JP2001131634A - 冷間工具鋼の製造方法 - Google Patents
冷間工具鋼の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷間工具鋼の硬さを維持したまま、鋼に含ま
れている残留オーステナイトを安定させて、マルテンサ
イトへの変態の進行に伴う寸法・形状の経年変化を解消
するとともに、靭性とくに破壊靭性値を高め、高速の負
荷がかかったときの割れに対する感受性が改善された冷
間工具鋼を提供すること。 【解決手段】 重量でＣ：０．４〜２．０％、Ｓｉ：
２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｖ：３．０％以下
およびＣｒ：４．０〜２０．０％に加えて、Ｍｏ：５．
０％以下、Ｗ：３．０％以下、Ｎｂ：３．０％以下、Ｎ
ｉ：３．０％以下およびＣｏ：５．０％以下の１種また
は２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物
からなる合金組成の冷間工具鋼を材料とし、これを焼入
れ処理して、３〜５０体積％の残留オーステナイトが存
在する組織とした後、４５０〜６００℃の温度に加熱す
る焼戻し処理を少なくとも１回行なって、前記残留オー
ステナイトのうち３０〜９０％を分解させ、ついで１５
０〜５００℃の範囲であって前記焼戻し処理の温度より
少なくとも２０度低い温度に加熱する安定化処理を行な
う。
れている残留オーステナイトを安定させて、マルテンサ
イトへの変態の進行に伴う寸法・形状の経年変化を解消
するとともに、靭性とくに破壊靭性値を高め、高速の負
荷がかかったときの割れに対する感受性が改善された冷
間工具鋼を提供すること。 【解決手段】 重量でＣ：０．４〜２．０％、Ｓｉ：
２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｖ：３．０％以下
およびＣｒ：４．０〜２０．０％に加えて、Ｍｏ：５．
０％以下、Ｗ：３．０％以下、Ｎｂ：３．０％以下、Ｎ
ｉ：３．０％以下およびＣｏ：５．０％以下の１種また
は２種以上を含有し、残部がＦｅおよび不可避の不純物
からなる合金組成の冷間工具鋼を材料とし、これを焼入
れ処理して、３〜５０体積％の残留オーステナイトが存
在する組織とした後、４５０〜６００℃の温度に加熱す
る焼戻し処理を少なくとも１回行なって、前記残留オー
ステナイトのうち３０〜９０％を分解させ、ついで１５
０〜５００℃の範囲であって前記焼戻し処理の温度より
少なくとも２０度低い温度に加熱する安定化処理を行な
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷間工具鋼の製造方
法の改良に関し、残留オーステナイトを安定化して経年
に伴う形状変化を抑制するとともに靭性を高め、精密な
製品を加工することができる冷間工具の材料として有用
な工具鋼を提供する。
法の改良に関し、残留オーステナイトを安定化して経年
に伴う形状変化を抑制するとともに靭性を高め、精密な
製品を加工することができる冷間工具の材料として有用
な工具鋼を提供する。
【０００２】
【従来の技術】冷間成形の対象とする素材に難加工性の
ものが増えたり、製品に高い精度が求められたりする近
年の傾向に対処するため、成形用の工具の製造に当たっ
て、より高い焼戻し硬度が得られるよう、また、工具使
用中に表面温度が上昇しても、組織が安定に保てるよう
な焼戻し処理が選択される。
ものが増えたり、製品に高い精度が求められたりする近
年の傾向に対処するため、成形用の工具の製造に当たっ
て、より高い焼戻し硬度が得られるよう、また、工具使
用中に表面温度が上昇しても、組織が安定に保てるよう
な焼戻し処理が選択される。
【０００３】ところが、既知の熱処理において、高い硬
度が得られる熱処理条件では、高温焼入れによる焼入れ
時に残留するオーステナイトの量が増大し、その後の焼
戻しによっても、残留オーステナイトが完全には消滅し
ない場合が少なくない。焼戻しも、高硬度を得るため
に、焼戻し硬さがピークになる温度の近傍で行なわれる
ことが多い。そのような熱処理を施して製造された工具
を使用するときには、経年に伴う工具の変形が問題にな
る。よく知られているように、残留オーステナイトは室
温でマルテンサイトに変態する傾向があり、変態に伴っ
て体積が変化するため、工具の形状・寸法が変化する現
象がみられ、製品の精度が出ないとか、工具の取り付け
位置がずれるといった問題が生じる。
度が得られる熱処理条件では、高温焼入れによる焼入れ
時に残留するオーステナイトの量が増大し、その後の焼
戻しによっても、残留オーステナイトが完全には消滅し
ない場合が少なくない。焼戻しも、高硬度を得るため
に、焼戻し硬さがピークになる温度の近傍で行なわれる
ことが多い。そのような熱処理を施して製造された工具
を使用するときには、経年に伴う工具の変形が問題にな
る。よく知られているように、残留オーステナイトは室
温でマルテンサイトに変態する傾向があり、変態に伴っ
て体積が変化するため、工具の形状・寸法が変化する現
象がみられ、製品の精度が出ないとか、工具の取り付け
位置がずれるといった問題が生じる。
【０００４】こうした経年変化を避けるために、熱処理
後の材料をしばらく放置し、組織の変化を起させてから
工具に加工するという対策がとられることもあるが、経
年変化が半年以上続くため、十分な効果を得ようとする
と不相当に長い期間を要することになり、実際的とは言
えない。
後の材料をしばらく放置し、組織の変化を起させてから
工具に加工するという対策がとられることもあるが、経
年変化が半年以上続くため、十分な効果を得ようとする
と不相当に長い期間を要することになり、実際的とは言
えない。
【０００５】長期にわたる放置に代わる手段として採用
されてきたのは、５００〜５５０℃という比較的高温の
焼戻しを施して、組織の安定化を図る熱処理である。残
留オーステナイトを分解させるという観点からは、より
高温の焼戻しが効果的であるが、硬さの低下が工具を実
用的でないものにするから、あまり高温は採用できず、
通常は上記温度範囲で１時間程度保ち、常温に戻してか
ら再度同じ温度に加熱してさらに１時間保つという熱処
理の繰り返しによって、残留オーステナイトの分解を促
す。
されてきたのは、５００〜５５０℃という比較的高温の
焼戻しを施して、組織の安定化を図る熱処理である。残
留オーステナイトを分解させるという観点からは、より
高温の焼戻しが効果的であるが、硬さの低下が工具を実
用的でないものにするから、あまり高温は採用できず、
通常は上記温度範囲で１時間程度保ち、常温に戻してか
ら再度同じ温度に加熱してさらに１時間保つという熱処
理の繰り返しによって、残留オーステナイトの分解を促
す。
【０００６】焼戻し処理を比較的高温で行なうことは、
焼入れ時に発生した残留応力を軽減するから、マクロな
割れの発生を防ぐことや、工具製造のために行なうワイ
ヤーカット加工後に残る歪がそれほど大きくないという
点で、低温の焼戻しに比べて有利と考えられるが、実際
上はなお改善が望まれる。また、高速で負荷がかかった
場合の割れ感受性は、低温焼戻しの製品より高いとい
う、工具の使用条件次第では深刻な問題もある。
焼入れ時に発生した残留応力を軽減するから、マクロな
割れの発生を防ぐことや、工具製造のために行なうワイ
ヤーカット加工後に残る歪がそれほど大きくないという
点で、低温の焼戻しに比べて有利と考えられるが、実際
上はなお改善が望まれる。また、高速で負荷がかかった
場合の割れ感受性は、低温焼戻しの製品より高いとい
う、工具の使用条件次第では深刻な問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冷間
工具鋼の硬さを維持したまま、鋼に含まれている残留オ
ーステナイトを安定させる熱処理を施すことによって、
上述した経年変化の問題の解決をはかるとともに、強靭
性を高め、高速の負荷がかかる条件下に使用できる冷間
工具鋼を提供することにある。
工具鋼の硬さを維持したまま、鋼に含まれている残留オ
ーステナイトを安定させる熱処理を施すことによって、
上述した経年変化の問題の解決をはかるとともに、強靭
性を高め、高速の負荷がかかる条件下に使用できる冷間
工具鋼を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の冷間工具鋼の製
造方法は、冷間工具鋼を焼入れ処理して、３〜５０体積
％の残留オーステナイトが存在する組織とした後、４５
０〜６００℃の温度に加熱する焼戻し処理を少なくとも
１回行なって、前記残留オーステナイトのうち３０〜９
０体積％を分解させ、ついで１５０〜５００℃の範囲で
あって前記焼戻し処理の温度より少なくとも２０度低い
温度に加熱する安定化処理を行なうことからなり、この
製造方法により、残留オーステナイトを安定化した冷間
工具鋼が得られる。
造方法は、冷間工具鋼を焼入れ処理して、３〜５０体積
％の残留オーステナイトが存在する組織とした後、４５
０〜６００℃の温度に加熱する焼戻し処理を少なくとも
１回行なって、前記残留オーステナイトのうち３０〜９
０体積％を分解させ、ついで１５０〜５００℃の範囲で
あって前記焼戻し処理の温度より少なくとも２０度低い
温度に加熱する安定化処理を行なうことからなり、この
製造方法により、残留オーステナイトを安定化した冷間
工具鋼が得られる。
【０００９】好適な処理は、上記の焼戻し処理を５００
〜５５０℃の温度で１回行ない、安定化処理を２００〜
４８０℃の温度で行なうことである。
〜５５０℃の温度で１回行ない、安定化処理を２００〜
４８０℃の温度で行なうことである。
【００１０】
【発明の実施の形態】冷間工具鋼の経年変化の問題を要
するに、鋼中に存在するオーステナイトの量をいかに減
少させるか、また、減少後もなお残留するオーステナイ
トの安定化をいかに進めるか、ということが現実の課題
であり、これに対し発明者らは、オーステナイトを繰り
返し分解をさせるとともに、残留オーステナイトを、い
ったん積極的に不安定にしておいて安定化するという方
策を選んだ。高度に不安定なオーステナイトを安定化し
て得られるオーステナイトは、中程度に不安定なオース
テナイトを安定化して得られるオーステナイトよりも安
定である、という事実の発見が、本発明の端緒である。
焼入れ時に残留したオーステナイトは不安定であるが、
これを炭化物の析出を生じる温度に保持することにによ
り、一層不安定になること、また、少量の残留オーステ
ナイトのうちかなりの部分が変態した後になお残留する
オーステナイトは、高度に不安定であるということ、そ
して安定化したオーステナイトの存在は、工具鋼にとっ
て重要な特性である靭性を確保する上で有用であること
の発見が、本発明の構成をもたらした。
するに、鋼中に存在するオーステナイトの量をいかに減
少させるか、また、減少後もなお残留するオーステナイ
トの安定化をいかに進めるか、ということが現実の課題
であり、これに対し発明者らは、オーステナイトを繰り
返し分解をさせるとともに、残留オーステナイトを、い
ったん積極的に不安定にしておいて安定化するという方
策を選んだ。高度に不安定なオーステナイトを安定化し
て得られるオーステナイトは、中程度に不安定なオース
テナイトを安定化して得られるオーステナイトよりも安
定である、という事実の発見が、本発明の端緒である。
焼入れ時に残留したオーステナイトは不安定であるが、
これを炭化物の析出を生じる温度に保持することにによ
り、一層不安定になること、また、少量の残留オーステ
ナイトのうちかなりの部分が変態した後になお残留する
オーステナイトは、高度に不安定であるということ、そ
して安定化したオーステナイトの存在は、工具鋼にとっ
て重要な特性である靭性を確保する上で有用であること
の発見が、本発明の構成をもたらした。
【００１１】冷間工具鋼を焼入れしたときに残留するオ
ーステナイトの量は、オーステナイト化状態の合金元素
の固溶量と、焼き入れ冷却時の炭化物析出がひきおこす
固溶元素の減少度合いにより定まるマルテンサイト変態
開始温度Ｍｓ、およびマルテンサイト変態終了温度Ｍ
ｆ、および実際の焼入れ終了温度との関係で、おおよそ
決定される。
ーステナイトの量は、オーステナイト化状態の合金元素
の固溶量と、焼き入れ冷却時の炭化物析出がひきおこす
固溶元素の減少度合いにより定まるマルテンサイト変態
開始温度Ｍｓ、およびマルテンサイト変態終了温度Ｍ
ｆ、および実際の焼入れ終了温度との関係で、おおよそ
決定される。
【００１２】工具鋼の合金組成は与えられた条件であ
り、それによってＭｓおよびＭｆが定まるから、本発明
の実施に当たっては、まず合金組成に従って、３〜５０
体積％の残留オーステナイトが存在する組織が形成され
るように、焼入れ終了温度を選択する。残留オーステナ
イトを３体積％に満たない少量にすると、経年変化の問
題はなくなるが、安定化したオーステナイトの量が少な
すぎて、前記した靭性への寄与が期待できない。一方、
５０体積％を超える大量のオーステナイトが残留してい
ると、続く熱処理でその半分以上を分解させることは困
難であり、いきおい、より高温の焼戻しを行なわざるを
得なくなり、冷間工具鋼として必要な硬さの確保が困難
になる。３０体積％以内の残留オーステナイト量が望ま
しい。
り、それによってＭｓおよびＭｆが定まるから、本発明
の実施に当たっては、まず合金組成に従って、３〜５０
体積％の残留オーステナイトが存在する組織が形成され
るように、焼入れ終了温度を選択する。残留オーステナ
イトを３体積％に満たない少量にすると、経年変化の問
題はなくなるが、安定化したオーステナイトの量が少な
すぎて、前記した靭性への寄与が期待できない。一方、
５０体積％を超える大量のオーステナイトが残留してい
ると、続く熱処理でその半分以上を分解させることは困
難であり、いきおい、より高温の焼戻しを行なわざるを
得なくなり、冷間工具鋼として必要な硬さの確保が困難
になる。３０体積％以内の残留オーステナイト量が望ま
しい。
【００１３】続く処理は、まず、４５０〜６００℃の温
度に加熱する焼戻し処理を少なくとも１回行なって、前
記残留オーステナイト、すなわち鋼中に３〜５０体積％
残留しているオーステナイトのうち、３０〜９０％を分
解させることである。この焼戻し処理によって、オース
テナイト量が減少するとともに、なお残留するオーステ
ナイトが不安定化する。不安定化されたオーステナイト
は安定化処理により安定化するが、分解量が少なすぎる
と、不安定化に続く安定化の効果が低いから、少なくと
も３０％、好ましくは５０％以上の分解を期する。一
方、オーステナイトのあまり多くの部分を分解させてし
まうと、不安定化の後に安定化されたオーステナイトの
量が少なすぎて、安定化の効果を充分に享受できなくな
る。４５０℃以上の焼戻し温度は、焼入れ時の残留応力
を効果的に軽減するために必要である。６００℃を超え
る高温は、冷間工具鋼がもつべき硬さを失わせる。通常
は、５００〜５５０℃の範囲の温度が適切である。焼戻
し処理は、必要に応じて、さらにもう１回繰り返す。
度に加熱する焼戻し処理を少なくとも１回行なって、前
記残留オーステナイト、すなわち鋼中に３〜５０体積％
残留しているオーステナイトのうち、３０〜９０％を分
解させることである。この焼戻し処理によって、オース
テナイト量が減少するとともに、なお残留するオーステ
ナイトが不安定化する。不安定化されたオーステナイト
は安定化処理により安定化するが、分解量が少なすぎる
と、不安定化に続く安定化の効果が低いから、少なくと
も３０％、好ましくは５０％以上の分解を期する。一
方、オーステナイトのあまり多くの部分を分解させてし
まうと、不安定化の後に安定化されたオーステナイトの
量が少なすぎて、安定化の効果を充分に享受できなくな
る。４５０℃以上の焼戻し温度は、焼入れ時の残留応力
を効果的に軽減するために必要である。６００℃を超え
る高温は、冷間工具鋼がもつべき硬さを失わせる。通常
は、５００〜５５０℃の範囲の温度が適切である。焼戻
し処理は、必要に応じて、さらにもう１回繰り返す。
【００１４】最後に、１５０〜５００℃の範囲であって
前記焼戻し処理の温度より少なくとも２０度低い温度に
加熱する安定化処理を行なう。この過程で、なお残留し
ていたオーステナイトが安定化する。５００℃は、二次
析出硬化が生じて分解が進みすぎるのを防ぐ上で、超え
ることのできない限度である。焼戻し処理の温度より少
なくとも２０℃低い温度をえらぶ理由は、平衡状態図上
の安定相組成において残留オーステナイト中の固溶量に
変化を生じさせないためである。
前記焼戻し処理の温度より少なくとも２０度低い温度に
加熱する安定化処理を行なう。この過程で、なお残留し
ていたオーステナイトが安定化する。５００℃は、二次
析出硬化が生じて分解が進みすぎるのを防ぐ上で、超え
ることのできない限度である。焼戻し処理の温度より少
なくとも２０℃低い温度をえらぶ理由は、平衡状態図上
の安定相組成において残留オーステナイト中の固溶量に
変化を生じさせないためである。
【００１５】本発明の残留オーステナイトを安定化した
冷間工具鋼の製造方法は、焼戻しマルテンサイト鋼およ
び焼戻しベイナイト鋼に一般に適用可能であるが、次に
示す合金組成の鋼に適用したとき、最もよくその意義を
発揮する。すなわち、重量％で、Ｃ：０．４〜２．０
％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：
４．０〜２０．０％、およびＶ：３．０％以下に加え
て、Ｍｏ：５．０％以下、Ｗ：３．０％以下、Ｎｂ：
３．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下、およびＣｏ：５．
０％以下の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅお
よび不可避の不純物からなる合金鋼である。
冷間工具鋼の製造方法は、焼戻しマルテンサイト鋼およ
び焼戻しベイナイト鋼に一般に適用可能であるが、次に
示す合金組成の鋼に適用したとき、最もよくその意義を
発揮する。すなわち、重量％で、Ｃ：０．４〜２．０
％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：
４．０〜２０．０％、およびＶ：３．０％以下に加え
て、Ｍｏ：５．０％以下、Ｗ：３．０％以下、Ｎｂ：
３．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下、およびＣｏ：５．
０％以下の１種または２種以上を含有し、残部がＦｅお
よび不可避の不純物からなる合金鋼である。
【００１６】各合金成分の作用と、その組成範囲の限定
理由を、以下に説明する。 Ｃ：０．４〜２．０％ 冷間工具鋼にとって、Ｃは必須の元素であって、マルテ
ンサイトの硬さとしてＨＲＣ６０を確保するためには、
０．４％以上の存在を要する。２．０％を超えると、焼
入れ時の残留オーステナイトの量を増大させるから不都
合である。
理由を、以下に説明する。 Ｃ：０．４〜２．０％ 冷間工具鋼にとって、Ｃは必須の元素であって、マルテ
ンサイトの硬さとしてＨＲＣ６０を確保するためには、
０．４％以上の存在を要する。２．０％を超えると、焼
入れ時の残留オーステナイトの量を増大させるから不都
合である。
【００１７】Ｓｉ：２．０％以下 Ｓｉには高温焼戻し硬さを高める働きがあるが、多量に
過ぎると靭性を低下させ、工具が欠けやすくなるので、
２．０％を上限とする。
過ぎると靭性を低下させ、工具が欠けやすくなるので、
２．０％を上限とする。
【００１８】Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎは焼入れ性を向上させる。多すぎると焼入れ時の残
留オーステナイト量が著しく増大し、やはり不都合にな
るから、２．０％までの添加に止める。
留オーステナイト量が著しく増大し、やはり不都合にな
るから、２．０％までの添加に止める。
【００１９】Ｃｒ：４．０〜２０．０％ Ｃｒは焼入れ性を高め、焼戻し二次硬化量を増大すると
ともに、耐摩耗性および靭性を確保する上で重要な元素
である。適切な添加量は、通常、４．０〜２０．０％の
範囲にある。
ともに、耐摩耗性および靭性を確保する上で重要な元素
である。適切な添加量は、通常、４．０〜２０．０％の
範囲にある。
【００２０】Ｍｏ：５．０％以下 Ｍｏは焼入れ性の向上と高温焼戻し硬さの増大に効果が
ある。多量に過ぎるとＭ7Ｃ3型の炭化物が晶出し、粗大
化して靭性を損なうから、添加量は５．０％までとす
る。
ある。多量に過ぎるとＭ7Ｃ3型の炭化物が晶出し、粗大
化して靭性を損なうから、添加量は５．０％までとす
る。
【００２１】Ｖ：３．０％以下 Ｖは二次硬化を促す元素であって、高温焼入れにより効
果を発揮する。結晶粒の粗大化を防止するとともに、硬
質の炭化物を形成して耐摩耗性の向上にも寄与する。多
量の添加は靭性の低下をもたらすから、３．０％を限度
とする。
果を発揮する。結晶粒の粗大化を防止するとともに、硬
質の炭化物を形成して耐摩耗性の向上にも寄与する。多
量の添加は靭性の低下をもたらすから、３．０％を限度
とする。
【００２２】Ｎｂ：３．０％以下 ＮｂもＶと同様に硬質の炭化物を形成して、耐摩耗性を
高める。そのほか、適正焼入れ温度範囲を広げる効果が
ある。添加量が過大になると、粗大な炭化物が生成して
靭性を低下させるので、やはり３．０％を限度とする。
高める。そのほか、適正焼入れ温度範囲を広げる効果が
ある。添加量が過大になると、粗大な炭化物が生成して
靭性を低下させるので、やはり３．０％を限度とする。
【００２３】Ｗ：３．０％以下 Ｗは二次硬化元素として高温焼戻し硬さを向上させる。
大量に添加すると、晶出する炭化物のために靭性が低下
する。Ｗ量の上限も、３．０％である。
大量に添加すると、晶出する炭化物のために靭性が低下
する。Ｗ量の上限も、３．０％である。
【００２４】Ｎｉ：３．０％以下 Ｎｉは基地に固溶し、焼入れ性と靭性を向上させる。オ
ーステナイト形成元素であるから、多量に加えると焼入
れ時の残留オーステナイト量を増大させて、硬さを低下
させる。添加量の上限は、この観点から３．０％とし
た。
ーステナイト形成元素であるから、多量に加えると焼入
れ時の残留オーステナイト量を増大させて、硬さを低下
させる。添加量の上限は、この観点から３．０％とし
た。
【００２５】Ｃｏ：５．０％以下 Ｃｏは、高温焼戻し硬さを高める。しかし、多量になる
と、焼入れ性を低下させて硬さを低くするばかりか、靭
性も劣ってくる。適切な添加量は、５．０％までの範囲
から選択すべきである。
と、焼入れ性を低下させて硬さを低くするばかりか、靭
性も劣ってくる。適切な添加量は、５．０％までの範囲
から選択すべきである。
【００２６】
【実施例】表１に示す合金組成をもつ冷間工具鋼１〜９
（実施例）および１１〜１７（比較例）を溶製した。
（実施例）および１１〜１７（比較例）を溶製した。
【００２７】 表 １ Ｎｏ． Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｃｒ Ｍｏ Ｗ Ｖ Ｎｉ Ｎｂ Ｃｏ 実施例 １ 1.01 0.98 0.32 7.41 2.22 0.45 0.45 − − − ２ 0.66 0.45 0.44 5.80 1.70 0.03 0.29 0.55 0.05 − ３ 1.45 0.55 0.41 10.88 0.65 − 0.98 0.05 − 0.12 ４ 1.21 1.51 1.21 9.10 3.13 0.06 1.81 0.01 0.11 0.12 ５ 1.85 0.64 0.33 14.55 1.72 0.21 0.21 0.23 0.07 2.71 ６ 0.58 1.23 0.31 16.80 0.95 1.12 0.23 0.04 0.08 − ７ 2.00 0.09 0.77 6.80 0.92 0.51 0.44 − − − ８ 0.89 0.75 0.67 8.21 1.77 0.32 0.12 − − − ９ 1.00 1.41 0.77 3.41 5.45 1.01 0.87 0.21 0.05 4.10 比較例 １１ 1.39 0.37 0.44 11.45 1.01 − 0.36 0.01 − − １２ 1.50 0.77 0.29 14.26 0.31 0.26 0.23 − − − １３ 1.04 0.88 0.31 1.23 0.55 0.43 0.18 − − − １４ 0.89 0.79 0.44 4.43 4.81 6.03 1.81 0.04 − − １５ 2.31 0.09 0.48 5.88 1.38 0.55 0.27 0.08 − − １６ 0.99 0.67 0.46 21.04 1.75 − 0.42 0.15 0.41 1.46 １７ 2.70 0.64 0.88 18.00 3.70 0.88 0.34 − 0.03 1.40 重量％、残部Ｆｅ。
【００２８】各工具鋼サンプルを表２に示す温度で焼入
れしたのち、表２に示す温度で焼戻し処理をして、残留
オーステナイトの分解をはかった。焼入れ時の残留オー
ステナイト量と、焼戻し処理により分解された後に残っ
たオーステナイト量とを調べた。続いて、表２に示す温
度で安定化熱処理を行なった。
れしたのち、表２に示す温度で焼戻し処理をして、残留
オーステナイトの分解をはかった。焼入れ時の残留オー
ステナイト量と、焼戻し処理により分解された後に残っ
たオーステナイト量とを調べた。続いて、表２に示す温
度で安定化熱処理を行なった。
【００２９】安定化熱処理後のサンプルについて、硬さ
（ＨＲＣ）、衝撃値（シャルピー）および破壊靭性値
（略号「ＫＩＣ」で表す）を測定した。
（ＨＲＣ）、衝撃値（シャルピー）および破壊靭性値
（略号「ＫＩＣ」で表す）を測定した。
【００３０】サンプルの一部は、厚さ５０mm、長さ３０
０mm、幅２００mmの板状にし、それをワイヤ放電加工に
より櫛形に切り抜いて、切り抜きの前後における標準点
の移動量を測定することで、ワイヤ放電加工歪量（略号
「ＷＥＤＭ」で表す）を評価した。別の一部も板にして
室温に放置し、板上に定めた３００mmの距離にある２点
間の距離の変化を、１２０日後に測定することにより、
経年変化の傾向を調べた。以上の結果を、表２に一括し
て示す。
０mm、幅２００mmの板状にし、それをワイヤ放電加工に
より櫛形に切り抜いて、切り抜きの前後における標準点
の移動量を測定することで、ワイヤ放電加工歪量（略号
「ＷＥＤＭ」で表す）を評価した。別の一部も板にして
室温に放置し、板上に定めた３００mmの距離にある２点
間の距離の変化を、１２０日後に測定することにより、
経年変化の傾向を調べた。以上の結果を、表２に一括し
て示す。
【００３１】 表 ２ No. 焼入 残留 焼戻処理 安定化 硬さ 衝撃 ＫＩ WEDM 経年 温度 γ量 温度 γ分解 温度 値 Ｃ 歪*1 変化 ℃ ％ ℃ 率％ ℃ HRC *2 *3 μｍ μｍ 実施例 １ 1030 21 530 70 400 63 45 70 15 5 ２ 1000 12 530 68 350 61 75 80 19 6 ３ 1030 14 530 90 300 58 35 65 25 7 ４ 1050 16 530 80 400 63 45 70 30 12 ５ 1030 18 530 63 350 60 35 55 22 9 ６ 1030 4 525 90 200 59 40 60 10 21 ７ 1000 38 550 80 450 57 35 55 22 10 ８ 1030 9 530 92 250 62 55 75 19 15 ９ 1100 30 530 90 400 64 50 70 17 12 比較例 １１ 1030 8 500 35 500 58 20 40 40 90 １２ 1030 4 530 80 530 58 20 40 52 30 １３ 930 36 200 40 300 60 20 40 130 9 １４ 1160 27 560 85 560 65 20 40 30 85 １５ 1000 42 530 75 530 57 25 45 20 100 １６ 1050 3 530 80 530 58 15 35 19 27 １７ 1030 19 300 0 300 59 10 35 98 19 ＊１ワイヤ放電加工歪量 ＊２単位はJ/cm2 ＊３単位はkgf/mm1.5 「γ」はオ−ステナイト相を意味する。
【００３２】本発明の冷間工具鋼は、シャルピー衝撃値
が高く靭性に富み、かつ破壊靭性値が大きく、工具の大
割れに対して抵抗する性質が強いことがわかる。工具鋼
の寸法安定性は、一般に上記の試験において、ワイヤ放
電加工の歪みが３０μｍ以内、経年変化が２０μｍ以内
であることが所望されるところ、本発明の方法により製
造した工具鋼は、おおむねこの要求を満たしている。
が高く靭性に富み、かつ破壊靭性値が大きく、工具の大
割れに対して抵抗する性質が強いことがわかる。工具鋼
の寸法安定性は、一般に上記の試験において、ワイヤ放
電加工の歪みが３０μｍ以内、経年変化が２０μｍ以内
であることが所望されるところ、本発明の方法により製
造した工具鋼は、おおむねこの要求を満たしている。
【００３３】
【発明の効果】本発明の方法に従って焼戻し−安定化熱
処理を施して製造した冷間工具鋼からなる工具は、高靭
性であって使用時に高速の負荷が加わっても、割れる心
配はあまりない。靭性の向上は、工具に長い寿命を与え
る。工具鋼の製造の間に残留オーステナイトが高度に安
定化された結果、加工に伴う変形や経年変化が著しく抑
制され、実用上必要とされているレベルに達しているか
ら、この鋼で製造した冷間工具は寸法精度が高く、かつ
その精度を長期間維持することができる。
処理を施して製造した冷間工具鋼からなる工具は、高靭
性であって使用時に高速の負荷が加わっても、割れる心
配はあまりない。靭性の向上は、工具に長い寿命を与え
る。工具鋼の製造の間に残留オーステナイトが高度に安
定化された結果、加工に伴う変形や経年変化が著しく抑
制され、実用上必要とされているレベルに達しているか
ら、この鋼で製造した冷間工具は寸法精度が高く、かつ
その精度を長期間維持することができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 冷間工具鋼を焼入れ処理して、３〜５０
体積％の残留オーステナイトが存在する組織とした後、
４５０〜６００℃の温度に加熱する焼戻し処理を少なく
とも１回行なって、前記残留オーステナイトのうち３０
〜９０％を分解させ、ついで１５０〜５００℃の範囲で
あって前記焼戻し処理の温度より少なくとも２０度低い
温度に加熱する安定化処理を行なうことからなる残留オ
ーステナイトを安定化した冷間工具鋼の製造方法。 - 【請求項２】 焼戻し処理を５００〜５５０℃の温度で
１回行ない、安定化処理を２００〜４８０℃の温度で行
なう請求項１の冷間工具鋼の製造方法。 - 【請求項３】 冷間工具鋼として、重量で、Ｃ：０．４
〜２．０％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：２．０％以
下、Ｖ：３．０％以下およびＣｒ：４．０〜２０．０％
に加えて、Ｍｏ：５．０％以下、Ｗ：３．０％以下、Ｎ
ｂ：３．０％以下、Ｎｉ：３．０％以下およびＣｏ：
５．０％以下の１種または２種以上を含有し、残部がＦ
ｅおよび不可避の不純物からなる合金鋼を使用した請求
項１または２の冷間工具鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31337599A JP2001131634A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 冷間工具鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31337599A JP2001131634A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 冷間工具鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001131634A true JP2001131634A (ja) | 2001-05-15 |
Family
ID=18040521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31337599A Pending JP2001131634A (ja) | 1999-11-04 | 1999-11-04 | 冷間工具鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001131634A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012058404A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Carnegie Mellon University | High toughness secondary hardening steel |
| EP2662462A1 (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-13 | Valls Besitz GmbH | Low temperature hardenable steels with excellent machinability |
| CN106636910A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-10 | 安徽臣诺机器人科技有限公司 | 一种机械手用耐磨耐腐蚀合金铸件及其制备方法 |
| US10428410B2 (en) | 2010-10-29 | 2019-10-01 | Carnegie Mellon University | High toughness secondary hardening steels with nickel as a primary strength and toughening agent |
| CN113355597A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 如皋市宏茂重型锻压有限公司 | 高韧性高耐磨冷作模具钢及其制作工艺 |
-
1999
- 1999-11-04 JP JP31337599A patent/JP2001131634A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012058404A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Carnegie Mellon University | High toughness secondary hardening steel |
| US9359653B2 (en) | 2010-10-29 | 2016-06-07 | Carnegie Mellon University | High toughness secondary hardening steel |
| US10428410B2 (en) | 2010-10-29 | 2019-10-01 | Carnegie Mellon University | High toughness secondary hardening steels with nickel as a primary strength and toughening agent |
| EP2662462A1 (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-13 | Valls Besitz GmbH | Low temperature hardenable steels with excellent machinability |
| WO2013167580A1 (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-14 | Valls Besitz Gmbh | Low temperature hardenable steels with excellent machinability |
| JP2015521235A (ja) * | 2012-05-07 | 2015-07-27 | ヴァルス ベジッツ ゲーエムベーハー | 優れた機械加工性を有する低温硬質鋼 |
| US10077490B2 (en) | 2012-05-07 | 2018-09-18 | Valls Besitz Gmbh | Low temperature hardenable steels with excellent machinability |
| CN106636910A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-10 | 安徽臣诺机器人科技有限公司 | 一种机械手用耐磨耐腐蚀合金铸件及其制备方法 |
| CN113355597A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-07 | 如皋市宏茂重型锻压有限公司 | 高韧性高耐磨冷作模具钢及其制作工艺 |
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