋼）

SKD11はHRC58〜62という超高硬度を持つ冷間ダイス鋼で、金属の打ち抜き・曲げ・プレスに使われます。NAK55との硬度差は20HRC以上あり、まったく異なる用途に使う鋼材です。SKD11は焼入れ後に熱処理による寸法歪みが大きく、被削性も非常に低いため加工コストが高くなる傾向にあります。対してNAK55はプラスチックの射出成形や樹脂成形に特化した鋼材であり、両者は基本的に競合しません。意外ですね。

🟢 NAK55 vs SUS系（ステンレス系金型鋼）

STAVAXなどのSUS系プリハードン鋼は耐食性が最大の強みです。PVC（塩化ビニル）のような腐食性ガスを発生する樹脂の成形や、水にさらされる環境下の金型に適しています。ただし熱伝導性が低く冷却効率が落ちるため成形サイクルが長くなりがちです。また加工コストも高くなります。NAK55は錆びにくい特性はあるものの、長期間の腐食環境にはSUS系が推奨されます。NAK55は一般環境・高加工性・高冷却性を求める用途で圧倒的に有利です。

鋼種	硬度（HRC）	被削性	鏡面性	耐食性	主な用途
NAK55	37〜43	◎	◎	○	汎用プラスチック金型
NAK80	37〜43	○	◎◎	○	高鏡面・精密金型
SKD11	58〜62	△	△	△	プレス・打ち抜き金型
STAVAX	27〜35	△	◎	◎◎	腐食環境・医療用金型

mdfujimaki.com｜金型用鋼NAK55のメリットと注意点（他鋼材との比較表・用途別選定の解説が豊富）

NAK55材質を選ぶべき用途と選定時の独自視点｜収納ケース金型の長寿命化に直結する判断基準

NAK55の知識を実際の材料選定に活かすには、「どんな場面でNAK55を選べばコストと品質の両方で得をするか」という視点が大切です。ここではあまり語られない独自の選定視点を中心にお伝えします。

収納ケースや日用雑貨のプラスチック製品の金型において、NAK55が特に力を発揮するのは「中〜大型の金型で、試作から量産まで一貫して使いたい場合」です。試作段階では熱処理なしで素早く加工でき、量産段階では高い型寿命と安定した寸法精度が求められます。これら両方を一つの材料でカバーできるのはNAK55の大きな利点です。

注目すべき視点として、「金型の修正コスト」があります。量産中に金型が傷ついたり、寸法を微修正したりする場面は必ず発生します。NAK55は肉盛溶接性に優れており、溶接部の硬度上昇が少ないため、溶接後にすぐ再加工・再仕上げができます。これに対しSKD11などの高硬度鋼は溶接が非常に難しく、補修のたびに専門業者への外注が必要になることが多いです。金型の維持管理コストまで含めて考えると、NAK55は「トータルコストが低い材料」という評価につながります。

また、製品の収納ケース自体の精度要求が変化しても、NAK55の金型は窒化処理（表面硬度700HV以上）を後から追加できるため、耐摩耗性を強化しながら金型を継続使用できます。高耐久が必要になったからといって金型を作り直す前に、窒化処理を検討するのも賢い選択肢です。追加処理で対応できますね。

一方で選定時の注意点として、「250℃以上の高温成形」と「腐食性樹脂（PVC・難燃材など）の成形」には向いていない点を覚えておく必要があります。こうした環境では、耐熱性・耐食性に優れたSKD61（熱間工具鋼）やSTAVAX（SUS系プリハードン鋼）への切り替えを検討すべきです。用途と環境の確認が条件です。

NAK55かどうか迷ったときの簡単な判断基準は次の通りです。

• ✅ プラスチック（汎用樹脂：PP・ABS・PCなど）の射出成形用金型 → NAK55を選んでほぼ間違いなし
• ✅ 試作型・短納期対応型・中型〜大型金型 → 熱処理省略で日程短縮できるNAK55が有利
• ✅ 鏡面仕上げや放電加工が多い金型 → NAK55で対応可能（超高品位ならNAK80へ）
• ⚠️ 腐食性ガスが発生する樹脂成形 → SUS系（STAVAX等）を推奨
• ⚠️ 硬度60HRC超が必要な金属プレス・打ち抜き金型 → SKD11などを選定

金型メーカーへ発注する際に材質の指定を求められたとき、「NAK55でお願いします」とスムーズに伝えられるようになるだけで、打ち合わせ時間の短縮と意図した品質の確保につながります。材質の知識は時間と費用のムダを防ぐ直接的な武器です。これだけ覚えておけばOKです。

材質の詳細なカタログデータや寸法情報は、大同特殊鋼の公式サイトや各金型材メーカーのミルシートで最新情報を必ず確認してください。材質の仕様は改良されることがあるため、設計段階では一次情報を当たるのが鉄則です。

株式会社アスク｜NAK55とは？高精度金型加工を支える革新的鋼材（他の金型鋼との比較・開発背景を詳しく解説）

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