JP2001294935A - 靱性に優れた工具鋼の製造方法 - Google Patents
靱性に優れた工具鋼の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱間加工後の冷却速度を制御し、球状化焼な
まし時に均一分散した微細な炭化物組織を生成させるこ
とにより優れた靱性を得ることが出来る靱性に優れた工
具鋼の製造方法を提供する。 【解決手段】 熱間加工後の工具鋼において、マルテン
サイト変態開始温度（Ｍｓ点）＋１００Ｋ以下の温度で
変態させ、８０％以上のマルテンサイト組織、または８
０％以上のベイナイト組織とすることにより、球状化焼
なまし時には炭化物が均一分散した組織が得られ、その
後の焼入焼戻しにより優れた靱性を得ることを特徴とす
る靱性に優れた工具鋼の製造方法。または、熱間加工後
の工具鋼において、８７３Ｋ以上でパーライト変態を完
了させ、粗大なベイナイトの析出を抑制し、その後、析
出した炭化物を固溶させることにより、球状化焼なまし
時には炭化物が均一分散した組織が得られ、その後の焼
入焼戻しにより優れた靱性を得ることを特徴とする靱性
に優れた工具鋼の製造方法。
まし時に均一分散した微細な炭化物組織を生成させるこ
とにより優れた靱性を得ることが出来る靱性に優れた工
具鋼の製造方法を提供する。 【解決手段】 熱間加工後の工具鋼において、マルテン
サイト変態開始温度（Ｍｓ点）＋１００Ｋ以下の温度で
変態させ、８０％以上のマルテンサイト組織、または８
０％以上のベイナイト組織とすることにより、球状化焼
なまし時には炭化物が均一分散した組織が得られ、その
後の焼入焼戻しにより優れた靱性を得ることを特徴とす
る靱性に優れた工具鋼の製造方法。または、熱間加工後
の工具鋼において、８７３Ｋ以上でパーライト変態を完
了させ、粗大なベイナイトの析出を抑制し、その後、析
出した炭化物を固溶させることにより、球状化焼なまし
時には炭化物が均一分散した組織が得られ、その後の焼
入焼戻しにより優れた靱性を得ることを特徴とする靱性
に優れた工具鋼の製造方法。
Description
【０００１】
【発明に属する技術分野】本発明は、金型寿命に大きく
影響を及ぼす工具鋼の焼なまし組織を改善するものに関
し、詳しくは熱間加工後の冷却速度を制御し、球状化焼
なまし時に均一分散した微細な炭化物組織を生成させる
ことにより優れた靱性を得ることが出来る靱性に優れた
工具鋼の製造方法に関するものである。
影響を及ぼす工具鋼の焼なまし組織を改善するものに関
し、詳しくは熱間加工後の冷却速度を制御し、球状化焼
なまし時に均一分散した微細な炭化物組織を生成させる
ことにより優れた靱性を得ることが出来る靱性に優れた
工具鋼の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、工具鋼は、プレス金型、鍛造金
型、押出しダイス、ダイカスト金型およびプラスチック
成形用金型（以下、プラ型という）といった金型用途を
はじめ、刃物および掘削工具等に幅広く用いられてい
る。これら工具鋼の重要な特性の一つとして靱性が挙げ
られ、金型や工具の長寿命化には靱性を向上させること
が第１の手段として着目される。一方、工具鋼の靱性向
上には焼なまし組織の改善が重要である。焼なまし組織
を改善する方法として、例えば特公昭６４−６２４７号
公報に示されるように、熱間加工後または／およびオー
ステナイト化温度以上に加熱の後、マルテンサイト変態
の生ずる温度以下に冷却し、その後残留オーステナイト
の分解処理を行い、次いで球状化焼なましをすることに
より均一に分散した焼なまし組織を得る方法が提案され
ている。
型、押出しダイス、ダイカスト金型およびプラスチック
成形用金型（以下、プラ型という）といった金型用途を
はじめ、刃物および掘削工具等に幅広く用いられてい
る。これら工具鋼の重要な特性の一つとして靱性が挙げ
られ、金型や工具の長寿命化には靱性を向上させること
が第１の手段として着目される。一方、工具鋼の靱性向
上には焼なまし組織の改善が重要である。焼なまし組織
を改善する方法として、例えば特公昭６４−６２４７号
公報に示されるように、熱間加工後または／およびオー
ステナイト化温度以上に加熱の後、マルテンサイト変態
の生ずる温度以下に冷却し、その後残留オーステナイト
の分解処理を行い、次いで球状化焼なましをすることに
より均一に分散した焼なまし組織を得る方法が提案され
ている。
【０００３】この提案によると、球状化焼なまし後の粒
界炭化物の生成は、球状化焼なまし前の組織中にある残
留オーステナイトに関係されるとされており、球状化焼
なまし前に残留オーステナイトを分解しマルテンサイト
の単一相とした後、球状化焼なましを行うと炭化物が均
一に分散した組織を得ることが出来るとしている。ま
た、マルテンサイトの単一相を得るためには、衝風冷却
または油冷等の急冷を行うこととしている。
界炭化物の生成は、球状化焼なまし前の組織中にある残
留オーステナイトに関係されるとされており、球状化焼
なまし前に残留オーステナイトを分解しマルテンサイト
の単一相とした後、球状化焼なましを行うと炭化物が均
一に分散した組織を得ることが出来るとしている。ま
た、マルテンサイトの単一相を得るためには、衝風冷却
または油冷等の急冷を行うこととしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鍛造や
圧延により形成された鋼材の断面寸法が大きくなると、
衝風冷却や油冷では鋼材全体をマルテンサイト単一相と
することは困難となり、粗大なベイナイトの析出が生じ
るため、上記の方法では、大径寸法の鋼材にて均一分散
した焼なまし組織を得ることは不可能となり得る。本発
明は、均一分散した球状化焼なまし組織が得られ、優れ
た靱性を有する工具鋼を製造するための新規な製造方法
を提供するものである。
圧延により形成された鋼材の断面寸法が大きくなると、
衝風冷却や油冷では鋼材全体をマルテンサイト単一相と
することは困難となり、粗大なベイナイトの析出が生じ
るため、上記の方法では、大径寸法の鋼材にて均一分散
した焼なまし組織を得ることは不可能となり得る。本発
明は、均一分散した球状化焼なまし組織が得られ、優れ
た靱性を有する工具鋼を製造するための新規な製造方法
を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、 （１）熱間加工後の工具鋼において、マルテンサイト変
態開始温度（Ｍｓ点）＋１００Ｋ以下の温度で変態さ
せ、８０％以上のマルテンサイト組織、または８０％以
上のベイナイト組織とすることにより、球状化焼なまし
時には炭化物が均一分散した組織が得られ、その後の焼
入焼戻しにより優れた靱性を得ることを特徴とする靱性
に優れた工具鋼の製造方法。 （２）熱間加工後の工具鋼において、８７３Ｋ以上でパ
ーライト変態を完了させ、粗大なベイナイトの析出を抑
制し、その後、析出した炭化物を固溶させることによ
り、球状化焼なまし時には炭化物が均一分散した組織が
得られ、その後の焼入焼戻しにより優れた靱性を得るこ
とを特徴とする靱性に優れた工具鋼の製造方法にある。
ろは、 （１）熱間加工後の工具鋼において、マルテンサイト変
態開始温度（Ｍｓ点）＋１００Ｋ以下の温度で変態さ
せ、８０％以上のマルテンサイト組織、または８０％以
上のベイナイト組織とすることにより、球状化焼なまし
時には炭化物が均一分散した組織が得られ、その後の焼
入焼戻しにより優れた靱性を得ることを特徴とする靱性
に優れた工具鋼の製造方法。 （２）熱間加工後の工具鋼において、８７３Ｋ以上でパ
ーライト変態を完了させ、粗大なベイナイトの析出を抑
制し、その後、析出した炭化物を固溶させることによ
り、球状化焼なまし時には炭化物が均一分散した組織が
得られ、その後の焼入焼戻しにより優れた靱性を得るこ
とを特徴とする靱性に優れた工具鋼の製造方法にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明について詳細に説
明する。本発明者らは、均一分散した焼なまし組織を得
るためには、球状化焼なまし前の組織が影響を及ぼすこ
とは確かであるが、それは残留オーステナイトではなく
熱間加工後に生成するベイナイトに関与していることを
知見した。さらに詳しくは、熱間加工後の冷却時に粗大
なベイナイトが析出すると、球状化焼なまし時に粗大な
ベイナイト粒界に沿って炭化物が針状に析出し、均一分
散した組織が得られないため、焼入焼戻し後の靱性が阻
害されることを見出したことにある。すなわち、熱間加
工後に生成する組織を制御することにより、球状化焼な
まし時に析出した炭化物の分布の不均一性を改善し、優
れた靱性を有する工具鋼を製造可能とすることである。
本発明方法は、熱間工具鋼、冷間工具鋼、プラ型用工具
鋼および高速度工具鋼等を問わず、あらゆる工具鋼に対
する適用が可能である。
明する。本発明者らは、均一分散した焼なまし組織を得
るためには、球状化焼なまし前の組織が影響を及ぼすこ
とは確かであるが、それは残留オーステナイトではなく
熱間加工後に生成するベイナイトに関与していることを
知見した。さらに詳しくは、熱間加工後の冷却時に粗大
なベイナイトが析出すると、球状化焼なまし時に粗大な
ベイナイト粒界に沿って炭化物が針状に析出し、均一分
散した組織が得られないため、焼入焼戻し後の靱性が阻
害されることを見出したことにある。すなわち、熱間加
工後に生成する組織を制御することにより、球状化焼な
まし時に析出した炭化物の分布の不均一性を改善し、優
れた靱性を有する工具鋼を製造可能とすることである。
本発明方法は、熱間工具鋼、冷間工具鋼、プラ型用工具
鋼および高速度工具鋼等を問わず、あらゆる工具鋼に対
する適用が可能である。
【０００７】以下に、本発明の限定理由について説明す
る。本発明は熱間加工後の工具鋼をＭｓ点＋１００Ｋ以
下で変態させ、８０％以上のマルテンサイト組織とす
る。その理由を図１によって説明する。図１は熱間加工
後に８０％以上のマルテンサイト組織を得る冷却過程を
示す図である。この図１の冷却曲線に示すように、熱
間加工後の工具鋼をＭｓ点＋１００Ｋ以下に自然放冷ま
たは衝風冷却や油冷にて冷却することで、８０％以上の
マルテンサイト組織とすることにより、その後の球状化
焼なましにより均一分散した焼なまし組織を得、続く焼
入焼戻しにて優れた靱性を得ることが可能となる。
る。本発明は熱間加工後の工具鋼をＭｓ点＋１００Ｋ以
下で変態させ、８０％以上のマルテンサイト組織とす
る。その理由を図１によって説明する。図１は熱間加工
後に８０％以上のマルテンサイト組織を得る冷却過程を
示す図である。この図１の冷却曲線に示すように、熱
間加工後の工具鋼をＭｓ点＋１００Ｋ以下に自然放冷ま
たは衝風冷却や油冷にて冷却することで、８０％以上の
マルテンサイト組織とすることにより、その後の球状化
焼なましにより均一分散した焼なまし組織を得、続く焼
入焼戻しにて優れた靱性を得ることが可能となる。
【０００８】しかしなら、冷却曲線のように、Ｍｓ点
＋１００Ｋを超える温度からベイナイト生成領域に進入
すると、８０％以上のマルテンサイト組織が得られず、
さらに、粗大ベイナイトが生成する。粗大なベイナイト
はマルテンサイトと炭化物析出形態が異なるため、球状
化焼なまし時に均一分散した焼なまし組織を得ることは
出来ず、続く焼入焼戻しにて十分な靱性がもたらされな
い。従って、熱間加工後の工具鋼をＭｓ点＋１００Ｋ以
下で変態させ、８０％以上のマルテンサイト組織とす
る。
＋１００Ｋを超える温度からベイナイト生成領域に進入
すると、８０％以上のマルテンサイト組織が得られず、
さらに、粗大ベイナイトが生成する。粗大なベイナイト
はマルテンサイトと炭化物析出形態が異なるため、球状
化焼なまし時に均一分散した焼なまし組織を得ることは
出来ず、続く焼入焼戻しにて十分な靱性がもたらされな
い。従って、熱間加工後の工具鋼をＭｓ点＋１００Ｋ以
下で変態させ、８０％以上のマルテンサイト組織とす
る。
【０００９】また、本発明は熱間加工後の工具鋼をＭｓ
点＋１００Ｋ以下で変態させ、８０％以上のベイナイト
組織とする。その理由について図２によって説明する。
図２は熱間加工後に８０％以上のベイナイト組織を得る
冷却過程を示す図である。この図２の冷却曲線の如
く、ベイナイト生成領域に進入した後、Ｍｓ点＋１００
Ｋ以下にて恒温変態させ、８０％以上の微細なベイナイ
ト組織とすることにより、その後の球状化焼なましによ
り均一な焼なまし組織を得ることが出来、続く焼入焼戻
しにて優れた靱性を得ることが可能となる。
点＋１００Ｋ以下で変態させ、８０％以上のベイナイト
組織とする。その理由について図２によって説明する。
図２は熱間加工後に８０％以上のベイナイト組織を得る
冷却過程を示す図である。この図２の冷却曲線の如
く、ベイナイト生成領域に進入した後、Ｍｓ点＋１００
Ｋ以下にて恒温変態させ、８０％以上の微細なベイナイ
ト組織とすることにより、その後の球状化焼なましによ
り均一な焼なまし組織を得ることが出来、続く焼入焼戻
しにて優れた靱性を得ることが可能となる。
【００１０】ただし、図２の冷却曲線のように恒温変
態させる温度が高すぎると、粗大なベイナイトになるた
め、球状化焼なまし時には粗大なベイナイトに沿った炭
化物の析出が生じ、均一分散した焼なまし組織を得るこ
とは出来ないため、焼入焼戻し時の靱性が劣化する。従
って、熱間加工後の工具鋼をＭｓ点＋１００Ｋ以下で変
態させ、８０％以上のベイナイト組織とする。
態させる温度が高すぎると、粗大なベイナイトになるた
め、球状化焼なまし時には粗大なベイナイトに沿った炭
化物の析出が生じ、均一分散した焼なまし組織を得るこ
とは出来ないため、焼入焼戻し時の靱性が劣化する。従
って、熱間加工後の工具鋼をＭｓ点＋１００Ｋ以下で変
態させ、８０％以上のベイナイト組織とする。
【００１１】また、本発明は熱間加工後の工具鋼を８７
３Ｋ以上でパーライト変態を完了させ、析出した炭化物
を固溶させる。その理由については図３によって説明す
る。図３は熱間加工後にパーライト変態を完了させる冷
却過程を示す図である。この方法においても、鋼材の断
面積が非常に大きな場合は、粗大なベイナイトの析出を
完全に抑制することが困難となり得る。このような場合
には、図３の冷却曲線のように、熱間加工後、８７３
Ｋ以上でパーライト変態を完了させ、この後、連鎖状に
析出した炭化物を焼ならし、または焼入れにより完全に
固溶させ、次いで球状化焼なましを行い炭化物が均一分
散した組織とする。これにより、続く焼入焼戻しを施す
ことにより優れた靱性を得ることが可能となる。
３Ｋ以上でパーライト変態を完了させ、析出した炭化物
を固溶させる。その理由については図３によって説明す
る。図３は熱間加工後にパーライト変態を完了させる冷
却過程を示す図である。この方法においても、鋼材の断
面積が非常に大きな場合は、粗大なベイナイトの析出を
完全に抑制することが困難となり得る。このような場合
には、図３の冷却曲線のように、熱間加工後、８７３
Ｋ以上でパーライト変態を完了させ、この後、連鎖状に
析出した炭化物を焼ならし、または焼入れにより完全に
固溶させ、次いで球状化焼なましを行い炭化物が均一分
散した組織とする。これにより、続く焼入焼戻しを施す
ことにより優れた靱性を得ることが可能となる。
【００１２】しかし、８７３Ｋ以下では、パーライト変
態を完了せず、粗大ベイナイトの生成が抑制不可能とな
る。粗大なベイナイトが生成すると、焼ならしまたは焼
入れを行い、その後球状化焼なましを施しても均一分散
した焼なまし組織を得ることが出来ない。その結果、焼
入焼戻し時の靱性が阻害される。従って、熱間加工後の
工具鋼を８７３Ｋ以上でパーライト変態を完了させ、析
出した炭化物を固溶させる。なお、図１、２、３におけ
る斜線部分は本発明にて優れた靱性を得るための熱間加
工後の工具鋼の組織領域を示す。
態を完了せず、粗大ベイナイトの生成が抑制不可能とな
る。粗大なベイナイトが生成すると、焼ならしまたは焼
入れを行い、その後球状化焼なましを施しても均一分散
した焼なまし組織を得ることが出来ない。その結果、焼
入焼戻し時の靱性が阻害される。従って、熱間加工後の
工具鋼を８７３Ｋ以上でパーライト変態を完了させ、析
出した炭化物を固溶させる。なお、図１、２、３におけ
る斜線部分は本発明にて優れた靱性を得るための熱間加
工後の工具鋼の組織領域を示す。
【００１３】
【実施例】以下、実施例によって、上記の本発明方法に
より製造した各種工具鋼の特性を示し、本発明の効果を
説明する。表１に効果の確認に用いた各供試材の化学成
分および熱処理条件を示す。また、表２には、表１の各
供試材を用いたシャルピー衝撃試験結果を示す。なお、
本発明方法Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ熱間加工後に図１の
冷却曲線、図２の冷却曲線、および図３の冷却曲線
冷却を施した供試材である。また、比較方法Ｄ，Ｅ
は、それぞれ図１の冷却曲線、および図２の冷却曲線
の場合を示す。表２に示されるように、いずれの鋼種
においても、本発明方法Ａ，Ｂ，Ｃは比較方法Ｄ，Ｅに
比べて靱性が大きく改善されていることが分かる。
より製造した各種工具鋼の特性を示し、本発明の効果を
説明する。表１に効果の確認に用いた各供試材の化学成
分および熱処理条件を示す。また、表２には、表１の各
供試材を用いたシャルピー衝撃試験結果を示す。なお、
本発明方法Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ熱間加工後に図１の
冷却曲線、図２の冷却曲線、および図３の冷却曲線
冷却を施した供試材である。また、比較方法Ｄ，Ｅ
は、それぞれ図１の冷却曲線、および図２の冷却曲線
の場合を示す。表２に示されるように、いずれの鋼種
においても、本発明方法Ａ，Ｂ，Ｃは比較方法Ｄ，Ｅに
比べて靱性が大きく改善されていることが分かる。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】図４は、供試材Ｎｏ．６（ＳＫＤ６１）の
焼なまし組織を示す顕微鏡組織写真である。１４９８Ｋ
に加熱後、熱間加工を施し、次いで本実施例に用いた各
方法にて冷却した後、１１４３Ｋにて焼なましを施し
た。比較方法Ｄでは、炭化物が粗いベイナイトに沿って
析出したことにより、針状組織を呈している。また、比
較方法Ｅのように、恒温変態開始温度が高すぎた場合も
また、粗いベイナイトが析出するため、焼なまし組織は
針状組織を呈する。一方、本発明方法Ａ，Ｂ，Ｃにより
得られた焼なまし組織は、いずれも炭化物が均一分散し
ている。本発明により、工具鋼の焼なまし組織は、炭化
物が均一微細に分散した組織に改善がなされ、優れた靱
性を有する工具鋼の製造が可能となる。
焼なまし組織を示す顕微鏡組織写真である。１４９８Ｋ
に加熱後、熱間加工を施し、次いで本実施例に用いた各
方法にて冷却した後、１１４３Ｋにて焼なましを施し
た。比較方法Ｄでは、炭化物が粗いベイナイトに沿って
析出したことにより、針状組織を呈している。また、比
較方法Ｅのように、恒温変態開始温度が高すぎた場合も
また、粗いベイナイトが析出するため、焼なまし組織は
針状組織を呈する。一方、本発明方法Ａ，Ｂ，Ｃにより
得られた焼なまし組織は、いずれも炭化物が均一分散し
ている。本発明により、工具鋼の焼なまし組織は、炭化
物が均一微細に分散した組織に改善がなされ、優れた靱
性を有する工具鋼の製造が可能となる。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により均一分
散した球状化焼なまし組織が得られ、優れた靱性を有す
る工具鋼を製造するための新規な製造方法を提供するも
のである。
散した球状化焼なまし組織が得られ、優れた靱性を有す
る工具鋼を製造するための新規な製造方法を提供するも
のである。
【図１】熱間加工後に８０％以上のマルテンサイト組織
を得る冷却過程を示す図、
を得る冷却過程を示す図、
【図２】熱間加工後に８０％以上のベイナイト組織を得
る冷却過程を示す図、
る冷却過程を示す図、
【図３】熱間加工後にパーライト変態を完了させる冷却
過程を示す図、
過程を示す図、
【図４】供試材Ｎｏ．６（ＳＫＤ６１）の焼なまし組織
を示す顕微鏡組織写真である。
を示す顕微鏡組織写真である。
Ａ オーステナイト Ｍ マルテンサイト Ｂ ベイナイト Ｐ パーライト Ｍｓ マルテンサイト変態開始温度
Claims (2)
- 【請求項１】 熱間加工後の工具鋼において、マルテン
サイト変態開始温度（Ｍｓ点）＋１００Ｋ以下の温度で
変態させ、８０％以上のマルテンサイト組織、または８
０％以上のベイナイト組織とすることにより、球状化焼
なまし時には炭化物が均一分散した組織が得られ、その
後の焼入焼戻しにより優れた靱性を得ることを特徴とす
る靱性に優れた工具鋼の製造方法。 - 【請求項２】 熱間加工後の工具鋼において、８７３Ｋ
以上でパーライト変態を完了させ、粗大なベイナイトの
析出を抑制し、その後、析出した炭化物を固溶させるこ
とにより、球状化焼なまし時には炭化物が均一分散した
組織が得られ、その後の焼入焼戻しにより優れた靱性を
得ることを特徴とする靱性に優れた工具鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000104420A JP2001294935A (ja) | 2000-04-06 | 2000-04-06 | 靱性に優れた工具鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000104420A JP2001294935A (ja) | 2000-04-06 | 2000-04-06 | 靱性に優れた工具鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001294935A true JP2001294935A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18617962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000104420A Withdrawn JP2001294935A (ja) | 2000-04-06 | 2000-04-06 | 靱性に優れた工具鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001294935A (ja) |
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-04-06 JP JP2000104420A patent/JP2001294935A/ja not_active Withdrawn
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