JP2001089826A - 耐摩耗性に優れた熱間工具鋼 - Google Patents
耐摩耗性に優れた熱間工具鋼Info
- Publication number
- JP2001089826A JP2001089826A JP26866499A JP26866499A JP2001089826A JP 2001089826 A JP2001089826 A JP 2001089826A JP 26866499 A JP26866499 A JP 26866499A JP 26866499 A JP26866499 A JP 26866499A JP 2001089826 A JP2001089826 A JP 2001089826A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- content
- tool steel
- bainite
- toughness
- machinability
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 重量％で、Ｃ ：０．４０〜０．６０
％、Ｓｉ：０．２０を超え、１．２０％以下、Ｍｎ：
０．２０〜１．５０％、Ｎｉ：１．００〜２．００％、
Ｃｒ：１．００〜２．７０％、Ｍｏ：０．３０〜２．０
０％、Ｖ ：０．１０％を超え、０．８０％未満、Ａ
ｌ：０．００５％以上、０．１０％未満、を含有し、残
部はＦｅおよび不可避的不純物で、不純物中のＰは０．
０１５％以下、Ｓは０．００５％以下、Ｎは０．０１５
％以下であり、焼入時の組織がマルテンサイト＋ベイナ
イトであって、かつ、前記組織におけるベイナイト量が
５〜８０％である耐摩耗性に優れた熱間工具鋼。 【効果】 被削性、靱性、高温強度の全てを完備し、熱
間鍛造、押し出し、ダイカストに用いられる金型やマン
ドレル等に使用した場合には、その製造費の削減、並び
に、工具寿命を延ばすことが可能である。
％、Ｓｉ：０．２０を超え、１．２０％以下、Ｍｎ：
０．２０〜１．５０％、Ｎｉ：１．００〜２．００％、
Ｃｒ：１．００〜２．７０％、Ｍｏ：０．３０〜２．０
０％、Ｖ ：０．１０％を超え、０．８０％未満、Ａ
ｌ：０．００５％以上、０．１０％未満、を含有し、残
部はＦｅおよび不可避的不純物で、不純物中のＰは０．
０１５％以下、Ｓは０．００５％以下、Ｎは０．０１５
％以下であり、焼入時の組織がマルテンサイト＋ベイナ
イトであって、かつ、前記組織におけるベイナイト量が
５〜８０％である耐摩耗性に優れた熱間工具鋼。 【効果】 被削性、靱性、高温強度の全てを完備し、熱
間鍛造、押し出し、ダイカストに用いられる金型やマン
ドレル等に使用した場合には、その製造費の削減、並び
に、工具寿命を延ばすことが可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間鍛造用金型、
押し出し型、ダイカスト金型等に使用される被削性と工
具寿命に優れた熱間工具鋼に関するものである。
押し出し型、ダイカスト金型等に使用される被削性と工
具寿命に優れた熱間工具鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱間での鍛造、押し出し、ダイカスト等
の金型に使用される工具鋼は、金型の寿命を向上させる
ために高温強度や靱性の改善以外に、金型作製時におけ
る加工時間の短縮や切削工具寿命の延命等を図るための
被削性の向上も必要となる。
の金型に使用される工具鋼は、金型の寿命を向上させる
ために高温強度や靱性の改善以外に、金型作製時におけ
る加工時間の短縮や切削工具寿命の延命等を図るための
被削性の向上も必要となる。
【０００３】合金工具鋼鋼材としては、ＪＩＳ Ｇ ４
４０４に多種類のものが規定されているが、中でも５Ｃ
ｒーＭｏーＶ系のＳＫＤ６１やＳＫＤ６２等、３Ｃｒー
３Ｍｏ−Ｖ系のＳＫＤ７、及び、ＮｉーＣｒーＭｏーＶ
系のＳＫＴ３やＳＫＴ４等、が熱間工具用として多用さ
れている。しかしながら、これらの合金工具鋼鋼材で
は、前記した熱間工具鋼に要求される特性を満足するこ
とは不可能である。
４０４に多種類のものが規定されているが、中でも５Ｃ
ｒーＭｏーＶ系のＳＫＤ６１やＳＫＤ６２等、３Ｃｒー
３Ｍｏ−Ｖ系のＳＫＤ７、及び、ＮｉーＣｒーＭｏーＶ
系のＳＫＴ３やＳＫＴ４等、が熱間工具用として多用さ
れている。しかしながら、これらの合金工具鋼鋼材で
は、前記した熱間工具鋼に要求される特性を満足するこ
とは不可能である。
【０００４】このような状況に対して、快削元素を添加
して被削性を高めようとする技術がいくつか提案されて
いる。例えば特開平９ー２１７１４７号では、Ｓ、Ｔｅ
を非金属介在物として鋼中に介在させることによって、
切削加工時に応力集中源として作用させ、切削抵抗の低
下並びに切削屑の破砕性を高めることにより、被削性を
向上させるものが提案されている。また、特開平４ー３
５８０４０号では、被削性の低下の原因となる炭化物量
を低減させるものが提案されている。
して被削性を高めようとする技術がいくつか提案されて
いる。例えば特開平９ー２１７１４７号では、Ｓ、Ｔｅ
を非金属介在物として鋼中に介在させることによって、
切削加工時に応力集中源として作用させ、切削抵抗の低
下並びに切削屑の破砕性を高めることにより、被削性を
向上させるものが提案されている。また、特開平４ー３
５８０４０号では、被削性の低下の原因となる炭化物量
を低減させるものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
９ー２１７１４７号で提案された熱間工具鋼では、ある
程度の被削性の向上は認められるものの、Ｓ、Ｔｅの非
金属介在物が靱性や高温強度の低下を招くという欠点が
ある。また、特開平４ー３５８０４０号で提案された熱
間工具鋼では、炭化物量の低下に伴って高温強度が低下
し、工具寿命を低下させるという欠点がある。すなわ
ち、現状の技術においては、被削性と靱性、高温強度を
全て満足する熱間工具鋼を得ることは非常に困難であっ
た。
９ー２１７１４７号で提案された熱間工具鋼では、ある
程度の被削性の向上は認められるものの、Ｓ、Ｔｅの非
金属介在物が靱性や高温強度の低下を招くという欠点が
ある。また、特開平４ー３５８０４０号で提案された熱
間工具鋼では、炭化物量の低下に伴って高温強度が低下
し、工具寿命を低下させるという欠点がある。すなわ
ち、現状の技術においては、被削性と靱性、高温強度を
全て満足する熱間工具鋼を得ることは非常に困難であっ
た。
【０００６】本発明は、上記した課題に鑑みてなされた
ものであり、被削性に優れ、工具寿命の延命を可能とす
る熱間工具鋼を提供することを目的としている。
ものであり、被削性に優れ、工具寿命の延命を可能とす
る熱間工具鋼を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る耐摩耗性に優れた熱間工具鋼で
は、焼入時の組織がマルテンサイト＋ベイナイトであ
り、かつ、前記組織におけるベイナイト量が５〜８０％
であることとしている。そして、このようにすること
で、高温強度と靱性の相反する特性を兼ね備えさせるこ
とができる。
ために、本発明に係る耐摩耗性に優れた熱間工具鋼で
は、焼入時の組織がマルテンサイト＋ベイナイトであ
り、かつ、前記組織におけるベイナイト量が５〜８０％
であることとしている。そして、このようにすること
で、高温強度と靱性の相反する特性を兼ね備えさせるこ
とができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】上記した目的を達成するために、
本発明者らは、熱間工具鋼の特性に及ぼす合金元素につ
いて種々の検討を行い、以下の事柄を知見した。
本発明者らは、熱間工具鋼の特性に及ぼす合金元素につ
いて種々の検討を行い、以下の事柄を知見した。
【０００９】靱性 靱性に及ぼすＳｉ含有量と焼入組織の影響を図１に示
す。図１は後述する実施例における鋼種Ｎｏ．１〜１８
を用いて、靱性（破壊靱性値）に及ぼすＳｉ含有量並び
に焼入組織の影響を示した図であるが、この図１より、
明らかなように、焼入時の組織がマルテンサイトの場合
（図１中の●印）の靱性は、一般に報告されているよう
に、Ｓｉ含有量の低減により改善され、Ｓｉ含有量が
１．２重量％でも熱間工具鋼として必要な２５０ｋｇｆ
／ｍｍ2 以上の靱性値が得られることが判る。
す。図１は後述する実施例における鋼種Ｎｏ．１〜１８
を用いて、靱性（破壊靱性値）に及ぼすＳｉ含有量並び
に焼入組織の影響を示した図であるが、この図１より、
明らかなように、焼入時の組織がマルテンサイトの場合
（図１中の●印）の靱性は、一般に報告されているよう
に、Ｓｉ含有量の低減により改善され、Ｓｉ含有量が
１．２重量％でも熱間工具鋼として必要な２５０ｋｇｆ
／ｍｍ2 以上の靱性値が得られることが判る。
【００１０】また、マルテンサイト＋ベイナイトの場合
（図１中の■印）の靱性は、マルテンサイト単独の場合
と比較して低くなるものの、Ｓｉ含有量の依存性はマル
テンサイト単独の場合よりも弱くなっている。そして、
全てがベイナイトの場合（図１中の▲印）には、熱間工
具鋼として必要な靱性値は、Ｓｉ含有量に係わらず必要
な値よりも低いものの、Ｓｉ含有量の依存性が全くなく
なることを、本発明者らは今回の検討で初めて見出し
た。
（図１中の■印）の靱性は、マルテンサイト単独の場合
と比較して低くなるものの、Ｓｉ含有量の依存性はマル
テンサイト単独の場合よりも弱くなっている。そして、
全てがベイナイトの場合（図１中の▲印）には、熱間工
具鋼として必要な靱性値は、Ｓｉ含有量に係わらず必要
な値よりも低いものの、Ｓｉ含有量の依存性が全くなく
なることを、本発明者らは今回の検討で初めて見出し
た。
【００１１】高温強度 高温強度に及ぼすＳｉ含有量と焼入時の組織の影響を図
２に示す。図２は後述する実施例における鋼種Ｎｏ．１
〜１８を用いて、高温強度（６００℃の０．２％耐力）
に及ぼすＳｉ含有量並びに焼入組織の影響を示した図で
あるが、この図２より、高温強度も靱性と同様にＳｉ含
有量の増加に伴って低下し、焼入時の組織は、マルテン
サイト単独の場合（図２中の●印）と比較してマルテン
サイト＋ベイナイトの場合（図２中の■印）に、さら
に、ベイナイト単独の場合（図２中の▲印）に高温強度
に優れることを、本発明者らは今回の検討で初めて見出
した。
２に示す。図２は後述する実施例における鋼種Ｎｏ．１
〜１８を用いて、高温強度（６００℃の０．２％耐力）
に及ぼすＳｉ含有量並びに焼入組織の影響を示した図で
あるが、この図２より、高温強度も靱性と同様にＳｉ含
有量の増加に伴って低下し、焼入時の組織は、マルテン
サイト単独の場合（図２中の●印）と比較してマルテン
サイト＋ベイナイトの場合（図２中の■印）に、さら
に、ベイナイト単独の場合（図２中の▲印）に高温強度
に優れることを、本発明者らは今回の検討で初めて見出
した。
【００１２】被削性 被削性に及ぼすＳｉ含有量と焼入時の組織の影響を図３
に示す。図３は後述する実施例における鋼種Ｎｏ．１〜
１８を用いて、被削性（切削工具の寿命に至るまでの切
削長）に及ぼすＳｉ含有量並びに焼入組織の影響を示し
た図であるが、この図３より、被削性の向上にはＳｉ含
有量が０．２重量％以上でないと効果が得られないこと
が判る。さらに、焼入時における組織（図３中の●印：
マルテンサイト単独の場合、■印：マルテンサイト＋ベ
イナイトの場合、▲印：ベイナイト単独の場合）の依存
性が無いことも判る。また、硬さの依存性もないことが
判っていることから、被削性の向上には、Ｓｉ含有量の
増加が最も有効であることが判明した。
に示す。図３は後述する実施例における鋼種Ｎｏ．１〜
１８を用いて、被削性（切削工具の寿命に至るまでの切
削長）に及ぼすＳｉ含有量並びに焼入組織の影響を示し
た図であるが、この図３より、被削性の向上にはＳｉ含
有量が０．２重量％以上でないと効果が得られないこと
が判る。さらに、焼入時における組織（図３中の●印：
マルテンサイト単独の場合、■印：マルテンサイト＋ベ
イナイトの場合、▲印：ベイナイト単独の場合）の依存
性が無いことも判る。また、硬さの依存性もないことが
判っていることから、被削性の向上には、Ｓｉ含有量の
増加が最も有効であることが判明した。
【００１３】上記した〜の知見より、Ｓｉ含有量を
増加させることは被削性の向上に最も有効である反面、
靱性の低下を招くだけでなく高温強度も低下させるこ
と、及び、Ｓｉ含有量を増加させてもベイナイト組織を
有するようにすることで、高温強度の低下を抑えること
ができるようになることが判る。
増加させることは被削性の向上に最も有効である反面、
靱性の低下を招くだけでなく高温強度も低下させるこ
と、及び、Ｓｉ含有量を増加させてもベイナイト組織を
有するようにすることで、高温強度の低下を抑えること
ができるようになることが判る。
【００１４】また、上記したの知見、すなわち、ベ
イナイト率の増加に伴って靱性が低下し、高温強度が上
昇する理由は、ベイナイトとマルテンサイトから析出す
る炭化物の形態に依存していることによると考えられ
る。つまり、焼き戻し後のベイナイトは、マルテンサイ
トと比較すると、粗大な炭化物が析出するために靱性が
低下し、また、Ｍｏ2 Ｃが微細析出するために高温強度
が上昇するからと考えられる。
イナイト率の増加に伴って靱性が低下し、高温強度が上
昇する理由は、ベイナイトとマルテンサイトから析出す
る炭化物の形態に依存していることによると考えられ
る。つまり、焼き戻し後のベイナイトは、マルテンサイ
トと比較すると、粗大な炭化物が析出するために靱性が
低下し、また、Ｍｏ2 Ｃが微細析出するために高温強度
が上昇するからと考えられる。
【００１５】本発明に係る熱間工具鋼は、上記した本発
明者らの知見に基づき、高温強度と靱性の相反する特性
を兼ね備えさせたものであり、熱間工具鋼に必要な成分
を含有し、焼入時の組織がマルテンサイト＋ベイナイト
であり、かつ、前記組織におけるベイナイト量が５〜８
０％であることを要旨とする耐摩耗性に優れた熱間工具
鋼である。
明者らの知見に基づき、高温強度と靱性の相反する特性
を兼ね備えさせたものであり、熱間工具鋼に必要な成分
を含有し、焼入時の組織がマルテンサイト＋ベイナイト
であり、かつ、前記組織におけるベイナイト量が５〜８
０％であることを要旨とする耐摩耗性に優れた熱間工具
鋼である。
【００１６】また、第２の本発明に係る耐摩耗性に優れ
た熱間工具鋼は、上記した知見に加え、被削性を維持し
高温強度、靱性の全てに優れる成分系を調査した結果に
基づいて成されたものであり、重量％で、Ｃ：０．４０
〜０．６０％、Ｓｉ：０．２０を超え、１．２０％以
下、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、Ｎｉ：１．００〜
２．００％、Ｃｒ：１．００〜２．７０％、Ｍｏ：０．
３０〜２．００％、Ｖ：０．１０％を超え、０．８０％
未満、Ａｌ：０．００５％以上、０．１０％未満、を含
有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物で、この不可避
的不純物中のＰは０．０１５％以下、Ｓは０．００５％
以下、Ｎは０．０１５％以下であり、焼入時の組織がマ
ルテンサイト＋ベイナイトであって、かつ、前記組織に
おけるベイナイト量が５〜８０％であることを要旨とす
る耐摩耗性に優れた熱間工具鋼である。
た熱間工具鋼は、上記した知見に加え、被削性を維持し
高温強度、靱性の全てに優れる成分系を調査した結果に
基づいて成されたものであり、重量％で、Ｃ：０．４０
〜０．６０％、Ｓｉ：０．２０を超え、１．２０％以
下、Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、Ｎｉ：１．００〜
２．００％、Ｃｒ：１．００〜２．７０％、Ｍｏ：０．
３０〜２．００％、Ｖ：０．１０％を超え、０．８０％
未満、Ａｌ：０．００５％以上、０．１０％未満、を含
有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物で、この不可避
的不純物中のＰは０．０１５％以下、Ｓは０．００５％
以下、Ｎは０．０１５％以下であり、焼入時の組織がマ
ルテンサイト＋ベイナイトであって、かつ、前記組織に
おけるベイナイト量が５〜８０％であることを要旨とす
る耐摩耗性に優れた熱間工具鋼である。
【００１７】以下に、本発明に係る耐摩耗性に優れた熱
間工具鋼における化学成分を限定する理由について説明
する。 Ｃ：Ｃは鋼の焼入性を高め、靱性を向上させ、焼き戻し
時に炭窒化物として二次析出して高温強度を向上させる
作用を有する。しかし、その含有量が０．４０％未満で
は添加効果が乏しく、０．６０％を超えて含有させる
と、被削性の低下を引き起こすため、本発明では望まし
くはその含有量を０．４０〜０．６０％とした。
間工具鋼における化学成分を限定する理由について説明
する。 Ｃ：Ｃは鋼の焼入性を高め、靱性を向上させ、焼き戻し
時に炭窒化物として二次析出して高温強度を向上させる
作用を有する。しかし、その含有量が０．４０％未満で
は添加効果が乏しく、０．６０％を超えて含有させる
と、被削性の低下を引き起こすため、本発明では望まし
くはその含有量を０．４０〜０．６０％とした。
【００１８】Ｓｉ：Ｓｉは鋼の被削性を向上する作用を
有する（図１参照）。しかし、その含有量が０．２０％
以下では添加効果に乏しく、１．２０％を超えると靱性
（図２参照）及び高温強度（図３参照）を低下させ、熱
間工具寿命の低下を引き起こす。そこで、本発明では望
ましくはその含有量を０．２０％を超え、１．２０％以
下とした。
有する（図１参照）。しかし、その含有量が０．２０％
以下では添加効果に乏しく、１．２０％を超えると靱性
（図２参照）及び高温強度（図３参照）を低下させ、熱
間工具寿命の低下を引き起こす。そこで、本発明では望
ましくはその含有量を０．２０％を超え、１．２０％以
下とした。
【００１９】Ｍｎ：Ｍｎは鋼の焼入性を向上させて靱性
を高めるのに有効な元素である。しかし、その含有量が
０．２０％未満では添加効果が得られず、１．５０％を
超えると偏析が生じて靱性、強度の低下を招くようにな
るので、本発明では望ましくはその含有量を０．２０〜
１．５０％とした。
を高めるのに有効な元素である。しかし、その含有量が
０．２０％未満では添加効果が得られず、１．５０％を
超えると偏析が生じて靱性、強度の低下を招くようにな
るので、本発明では望ましくはその含有量を０．２０〜
１．５０％とした。
【００２０】Ｎｉ：ＮｉもＭｎと同様に焼入性を向上さ
せて靱性を改善するのに有効な元素であるが、その含有
量が１．００％未満ではその効果が乏しく、２．００％
を超えると変態点を下げて高温強度の低下を招く。従っ
て、本発明では望ましくはその含有量を１．００〜２．
００％とした。
せて靱性を改善するのに有効な元素であるが、その含有
量が１．００％未満ではその効果が乏しく、２．００％
を超えると変態点を下げて高温強度の低下を招く。従っ
て、本発明では望ましくはその含有量を１．００〜２．
００％とした。
【００２１】Ｃｒ：Ｃｒは靱性、耐摩耗性の向上に有効
な元素であるが、その含有量が１．００％未満では十分
な効果が得られず、２．７０％を超えると高温強度の低
下を招くようになるので、本発明では望ましくはその含
有量を１．００〜２．７０％とした。
な元素であるが、その含有量が１．００％未満では十分
な効果が得られず、２．７０％を超えると高温強度の低
下を招くようになるので、本発明では望ましくはその含
有量を１．００〜２．７０％とした。
【００２２】Ｍｏ：Ｍｏは鋼の焼入性と焼き戻し軟化抵
抗を向上させて、靱性と高温強度を高める作用を有す
る。しかし、その含有量が０．３０％未満では添加効果
が得られない。一方、２．００％を超えると被削性、靱
性が低下する。従って、本発明では望ましくはその含有
量を０．３０〜２．００％とした。
抗を向上させて、靱性と高温強度を高める作用を有す
る。しかし、その含有量が０．３０％未満では添加効果
が得られない。一方、２．００％を超えると被削性、靱
性が低下する。従って、本発明では望ましくはその含有
量を０．３０〜２．００％とした。
【００２３】Ｖ：Ｖは高温強度を高めるのに必要な元素
である。Ｖの含有量が０．１０％以下であるとその効果
が乏しく、０．８％以上では被削性と靱性を悪化させ
る。そこで、本発明では望ましくはその含有量を０．１
０％を超え、０．８０％未満とした。
である。Ｖの含有量が０．１０％以下であるとその効果
が乏しく、０．８％以上では被削性と靱性を悪化させ
る。そこで、本発明では望ましくはその含有量を０．１
０％を超え、０．８０％未満とした。
【００２４】Ａｌ：Ａｌは鋼の脱酸の安定化及び均質化
を図るのに有効な元素であり、その含有量が０．００５
％未満ではその効果を得ることができない。また、０．
１０％以上では被削性の低下や鋼中の地きずの原因とな
る。そのため、本発明では望ましくはその含有量を０．
００５％以上、０．１０％未満とした。
を図るのに有効な元素であり、その含有量が０．００５
％未満ではその効果を得ることができない。また、０．
１０％以上では被削性の低下や鋼中の地きずの原因とな
る。そのため、本発明では望ましくはその含有量を０．
００５％以上、０．１０％未満とした。
【００２５】本発明に係る熱間工具鋼では、不純物元素
としてのＰ，Ｓ及びＮの含有量を、望ましくはそれぞれ
下記の通り規制する。 Ｐ：Ｐは含有量が多いと偏析が大きくなり、靱性の低下
や熱亀裂の発生を助長するので、その含有量は可能な限
り少ないことが望ましい。そこで、本発明では望ましく
はその含有量を０．０１５％以下に限定した。
としてのＰ，Ｓ及びＮの含有量を、望ましくはそれぞれ
下記の通り規制する。 Ｐ：Ｐは含有量が多いと偏析が大きくなり、靱性の低下
や熱亀裂の発生を助長するので、その含有量は可能な限
り少ないことが望ましい。そこで、本発明では望ましく
はその含有量を０．０１５％以下に限定した。
【００２６】Ｓ：Ｓは硫化物を形成し、被削性を向上さ
せるが、靱性を低下させるので、含有量は可能な限り少
ないことが望ましい。そこで、本発明では望ましくはそ
の含有量を０．００５％以下に限定した。
せるが、靱性を低下させるので、含有量は可能な限り少
ないことが望ましい。そこで、本発明では望ましくはそ
の含有量を０．００５％以下に限定した。
【００２７】Ｎ：ＮはＶと窒化物を形成して焼入加熱時
の固溶Ｖ量を減少させる。固溶Ｖ量が少ないと焼き戻し
時に二次析出するＶ炭窒化物の量が減少し、高温強度が
低下する。そこで、本発明では望ましくはその含有量を
０．０１５％以下に限定した。
の固溶Ｖ量を減少させる。固溶Ｖ量が少ないと焼き戻し
時に二次析出するＶ炭窒化物の量が減少し、高温強度が
低下する。そこで、本発明では望ましくはその含有量を
０．０１５％以下に限定した。
【００２８】焼入組織：焼入組織のベイナイト率は、厚
さ１０ｍｍの素材を焼入れした際に、水冷した場合の素
材の硬さをＨ１、室温まで２０時間かけて冷却した場合
の素材の硬さをＨ２とし、実際に熱処理をしたときの素
材の硬さをＨとしたとき、次式により算出される。な
お、硬さはビッカース硬さで表示する。 ベイナイト率（％）＝１００−｛（Ｈ−Ｈ２）／（Ｈ１
−Ｈ２）｝×１００
さ１０ｍｍの素材を焼入れした際に、水冷した場合の素
材の硬さをＨ１、室温まで２０時間かけて冷却した場合
の素材の硬さをＨ２とし、実際に熱処理をしたときの素
材の硬さをＨとしたとき、次式により算出される。な
お、硬さはビッカース硬さで表示する。 ベイナイト率（％）＝１００−｛（Ｈ−Ｈ２）／（Ｈ１
−Ｈ２）｝×１００
【００２９】本発明者らの実験によれば、ベイナイト率
が０（１００％マルテンサイト）〜４％の場合には、高
温強度の向上には不十分であり、ベイナイト率が８０％
を超える場合は靱性が低下する。そこで、本発明ではベ
イナイト率を５〜８０％のマルテンサイト＋ベイナイト
混合組織に限定した。
が０（１００％マルテンサイト）〜４％の場合には、高
温強度の向上には不十分であり、ベイナイト率が８０％
を超える場合は靱性が低下する。そこで、本発明ではベ
イナイト率を５〜８０％のマルテンサイト＋ベイナイト
混合組織に限定した。
【００３０】
【実施例】本発明に係る熱間工具鋼の効果を実施例に基
づいて説明する。下記表１に示す化学組成を有する本発
明鋼（Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１２（請求項１及び２）及びＮ
ｏ．４１〜Ｎｏ．４３（請求項１））、並びに、＊印を
付した部分が本発明の請求項１で規定するベイナイト率
及び本発明の請求項２で規定する成分範囲から外れた比
較鋼（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６及びＮｏ．１３〜Ｎｏ．４
０、このうちＮｏ．３９はＪＩＳ ＳＴＫ４、Ｎｏ．４
０はＪＩＳ ＳＫＤ６１）を、電気炉で溶製して得た鋼
塊を分塊し、鍛錬比５以上で鍛造した後、８００〜８５
０℃で焼鈍をした。
づいて説明する。下記表１に示す化学組成を有する本発
明鋼（Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１２（請求項１及び２）及びＮ
ｏ．４１〜Ｎｏ．４３（請求項１））、並びに、＊印を
付した部分が本発明の請求項１で規定するベイナイト率
及び本発明の請求項２で規定する成分範囲から外れた比
較鋼（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６及びＮｏ．１３〜Ｎｏ．４
０、このうちＮｏ．３９はＪＩＳ ＳＴＫ４、Ｎｏ．４
０はＪＩＳ ＳＫＤ６１）を、電気炉で溶製して得た鋼
塊を分塊し、鍛錬比５以上で鍛造した後、８００〜８５
０℃で焼鈍をした。
【００３１】焼入組織を変化させるために、厚さを１０
〜８００ｍｍにし、９００〜１０５０℃から水冷、油
冷、炉冷により焼入を実施した。そして、引き続き、焼
き戻しを５５０〜６４０℃で行い、硬さＨＳ５５〜６０
に調整して金型を製造し、そして下記の各種試験を実施
した。
〜８００ｍｍにし、９００〜１０５０℃から水冷、油
冷、炉冷により焼入を実施した。そして、引き続き、焼
き戻しを５５０〜６４０℃で行い、硬さＨＳ５５〜６０
に調整して金型を製造し、そして下記の各種試験を実施
した。
【００３２】被削性試験は、フライス加工( 工具材質：
ＰＶＤコーテッド超硬（Ｋ２０）、切削条件：Ｖ＝５０
ｍ／ｍｉｎ、ｆ＝０．１８ｍｍ／刃、ｄ＝３．０ｍｍ）
により切削工具寿命までの切削長を測定した。
ＰＶＤコーテッド超硬（Ｋ２０）、切削条件：Ｖ＝５０
ｍ／ｍｉｎ、ｆ＝０．１８ｍｍ／刃、ｄ＝３．０ｍｍ）
により切削工具寿命までの切削長を測定した。
【００３３】高温強度試験は、ＪＩＳ １４Ａ号試験片
（直径Ｄ＝６ｍｍ）にてＪＩＳ Ｇ０５６７に準拠し、
６００℃の試験温度で行い、０．２％耐力を測定した。
破壊靱性試験はＡＳＴＭ Ｅ３９９−８３に準じて測定
した。
（直径Ｄ＝６ｍｍ）にてＪＩＳ Ｇ０５６７に準拠し、
６００℃の試験温度で行い、０．２％耐力を測定した。
破壊靱性試験はＡＳＴＭ Ｅ３９９−８３に準じて測定
した。
【００３４】経験的に切削長が１ｍ以上で被削性に優
れ、破壊靱性値が２５０ｋｇｆ／ｍｍ 2/3 以上、かつ、
６００℃の０．２％耐力が５５ｋｇｆ／ｍｍ2 以上のと
き工具寿命が優れることが判っている。
れ、破壊靱性値が２５０ｋｇｆ／ｍｍ 2/3 以上、かつ、
６００℃の０．２％耐力が５５ｋｇｆ／ｍｍ2 以上のと
き工具寿命が優れることが判っている。
【００３５】下記表１に示される本発明鋼は、下記表２
に示すように、切削長、破壊靱性値、６００℃の０．２
％耐力の全てが所定値を満足し、比較鋼と比較して優れ
ていることが判る。被削性向上にはＳｉ含有量の増加が
最も有効であるが、これまではＳｉ含有量の増加によ
り、高温強度の低下を伴っていたものが、本発明鋼で
は、焼入組織をベイナイト率が５〜８０％のマルテンサ
イト＋ベイナイト混合組織にすることにより、Ｓｉによ
る高温強度低下分を補うことができた。また、その他成
分により靱性の低下も抑えることができた。本発明鋼を
熱間鍛造金型として評価した例を下記表３に示している
が、いずれも比較鋼よりも寿命が長いことが判る。
に示すように、切削長、破壊靱性値、６００℃の０．２
％耐力の全てが所定値を満足し、比較鋼と比較して優れ
ていることが判る。被削性向上にはＳｉ含有量の増加が
最も有効であるが、これまではＳｉ含有量の増加によ
り、高温強度の低下を伴っていたものが、本発明鋼で
は、焼入組織をベイナイト率が５〜８０％のマルテンサ
イト＋ベイナイト混合組織にすることにより、Ｓｉによ
る高温強度低下分を補うことができた。また、その他成
分により靱性の低下も抑えることができた。本発明鋼を
熱間鍛造金型として評価した例を下記表３に示している
が、いずれも比較鋼よりも寿命が長いことが判る。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】
【表３】
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る熱間
工具鋼は従来技術では成しえなかった被削性、靱性、高
温強度の全てを完備し、熱間鍛造、押し出し、ダイカス
トに用いられる金型やマンドレル等に使用した場合に
は、その製造費の削減、並びに、工具寿命を延ばすこと
が可能で、産業上の効果は非常に大きい。
工具鋼は従来技術では成しえなかった被削性、靱性、高
温強度の全てを完備し、熱間鍛造、押し出し、ダイカス
トに用いられる金型やマンドレル等に使用した場合に
は、その製造費の削減、並びに、工具寿命を延ばすこと
が可能で、産業上の効果は非常に大きい。
【図１】靱性（破壊靱性値）に及ぼすＳｉ含有量ならび
に焼入組織の影響を示す図である。
に焼入組織の影響を示す図である。
【図２】高温強度（６００℃の０．２％耐力）に及ぼす
Ｓｉ含有量ならびに焼入組織の影響を示す図である。
Ｓｉ含有量ならびに焼入組織の影響を示す図である。
【図３】被削性（切削工具の寿命に至るまでの切削長）
に及ぼすＳｉ含有量ならびに焼入組織の影響を示す図で
ある。
に及ぼすＳｉ含有量ならびに焼入組織の影響を示す図で
ある。
フロントページの続き (72)発明者 岡田 康孝 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 近藤 邦夫 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 熱間工具鋼に必要な成分を含有し、焼入
時の組織がマルテンサイト＋ベイナイトであり、かつ、
前記組織におけるベイナイト量が５〜８０％であること
を特徴とする耐摩耗性に優れた熱間工具鋼。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．４０〜０．６０％、 Ｓｉ：０．２０を超え、１．２０％以下、 Ｍｎ：０．２０〜１．５０％、 Ｎｉ：１．００〜２．００％、 Ｃｒ：１．００〜２．７０％、 Ｍｏ：０．３０〜２．００％、 Ｖ ：０．１０％を超え、０．８０％未満、 Ａｌ：０．００５％以上、０．１０％未満、 を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物で、この不
可避的不純物中のＰは０．０１５％以下、Ｓは０．００
５％以下、Ｎは０．０１５％以下であることを特徴とす
る請求項１記載の耐摩耗性に優れた熱間工具鋼。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26866499A JP4186340B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 耐摩耗性に優れた熱間工具鋼 |
| US09/664,766 US6478898B1 (en) | 1999-09-22 | 2000-09-19 | Method of producing tool steels |
| EP00308357A EP1087030B9 (en) | 1999-09-22 | 2000-09-22 | Method of producing tool steel and tool |
| DE60021670T DE60021670T2 (de) | 1999-09-22 | 2000-09-22 | Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugstahles sowie Werkzeug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26866499A JP4186340B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 耐摩耗性に優れた熱間工具鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001089826A true JP2001089826A (ja) | 2001-04-03 |
| JP4186340B2 JP4186340B2 (ja) | 2008-11-26 |
Family
ID=17461695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26866499A Expired - Fee Related JP4186340B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 耐摩耗性に優れた熱間工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4186340B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011517729A (ja) * | 2008-03-18 | 2011-06-16 | ウッデホルムス アーベー | 鋼、鋼ブランクの製造方法、およびこの鋼製の部品を製造する方法 |
| JP2011195917A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 靱性に優れた熱間工具鋼 |
| CN105483502A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-13 | 浙江腾龙精线有限公司 | 一种弹簧线的生产方法 |
| CN109266965A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-25 | 宁波钢铁有限公司 | 一种热轧钢带及其制备和应用 |
| JP2019505674A (ja) * | 2015-12-24 | 2019-02-28 | ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. | 構造、機械、工具応用のための長期耐用性高機能鋼鉄 |
| CN110656294A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-07 | 宝钢轧辊科技有限责任公司 | 镀锡光整机专用工作辊及其制造方法 |
| CN113621876A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-11-09 | 中航上大高温合金材料股份有限公司 | 一种高性能热作模具钢的制造方法 |
| CN114717389A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-08 | 燕山大学 | 一种耐磨低温贝氏体热作模具钢及其制备方法 |
| CN115386690A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-25 | 阳江合金材料实验室 | 一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法及不锈钢 |
| WO2023167226A1 (ja) * | 2022-03-02 | 2023-09-07 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 熱間加工用合金工具鋼 |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP26866499A patent/JP4186340B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011517729A (ja) * | 2008-03-18 | 2011-06-16 | ウッデホルムス アーベー | 鋼、鋼ブランクの製造方法、およびこの鋼製の部品を製造する方法 |
| US8562761B2 (en) | 2008-03-18 | 2013-10-22 | Uddeholms Ab | Steel |
| KR101612087B1 (ko) * | 2008-03-18 | 2016-04-12 | 우데홀름스 악티에보라그 | 스틸, 스틸 블랭크의 제조 방법 및 스틸의 성분의 제조 방법 |
| JP2011195917A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 靱性に優れた熱間工具鋼 |
| CN105483502A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-13 | 浙江腾龙精线有限公司 | 一种弹簧线的生产方法 |
| JP2019505674A (ja) * | 2015-12-24 | 2019-02-28 | ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. | 構造、機械、工具応用のための長期耐用性高機能鋼鉄 |
| CN109266965A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-01-25 | 宁波钢铁有限公司 | 一种热轧钢带及其制备和应用 |
| CN110656294A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-07 | 宝钢轧辊科技有限责任公司 | 镀锡光整机专用工作辊及其制造方法 |
| CN110656294B (zh) * | 2019-10-31 | 2021-08-03 | 宝钢轧辊科技有限责任公司 | 镀锡光整机专用工作辊及其制造方法 |
| CN113621876A (zh) * | 2021-06-02 | 2021-11-09 | 中航上大高温合金材料股份有限公司 | 一种高性能热作模具钢的制造方法 |
| WO2023167226A1 (ja) * | 2022-03-02 | 2023-09-07 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 熱間加工用合金工具鋼 |
| JP2023127721A (ja) * | 2022-03-02 | 2023-09-14 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 熱間加工用合金工具鋼 |
| CN114717389A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-08 | 燕山大学 | 一种耐磨低温贝氏体热作模具钢及其制备方法 |
| CN114717389B (zh) * | 2022-04-18 | 2023-09-22 | 燕山大学 | 一种耐磨低温贝氏体热作模具钢及其制备方法 |
| CN115386690A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-25 | 阳江合金材料实验室 | 一种用于制备硬度提高的7Cr17MoV不锈钢的方法及不锈钢 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4186340B2 (ja) | 2008-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2014294080B2 (en) | High-strength steel material for oil well and oil well pipes | |
| EP3202938B1 (en) | High-strength steel material for oil wells, and oil well pipe | |
| WO2009154235A1 (ja) | 熱処理用鋼 | |
| JP5076683B2 (ja) | 高靭性高速度工具鋼 | |
| JP4590012B2 (ja) | 高温耐摩耗性および曲げ加工性に優れる耐摩耗鋼板およびその製造方法 | |
| EP1087030B1 (en) | Method of producing tool steel and tool | |
| JP5929963B2 (ja) | 鋼の焼入方法 | |
| JP2001073066A (ja) | 高温強度と靱性に優れた低Ｃｒフェライト系耐熱鋼およびその製造方法 | |
| WO2008032816A1 (fr) | Acier à outils pour formage à chaud présentant d'excellentes qualités de rigidité et de résistance à des températures élevées, et son procédé de production | |
| JP6798557B2 (ja) | 鋼 | |
| JP2001089826A (ja) | 耐摩耗性に優れた熱間工具鋼 | |
| JP4123618B2 (ja) | 高温強度と靱性に優れた熱間工具鋼 | |
| JP5351528B2 (ja) | 冷間金型用鋼および金型 | |
| KR100368540B1 (ko) | 인성 및 강도가 우수한 열간·온간 겸용 저합금고속도공구강 및 그의 제조방법 | |
| JP2001158937A (ja) | 熱間加工用工具鋼とその製造方法および熱間加工用工具の製造方法 | |
| CN110819901A (zh) | 一种高强度制动盘螺栓用钢及其热处理工艺 | |
| JP3780690B2 (ja) | 被削性および工具寿命に優れた熱間工具鋼 | |
| JP3256184B2 (ja) | 超快削鋼棒線材及び部品の製造方法並びにそれらによる超快削鋼棒線材及び部品 | |
| JPH05179378A (ja) | 室温および高温強度に優れたＮｉ基合金 | |
| JP3191008B2 (ja) | 熱間工具鋼 | |
| JPH10251757A (ja) | 成形性にすぐれた高炭素薄鋼板の製造方法 | |
| JPH09165649A (ja) | 高温強度及び破壊靭性に優れた熱間工具鋼 | |
| JP2002060907A (ja) | 熱間プレス金敷用鋼および鋳鋼 | |
| JP7141944B2 (ja) | 非調質鍛造部品および非調質鍛造用鋼 | |
| JP2004315840A (ja) | 被削性に優れた冷間工具鋼及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060420 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080430 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080527 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080708 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080819 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080901 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919 Year of fee payment: 5 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919 Year of fee payment: 5 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |