ISO 513は、あらゆる被削材を色によって六つの適用グループに分類します。P（青）は鋼、M（黄）はステンレス、K（赤）は鋳鉄、N（緑）は非鉄、S（茶）は超合金とチタン、H（灰）は約45 HRC超の硬化材料です。文字は、工具が耐え抜かねばならない支配的な摩耗メカニズム（Pはクレーター摩耗、Mは加工硬化とノッチ摩耗、Kは摩耗性摩耗）を示し、それが順に切削速度・超硬材種・コーティング選択を駆動します。本記事ではISO 513の被削材側を解読します。インサート材種そのものの選択については超硬材種選定ガイドを参照してください。
よくある混同点として、ISO 513は二方向で読まれます。対をなす超硬材種選定ガイドはP/M/K/N/S/Hをインサートまたは工具材種（「P25材種」）の分類に使います。本記事は同じ六つの文字を被削材系統として読みます。各グループが物理的に何を含むか、刃先のもとでどう挙動するか、そしてその挙動がなぜ手に取るパラメータを決めるかです。標準は両側を意図的に結びつけています。被削材グループを、それ向けに設計された工具グループに整合させるのです。
ISO 513は実際に何を分類するのか
ISO 513:2004（第3版、ISO/TC 29/SC 9により作成）は、切りくず除去による加工のため、硬質切削材料（超硬、セラミック、ダイヤモンド、窒化ホウ素）を分類します。最も引用されるその要素であるTable 5は、被削材を六つの文字グループに対応づける適用グループシステムであり、各グループに標準化された色と二桁の適用番号の範囲が割り当てられています。
| グループ | 色 | 被削材（ISO 513 Table 5による） | 適用番号 |
|---|---|---|---|
| P | 青 | オーステナイト系ステンレスを除く全鋼および鋳鋼 | P01–P50 |
| M | 黄 | オーステナイト系およびオーステナイト・フェライト系（二相）ステンレス鋼・鋳鋼 | M01–M40 |
| K | 赤 | 鋳鉄 — ねずみ鋳鉄、ダクタイル（球状黒鉛）、可鍛 | K01–K40 |
| N | 緑 | 非鉄：アルミニウム、銅、黄銅、非金属 | N01–N30 |
| S | 茶 | 耐熱特殊合金（鉄・ニッケル・コバルト基）、チタンおよびチタン合金 | S01–S30 |
| H | 灰 | 硬化鋼、硬化鋳鉄、チル鋳鉄 | H01–H30 |
ISO 513は各被削材系統に六つのカラーコードグループのいずれかを割り当てており、その色はベンダー慣行ではなく標準の一部です。 色はメーカーをまたいでインサート梱包に表示されるため、青いバンドはブランドを問わずP-グループ（鋼）材種を示します。
重要データポイント
ISO 513:2004 Section 3.2は番号規約を直接定義しています。グループ内で、低い番号（P01、P10）はより硬くより高い切削速度で運転し、高い番号（P40、P50）はより靭性が高くより高い送り速度と断続切削に適します。標準はこれを矢印で視覚化しており、速度と耐摩耗性が上向きに増加し、送りと靭性が下向きに増加します。
各グループは刃先のもとでどう挙動するか
ISO 513が材料をそのように分類する理由は摩耗メカニズムです。各系統が工具を異なる仕方で攻撃するため、各々が異なる防御を必要とします。ISO 513の文字は、実用上、被削材が生み出す支配的な工具摩耗モードの略号です。
| グループ | 代表材料 | 支配的摩耗モード | 被削性挙動 |
|---|---|---|---|
| P（鋼） | 1045、4140、4340、軟鋼・合金鋼 | すくい面のクレーター摩耗 | 長い連続切りくず；切りくず-工具界面で高熱；概ね予測可能 |
| M（ステンレス） | 304、316、二相2205、鋳鋼 | ノッチ摩耗、構成刃先、加工硬化 | 粘い切りくず；表面が母材硬さの1.5–2xに加工硬化；低い熱伝導率が熱を閉じ込める |
| K（鋳鉄） | ねずみ鋳鉄GG25、ダクタイルGGG60 | 摩耗性逃げ面摩耗 | 短く脆い切りくず；摩耗性の黒鉛／炭化物相；鋼より低熱 |
| N（非鉄） | 6061、7075アルミニウム、黄銅、プラスチック | 構成刃先、凝着 | 軟質、低切削力；形状が鋭利・研磨でなければ刃先に固着 |
| S（超合金） | Inconel 718、Ti-6Al-4V、コバルト合金 | 熱、塑性変形、ノッチング | 非常に高い切削域温度；低い熱伝導率；摩耗性かつ化学的に反応性 |
| H（硬化） | 硬化鋼 >45 HRC、チル鋳鉄 | 摩耗＋熱、高温硬さを要求 | 非常に高い切削力；薄く赤熱した切りくず；仕上げのみの切込みが典型 |
P-グループ鋼は通常すくい面にクレーター摩耗を生みます。長い連続切りくずが高温でそこを滑るためであり、これがP材種がクレーター摩耗耐性を重視する理由です。 これに対し、K-グループ鋳鉄は通常、クレーター摩耗ではなく硬い黒鉛・炭化物相からの摩耗性逃げ面摩耗を引き起こすため、K材種は代わりに摩耗耐性を重視します。 M-グループのオーステナイト系ステンレスは、典型的条件下で切削表面を母材硬さのおおよそ1.5–2xに加工硬化させる傾向があり、これが切込み深さ線でのノッチ摩耗を促進します。
上記の被削性指数は、長年用いられているAISI 1112基準の百分率スケール（Machinery's Handbook）を使っており、高い百分率ほど加工が容易であることを意味します。Inconel 718のようなニッケル基超合金は1112スケールでおおよそ10–20%の被削性に位置し、Sグループを典型的な旋削・フライス加工で最も要求の厳しい系統にしています。 これらの数値は固定定数ではなく比較の出発点として扱ってください。実際の値は熱処理・硬さ・切削条件によって移動します。
グループが速度・材種・コーティングの決定をどう駆動するか
グループが分かれば、標準の番号規約と数十年のメーカー実践がパラメータ窓へ導いてくれます。グループは速度を与えるわけではありません（ISO 513は意図的に切削速度を一切公表しません）が、下流のあらゆる選択の方向を定めます。
| グループ | 典型的な超硬材種窓 | 典型的なコーティング方向 | 指標的な旋削速度（超硬） |
|---|---|---|---|
| P | P10–P40 | CVD多層（連続）、PVD（断続） | ~150–400 m/min |
| M | M10–M30 | PVD TiAlN / AlCrN | ~120–250 m/min |
| K | K10–K30 | CVD Al₂O₃（連続）、高速にはセラミック | ~80–500 m/min（材種依存） |
| N | N10–N20 | 無コーティング研磨またはDLC；量産にはPCD | ~500–1,500 m/min |
| S | S10–S25 | PVD AlCrN；ニッケル合金にはセラミック/CBN | ~30–80 m/min（ニッケル）、~50–120 m/min（Ti） |
| H | H10–H20 | CVD多層；硬旋削にはCBN | ~80–200 m/min（硬旋削） |
速度列は、安定条件下の超硬工具に対する大まかなオーダー単位の窓として扱ってください。切込み深さ・剛性・コーティング・特定の合金によって移動します。非鉄N-グループのアルミニウムは、超硬工具でニッケル基S-グループ合金より一桁速く運転するのが通常です。アルミニウムは単位材料除去あたりの切削域熱がはるかに少ないからです。 コーティング列は摩耗モードに従います。TiAlNコーティングはM-グループステンレスとS-グループフライス加工に推奨されます。その酸化耐性（約800°Cまで安定）が高い切削域温度でクレーター摩耗を抑えるからです。一方、AlCrNはわずかに高い高温硬さのため、高送り断続切削でしばしばTiAlNより選ばれます。DLCコーティングはN-グループアルミニウムに使われます。その低摩擦が、軟らかい合金が構成刃先として刃先に溶着するのを防ぐからです。これらの窓の背後にある材種側の詳細（母材粒径、コバルトバインダ含有量、CVD対PVDのトレードオフ）については、超硬材種選定ガイドおよび広範な切削工具完全ガイドを参照してください。
各グループ内の速度-寿命関係はTaylorの工具寿命式 VT^n = C に従います。ここでVは切削速度、Tは工具寿命、nは材料依存のTaylor指数です。送りと速度は工具寿命に対して等しくトレードオフするわけではありません。速度が支配的なのは、工具寿命が送りより指数nにはるかに敏感であり、典型的条件下で鋼において10%の速度低減が超硬寿命をおおよそ1.5–2x延ばしうるためです（Machinery's Handbook 31st Edition Table 5bによれば鋼でTaylor指数 n ≈ 0.14–0.25）。グループをまたいだパラメータ最適化については、CNC加工最適化ガイドを参照してください。
A group of application is not identical to a cutting material grade. Grades from different manufacturers which are in the same application group could be different as far as application range and performance level are concerned.
— ISO 513:2004, Section 4ISO 513は適用グループが材種等価チャートではないと明示しているため、二つのベンダーのP25材種は同じ切削で異なる性能を示すことがあります。 グループを使って候補を絞り込み、次にクロスブランドの互換性を前提とせず、特定の材種を自身の作業に対して検証してください。
被削材系統リファレンス：各グループの詳細
このセクションが解読器です。以下の各グループは、専用の加工ガイドが存在する場合そこへリンクしており、本記事はこのクラスタの被削材側ハブとして機能します。
P — 鋼（青）。 炭素鋼・合金鋼（1045、4140、4340）と鋳鋼で、オーステナイト系ステンレスを除きます。加工トン数で最大の単一グループです。長い延性切りくずと高いすくい面温度が、クレーター摩耗を制限モードにします。鋼の加工パラメータガイドおよび統括的な被削材別加工完全ガイドを参照してください。
M — ステンレス（黄）。 オーステナイト系（304、316）と二相（2205）ステンレス、オーステナイト・フェライト系鋳鋼。オーステナイト系ステンレスは急速に加工硬化し、熱を伝えにくい（炭素鋼の熱伝導率のおおよそ3分の1）ため、熱が刃先に集中し、低速で構成刃先が容易に形成されます。 専用の304/316ステンレス鋼加工ガイドを参照してください。
K — 鋳鉄（赤）。 ねずみ、ダクタイル（球状黒鉛）、可鍛鋳鉄。切りくずは短く脆く分断し、摩耗性成分が逃げ面を摩耗させます。ねずみ鋳鉄の黒鉛フレークは内蔵の切りくずブレーカおよび緩い潤滑剤として働くため、K-グループ加工はP-グループ鋼の連続切りくずではなく粉塵状の切りくずを生みます。 鋳鉄加工ガイドを参照してください。
N — 非鉄（緑）。 アルミニウム（6061、7075）、銅、黄銅、非金属。低い切削力ですが、軟らかく粘い合金で構成刃先を形成する強い傾向があります。アルミニウム加工は鋭利・研磨・無コーティングまたはPCD刃先を好みます。いかなる構成刃先も仕上げ面と寸法精度の両方を劣化させるからです。 アルミニウム高速加工ガイドおよびプラスチック・複合材加工ガイドを参照してください。
S — 超合金（茶）。 ニッケル基（Inconel 718）、チタン（Ti-6Al-4V）、コバルト合金。最も要求の厳しいグループです。高い切削域温度、低い熱伝導率、化学的反応性が、激しいノッチングと急速な刃先崩壊を駆動します。チタン合金は高温で強度を保持し熱を伝えにくいため、刃先の過熱を防ぐべく切削速度は通常、鋼速度のごく一部に抑えられます。 チタン合金加工パラメータガイドおよびInconel・超合金加工ガイドを参照してください。
H — 硬化（灰）。 約45 HRC超の硬化鋼、硬化およびチル鋳鉄。非常に高い切削力と熱負荷が高温硬さを要求し、CBNによる硬旋削が仕上げ切込みでしばしば研削に取って代わります。硬化鋼加工ガイドを参照してください。
展望と分類の使い方
ISO 513は2004年の第3版以来安定しており、そのカラーコード化された六グループの枠組みは、工具を材料に整合させる普遍的なベンダー横断言語であり続けています。コーティング超硬・セラミック・CBNが各グループ内の速度窓を広げ続けるにつれ、分類の役割はパラメータの規定から、メーカー固有の材種データと清浄に対をなす共有の出発語彙の提供へとシフトしていきます。
実用的なワークフローはどの案件でも同じです。被削材を特定し、それをISO 513グループ（P/M/K/N/S/H）に対応づけ、グループに支配的な摩耗モードを示させ、次にそのモードに合わせて設計された工具材種とコーティングを選びます。ブランドの互換性を前提とせず、特定の材種を検証します。
まず材料側からISO 513を読み、それから材種を選ぶ。
ISO 513の六つのカラーコードグループ — P（青）鋼、M（黄）ステンレス、K（赤）鋳鉄、N（緑）非鉄、S（茶）超合金、H（灰）硬化 — は、各被削材系統が工具に課す支配的な摩耗メカニズムをコード化しています。グループを特定し、摩耗モードを推し、次にそれに抵抗するよう作られた超硬材種とコーティングを選び、標準をクロスベンダー等価チャートではなく出発語彙として扱ってください。
