JP2004204312A - 高靭性工具の製造方法、及び高靭性工具 - Google Patents
高靭性工具の製造方法、及び高靭性工具 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】結晶粒が微細化されており、使用中の破損等を防止し得る高靭性工具を効率よく製造することのできる新規な方法を提供する。
【解決手段】Ｃ ：０．４０〜０．８５％（質量％、以下同じ），
Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｃｒ：３．０％以下（０％を含まない），
Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない），及び
Ｎ ：０．００７〜０．０１５％
を含有する鋼材を調質処理するに当たり、
オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却し、該温度域から焼入れする方法である。
【解決手段】Ｃ ：０．４０〜０．８５％（質量％、以下同じ），
Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｃｒ：３．０％以下（０％を含まない），
Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない），及び
Ｎ ：０．００７〜０．０１５％
を含有する鋼材を調質処理するに当たり、
オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却し、該温度域から焼入れする方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、靭性に優れた高靭性工具を製造する方法に関するものである。本発明法は特に、焼入れ性が高い細径鋼材を調質処理するのに極めて有用であり、本発明法を採用すれば、結晶粒が微細化されて高靭性を確保できるのみならず；変態応力のバラツキが著しく低減され、焼割れも防止できるので焼入れ後の曲がりが非常に少なく、部品精度が向上する為、高靭性且つ高精度の工具を得ることができる。従って、本発明の方法は、特にエアードライバーや電動ドライバー等のビット、レンチ等の工具を製造するのに極めて有用である。
【０００２】
【従来の技術】
ビットやレンチ等の工具は、使用中に折損すると破面で切傷したり、破片が飛散して撲傷する等し、多大な危険をもたらす為、工具の折損は致命的である。また、電動ドライバー用ビットの曲がりが大きいと、締結に支障をきたし、更には折損する恐れもある。
【０００３】
そこで上記問題を防止すべく、例えば特許文献１には、マルテンサイト開始点（約１８０〜２８０℃）の温度よりも０〜５０℃高い温度範囲内（約２７０〜２８０℃以下）でベイナイト焼入れを行い、ベイナイト焼入れを膨張計で測定した変態率が７５〜８５％になる点で中止する方法が開示されており、これにより、高靭性及び高強度という全く相反する特性を備えた合金鋼が製造できる旨記載されている。具体的には、試験片を８６０℃における熱処理後に、２３０〜２７０℃の温度でベイナイト焼入れした実施例が掲載されている。しかしながら、上記方法は、焼入れ開始温度が約２７０〜２８０℃以下と非常に低く、しかもベイナイト変態率を膨張計で測定する等、焼入れ時の制御が極めて困難であり、生産効率が著しく低下するという問題を抱えている。また、上記方法では、オーステナイト化処理自体を８６０℃で行なっている為、炭化物の溶け残りが懸念され、硬度の低下を招く恐れがある。
【０００４】
また、特許文献２には、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｎｂ等の成分を適切に制御して耐摩耐衝撃強靭工具鋼を得る方法が開示されており、第１図には、Ａc1変態終了温度＋１００℃（８６０℃）、＋１４０℃（９００℃）、＋１８０℃（９４０℃）で焼入れし、焼戻し温度を室温から７００℃までとした例；第２図及び第３図には、焼入温度を８２０℃、８７０℃、９２０℃とし、油焼入れした例；第４図には、上記鋼材を８７０℃で油焼入れし、焼戻し（油冷）した例が示されている。しかしながら、上記特許文献２の如く高温域から直接焼入れすると、特に焼入れ性が高い成分系からなる細径工具を製造する場合、焼入れ後の直線精度に劣り、縦割れの恐れがあることが、本発明者らの検討結果により明らかになった。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭６３−１２９３４号公報（特許請求の範囲、第３欄、実施例）
【特許文献２】
特公昭５９−２５０２７号公報（特許請求の範囲、第１〜４図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に着目してなされたものであって、その目的は、結晶粒が微細化されており、使用中の破損等を防止し得る高靭性工具を製造することのできる新規な方法；特に、ビットやレンチ等の細径工具を効率よく製造する方法であって、靭性に優れると共に、変態応力のバラツキが著しく低減され、焼割れも防止できる結果、焼入れ後の曲がりが少ない高精度の細径工具を製造するのに好適な方法を提供することにある。
【０００７】
本発明において、好ましい対象である「細径」鋼材は、被締結部と接触する断面の等価直径をＤｅｑ（ｍｍ）、理想臨界直径をＤＩ（ｍｍ）としたとき、ＤＩとＤｅｑの比（Ｒ＝ＤＩ／Ｄｅｑ）が２０以上を満足するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明に係る高靭性工具の製造方法は、
Ｃ ：０．４０〜０．８５％（質量％、以下同じ），
Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｃｒ：３．０％以下（０％を含まない），
Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない），及び
Ｎ ：０．００７〜０．０１５％
を含有する鋼材を調質処理するに当たり、
オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却し、該温度域から焼入れするところに要旨を有するものである。
【０００９】
また、上記課題を解決することのできた本発明に係る高靭性高精度工具の製造方法は、上記の成分を含有し、被締結部と接触する断面の等価直径をＤｅｑ（ｍｍ）、理想臨界直径をＤＩ（ｍｍ）としたとき、ＤＩとＤｅｑの比（ＤＩ／Ｄｅｑ）が２０以上の鋼材を調質処理するに当たり、
オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却し、該温度域から焼入れするところに要旨を有するものである。
【００１０】
上記鋼材が更に、▲１▼Ｃｕ：２．０％以下（０％を含まない），Ｎｉ：２．０％以下（０％を含まない），及びＭｏ：２．０％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有するもの；▲２▼Ｔｉ：０．１％以下（０％を含まない），Ｎｂ：０．３％以下（０％を含まない），Ｖ：２．０％以下（０％を含まない），及びＢ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有するものは、いずれも本発明の好ましい態様である。
【００１１】
更に本発明には、上記方法によって得られた高靭性工具または高靭性高精度工具も本発明の範囲に包含される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、高靭性工具、とりわけ高精度をも兼ね備えた高靭性高精度の細径工具を生産性良く製造する方法について鋭意検討してきた。一般に工具には、高い硬度が要求される（通常、ＨＲＣ５６以上）為、焼入れ性の高い鋼材を原料として使用しており、特にビットやレンチ等の細径工具は、この様な鋼材を球状化焼鈍した後、先端部を切削し、その後、焼入れして製造される。細径工具は、被締結部と接触する断面が細く、且つ、焼入れ性が高い為、特許文献２に代表される如く、オーステナイト域温度等の高温域から直接、焼入れすると縦割れが発生し、引抜き加工された軸部は、変態応力のバラツキにより湾曲してしまい、工具精度が著しく低下することが、本発明者らの検討結果により明らかになった。
この様な問題点に鑑み、本発明者らは更に検討を重ねた結果、従来法の如く、高温域から直接焼入れするのではなく、オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点直上［具体的にはＡr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）の温度範囲］まで冷却し、当該温度域から焼入れするという、独自の二段焼入れ法を採用すれば所期の目的が達成され得ることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
以下、本発明法を特徴付ける焼入れ方法について詳述する。
【００１４】
上述した通り、本発明法は、オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）（以下、この温度域をＴ0と略記する場合がある）まで冷却し、該温度域から焼入れすること；換言すれば、二段焼入れするに当たり、焼入れ開始温度を上記温度域Ｔ0に制御した点に特徴がある。この様な独自の二段焼入れ法を採用することにより、結晶粒が微細化されて靭性が向上すること；特に本発明法を細径工具の製造に適用すると、靭性向上効果に加えて、工具精度が著しく向上することが明らかになった。
【００１５】
本発明では、まず、オーステナイト域温度に加熱し、当該温度で所定時間保持する。具体的な条件は、成分組成やＤｅｑ、処理量（１バッチ当たりに処理する合計重量）等によっても相違するが、概ね、８６０〜９００℃の範囲で約５分間〜２時間保持することが推奨される。例えば９００℃で処理する場合には、Ｄｅｑ≦１．０ｍｍでは１０分間、１．０＜Ｄｅｑ≦８．０ｍｍでは２０〜３０分間保持することが推奨される。
【００１６】
次いでＡr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却する。この温度域Ｔ0は、所望の特性（高靭性、更には高精度）を確保する為に極めて重要であり、Ａr3変態点未満では、オーステナイトとフェライトの二相域となり、強度が低下してしまう。一方、（Ａr3変態点＋５０℃）を超えると、結晶粒微細化効果及び精度向上効果が有効に発揮されず、所望の特性を得ることができない。上記温度はＡr3変態点に近い程、曲がりの程度が小さく、且つ、結晶粒も微細化される（後記する図２を参照）ことから、最も好ましいのはＡr3変態点である。
【００１７】
具体的には、鋼材断面全域が一様に上記温域Ｔ0となる様、オーステナイト域温度からＴ0までを、▲１▼徐冷［概ね、１．０℃／分以下（より好ましくは０．５℃／分以下）の平均冷却速度で冷却する］するか、若しくは、▲２▼急冷した後、Ｔ0の温度域で所定時間保持すればよい。上記▲１▼または▲２▼の方法は、鋼材断面全域を一様に上記の焼入れ開始温度（Ｔ0）に制御する為の方法であり、特に生産性等を考慮した場合、▲１▼の如く徐冷したときには、冷却中に鋼材全面が一様に所定の焼入れ開始温度となる為、当該温度で更に保持する必要はない。勿論、生産性よりも、より優れた精度・靭性を確保したい場合には、当該温度で更に保持してもよく（保持時間は、後記する▲２▼の場合と同様である）、この様な態様も本発明の範囲内に包含されることはいうまでもない。一方、上記▲２▼の如く急冷した場合には、鋼材全面が上記温度域となる様、当該温度域Ｔ0で更に保持する必要がある。この保持時間は処理量等によっても相違するが、概ね、被締結部と接触する断面の等価直径Ｄｅｑ（ｍｍ）の２倍（分）以上、より好ましくはＤｅｑ（ｍｍ）の５倍（分）以上の時間保持することが推奨される。保持時間の上限は特に限定されないが、生産効率等を考慮すると、Ｄｅｑ（ｍｍ）の２０倍（分）以下に制御することが推奨される。
【００１８】
本発明において、上記▲１▼、▲２▼のいずれの方法を採用するかについては、生産性等の観点から、冷却時間と保持時間の合計がより少なくなる途を選択すれば良い。一般的には連続炉を用い、オーステナイト化処理後、次の炉にてＴ0まで炉冷し、２×Ｄｅｑ（分間）以上保持した後、焼入れすることが推奨される。
【００１９】
上記の様にしてＴ0まで冷却した後、焼入れする。この工程は、本発明では特に限定されず、油焼入れ、塩浴焼入れ等、細径工具を調質処理するに当たって通常採用される方法を適宜選択することができる。
【００２０】
次に、本発明で使用する鋼材の化学成分について説明する。
【００２１】
Ｃ：０．４０〜０．８５％
Ｃは、工具として使用するのに必要な硬度（ＨＲＣ５６以上）を確保する為に０．４０％以上添加することが必要である。好ましくは０．５０％以上である。
但し、０．８５％を超えて添加すると加工性が劣化するので、その上限を０．８５％とした。好ましくは０．７５％以下である。
【００２２】
Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない）
Ｓｉは、フェライトの固溶強化に寄与し、工具の強度を高めるのに有用な元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、１．０％以上添加することが推奨される。但し、２．０％を超えて添加すると靭性が劣化するので、その上限を２．０％とする。
【００２３】
Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない）
Ｍｎは、溶製時の脱酸及び工具の強度向上を目的として添加される元素であり、この様な作用を有効に発揮させる為には０．１％以上添加することが推奨される。但し、２．０％を超えると焼入れ性が高くなり過ぎて焼き割れが発生したり、加工性を著しく劣化させる為、その上限を２．０％とした。好ましくは１．５％以下である。
【００２４】
Ｃｒ：３．０％以下（０％を含まない）
Ｃｒは工具の強度向上に寄与する元素であり、この様な作用を有効に発揮させる為には、０．２％以上添加することが推奨される。但し、３．０％を超えて添加すると、焼入れ性が高くなり過ぎるため、その上限を３．０％とした。好ましくは２．５％以下である。
【００２５】
Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない）
Ａｌは、溶製時の脱酸と工具の結晶粒微細化に寄与する元素であり、この様な作用を有効に発揮させる為に、０．００１％以上添加することが推奨される。但し、０．１％を超えて過剰に添加すると、結晶粒が凝集し、結晶粒の成長を招く恐れがあるので、その上限を０．１％とする。好ましくは０．０７％以下である。
【００２６】
Ｎ：０．００７〜０．０１５％
ＮはＡｌと結合してＡｌＮを生成し、調質時のオーステナイト結晶粒を微細化させる元素であるが、０．００７％未満ではこの様な効果は得られない。好ましくは０．０８％以上である。しかしながら０．０１５％を超えて添加しても上記効果は飽和してしまい、時効脆化を生じ易くなるので、その上限を０．０１５％以下とした。
【００２７】
本発明法は、上記成分を含有し、残部：鉄および不純物からなるが、その他、一層優れた作用を具備させることを目的として、下記元素を積極的に添加することが推奨される。
【００２８】
Ｃｕ：２．０％以下（０％を含まない），Ｎｉ：２．０％以下（０％を含まない），及びＭｏ：２．０％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種の元素
これらの元素はいずれも、工具の強度向上に寄与する元素である。このうちＣｕは、更に脱炭を抑制する元素であり、Ｎｉ及びＭｏは靭性向上作用も有する元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、Ｃｕを０．０５％以上、Ｎｉを０．１％以上、Ｍｏを０．０５％以上添加することが推奨される。但し、いずれの元素も２．０％を超えて添加すると、焼入れ性が高くなり過ぎる為、その上限を夫々、２．０％とすることが好ましい。
【００２９】
これらの元素は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても構わない。
【００３０】
Ｔｉ：０．１％以下（０％を含まない），Ｎｂ：０．３％以下（０％を含まない），Ｖ：２．０％以下（０％を含まない），及びＢ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種の元素
これらの元素はいずれも窒化物を形成して調質時のオーステナイト結晶粒を微細化する元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、Ｔｉを０．００３％以上、Ｎｂを０．０１％以上、Ｖを０．０５％以上、Ｂを０．００３％以上添加することが推奨される。但し、過剰に添加すると、結晶粒が細かくなり過ぎて焼入れ性が高くなる為、その上限を、Ｔｉ：０．１％、Ｎｂ：０．３％、Ｖ：２．０％、Ｂ：０．１％とすることが好ましい。
【００３１】
これらの元素は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても構わない。
【００３２】
本発明によれば、上記組成からなる鋼材を用い、圧延・球状化焼鈍した後、伸線若しくは切削加工して所定形状に加工してから、前述した焼入れ法を施すによって所望の高靭性工具を製造することができる。尚、本発明では、焼入れ前の圧延条件、球状化焼鈍条件、加工条件等は特に限定されず、本発明の作用を損なわない範囲で、通常、採用される方法を適宜選択することができる。
【００３３】
本発明法は特に、上記組成からなる鋼材であって、ＤＩ（ｍｍ）とＤｅｑ（ｍｍ）の比（ＤＩ／Ｄｅｑ：以下、Ｒで代表する場合がある）が２０以上の細径鋼材に加工したものを調質処理するのに有用であり、これにより、高靭性且つ高精度の工具を製造することができる。
【００３４】
以下、本発明法で対象とする細径鋼材について説明する。ここで、Ｄｅｑは被締結部と接触する断面の等価直径を、ＤＩは理想臨界直径を、夫々、意味する。
【００３５】
このうちＤＩは、理想的な焼入れ、即ち、焼入れされる物体を焼入液に入れた瞬間に、その表面の温度が焼入液の温度まで冷却されるような冷却が行なわれた場合に、中心まで焼きが入る丸棒の最大直径を意味し、本発明では、上記ＤＩを臨界直径（一般に、組織の５０％がマルテンサイトになる直径）によって間接的に算出している。ＤＩは、焼入液の冷却能の影響をうけない特性値であるので、通常、鋼の焼入性の評価値として用いられており、ＤＩが大きい程、焼入れ性が高いことを意味している。
【００３６】
一方、Ｄｅｑが小さい程、細径であることを意味している。
【００３７】
そしてＤＩが大きく（焼入れ性が高い）、Ｄｅｑが小さい（細径である）程、焼入れ時の変態応力のバラツキによる曲がりが大きく、縦割れの発生率も高くなるが、本発明の方法は、特に「Ｒ（＝ＤＩ／Ｄｅｑ）≧２０」の細径工具を精度良く製造するのに極めて有用であることが、本発明者らの検討結果により明らかになった（後記する図１を参照）。特に本発明によれば、上記Ｒが概ね２５０程度の、非常に細径の工具であっても、非常に精度良く、且つ結晶粒が微細化された高靭性工具を製造できることも判明した。
【００３８】
この様にして得られる細径工具は、長さ１００ｍｍの試験用サンプルに切断し、後記する実施例に記載の曲がり試験を実施したときの曲がりが、加工前に比べて０．５ｍｍ以下に抑制されており、焼割れも発生しない為に「高精度」を有しており、しかも結晶粒も微細化されている為「高靭性」をも具備するものであり、エアードライバーや電動ドライバー等のビット、レンチ等の細径工具を製造するのに極めて有用である。
【００３９】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは本発明の技術的範囲に包含される。
【００４０】
【実施例】
表１に示すＡ〜Ｆの供試鋼（このうちＡ〜Ｄは、本発明の化学成分を満足する例であり、ＥはＣ量が少ない例、ＦはＣ量が多い例である）をφ９．５ｍｍまで圧延した後、球状化焼鈍し、伸線処理若しくは切削加工処理することにより表２に示す断面形状の工具Ｎo.１〜２３を得た。ここで、ＤＩ（組織の５０％がマルテンサイトになる直径）は、具体的には下式に基づいて算出した。
【００４１】
DI=15.07√[C]×(0.7[Si]+1)×(3.33[Mn]+1)×(0.27[Cu]+1)×(0.9[Ni]+1)×(2.19[Cr]+1)×(2.9[Mo]+1)×exp(-0.08×<結晶粒度No.>）
式中、[ ]は、各元素の含有量（質量％）である。
【００４２】
更に上記工具を焼入れ処理したときにおける曲がりの程度及び結晶粒度を測定すべく、長さ１００ｍｍの試験用サンプルに切断した。具体的な焼入れ方法は以下の通りである。
【００４３】
まず、Ｎo.１２〜２３について、９００℃まで加熱し、当該温度で３０分間保持した後、焼入れ開始温度（Ｔ0）が表２に示す各温度範囲となる様、炉冷（約８０℃／分の平均冷却速度）し、当該温度で２０分間保持した後、焼入れを行なった。この保持時間はいずれも、各サンプルのＤｅｑ（ｍｍ）の２倍以上を満足するものである。参考までに、各サンプルのＡr3変態点を表２に併記する。
【００４４】
一方、Ｎo.１〜１１については、本発明法で採用する二段階焼入れは行なわず、９００℃に加熱し、３０分間保持した後、焼入れした。
【００４５】
ちなみにＮo.１〜９と、Ｎo.１２〜２０とは、焼入れ方法が異なること以外は同じ組成及び条件で製造した例である。
【００４６】
この様な焼入れ処理した各試験サンプルについて、長手方向中心部の曲がり量をマイクロメーターで測定する（曲がり量が０．５ｍｍ以下のものを「高精度」と評価する）と共に、Ｄ／４部における結晶粒度を測定した。
【００４７】
これらの結果を表２に併記する。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
表２の結果より、以下の様に考察することができる。
【００５１】
まず、Ｎo.１２〜２２は、本発明の成分組成を満足する供試鋼Ａ〜Ｄを用い、本発明で特定する二段焼入れを施して工具を製造した本発明例であり［焼入れ開始温度Ｔ0は、いずれも（Ａr3変態点＋４６℃）以下の温度に制御されている］、二段階焼入れを施さずに工具を製造したＮo.１〜９の従来例（比較例）に比べて、結晶粒度Ｎo.が大きくなっており、結晶粒微細化効果に優れている。特にＲが２０以上の細径鋼材であるＮo.１６〜２０（本発明例）とＮo.５〜９（従来例）を比較すると（これらは、焼入れ方法が異なること以外、同じ条件で製造したものであり、Ｎo.１６とＮo.５、Ｎo.１７とＮo.６、Ｎo.１８とＮo.７、Ｎo.１９とＮo.８が、夫々、対応している）、二段焼入れした本発明例はいずれも、対応する従来例に比べて結晶粒微細化効果に優れると共に、曲がりの程度も０．５ｍｍ以下に抑制されており、高靭性且つ高精度の工具を得ることができた。
【００５２】
この様に本発明法は、特にＲ≧２０の細径工具を精度良く製造するのに極めて有効であることを、より一層明らかにする目的で、図１に、Ｒと曲がり量の関係をグラフ化して示す。この図は、Ｎo.１〜９、１２〜２０の結果をプロットしたものである。図１より、本発明法による精度向上効果は、特にＲ≧２０の細径工具に適用したときに、極めて顕著に見られることが明瞭に読取れる。
【００５３】
また、図２に、第二次焼入れ開始温度（Ｔ0）と、曲がり量及び結晶粒度との関係をグラフ化して示す。この図は、Ｎo.７，１８，２１〜２３の結果をプロットしたものである。図２より、Ｔ0がＡr3変態点（７９４℃）に近い程、曲がりの程度も少なく、且つ結晶粒も微細化されており、所望の特性（高靭性及び高精度）を確保するのに極めて有効であることが分かる。
【００５４】
一方、Ｎo.１０は、Ｃ量が少ない供試鋼Ｅを用い、二段階焼入れを施さずに製造した比較例（Ｒ≧２０）であり、曲がりの程度が１ｍｍを超えている。
【００５５】
Ｎo.１１は、Ｃ量が多い供試鋼Ｆを用いた例であり、φ４．２ｍｍまで伸線したときに断線した為、曲がりの程度及び結晶粒度を測定することはできなかった。
【００５６】
Ｎo.２３は、成分組成は本発明の範囲を満足する供試鋼Ｄを用いたが、二段焼入れ開始温度Ｔ0を高く設定して製造した例であり、曲がりの程度が１ｍｍを超えている。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されているので、結晶粒が微細化されており、使用中の破損等を防止し得る高靭性工具を効率よく製造することができた。本発明法は、特にビットやレンチ等の細径工具を製造するのに極めて有用であり、本発明を採用すれば、靭性に優れるのみならず、変態応力のバラツキが著しく低減され、焼割れも防止できる結果、焼入れ後の曲がりが少ない高精度の細径工具を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｒ（＝ＤＩ／Ｄｅｑ）と曲がり量の関係をグラフ化した図である。
【図２】焼入れ開始温度（Ｔ0）と、曲がり量及び結晶粒度との関係をグラフ化した図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、靭性に優れた高靭性工具を製造する方法に関するものである。本発明法は特に、焼入れ性が高い細径鋼材を調質処理するのに極めて有用であり、本発明法を採用すれば、結晶粒が微細化されて高靭性を確保できるのみならず；変態応力のバラツキが著しく低減され、焼割れも防止できるので焼入れ後の曲がりが非常に少なく、部品精度が向上する為、高靭性且つ高精度の工具を得ることができる。従って、本発明の方法は、特にエアードライバーや電動ドライバー等のビット、レンチ等の工具を製造するのに極めて有用である。
【０００２】
【従来の技術】
ビットやレンチ等の工具は、使用中に折損すると破面で切傷したり、破片が飛散して撲傷する等し、多大な危険をもたらす為、工具の折損は致命的である。また、電動ドライバー用ビットの曲がりが大きいと、締結に支障をきたし、更には折損する恐れもある。
【０００３】
そこで上記問題を防止すべく、例えば特許文献１には、マルテンサイト開始点（約１８０〜２８０℃）の温度よりも０〜５０℃高い温度範囲内（約２７０〜２８０℃以下）でベイナイト焼入れを行い、ベイナイト焼入れを膨張計で測定した変態率が７５〜８５％になる点で中止する方法が開示されており、これにより、高靭性及び高強度という全く相反する特性を備えた合金鋼が製造できる旨記載されている。具体的には、試験片を８６０℃における熱処理後に、２３０〜２７０℃の温度でベイナイト焼入れした実施例が掲載されている。しかしながら、上記方法は、焼入れ開始温度が約２７０〜２８０℃以下と非常に低く、しかもベイナイト変態率を膨張計で測定する等、焼入れ時の制御が極めて困難であり、生産効率が著しく低下するという問題を抱えている。また、上記方法では、オーステナイト化処理自体を８６０℃で行なっている為、炭化物の溶け残りが懸念され、硬度の低下を招く恐れがある。
【０００４】
また、特許文献２には、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｎｂ等の成分を適切に制御して耐摩耐衝撃強靭工具鋼を得る方法が開示されており、第１図には、Ａc1変態終了温度＋１００℃（８６０℃）、＋１４０℃（９００℃）、＋１８０℃（９４０℃）で焼入れし、焼戻し温度を室温から７００℃までとした例；第２図及び第３図には、焼入温度を８２０℃、８７０℃、９２０℃とし、油焼入れした例；第４図には、上記鋼材を８７０℃で油焼入れし、焼戻し（油冷）した例が示されている。しかしながら、上記特許文献２の如く高温域から直接焼入れすると、特に焼入れ性が高い成分系からなる細径工具を製造する場合、焼入れ後の直線精度に劣り、縦割れの恐れがあることが、本発明者らの検討結果により明らかになった。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭６３−１２９３４号公報（特許請求の範囲、第３欄、実施例）
【特許文献２】
特公昭５９−２５０２７号公報（特許請求の範囲、第１〜４図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に着目してなされたものであって、その目的は、結晶粒が微細化されており、使用中の破損等を防止し得る高靭性工具を製造することのできる新規な方法；特に、ビットやレンチ等の細径工具を効率よく製造する方法であって、靭性に優れると共に、変態応力のバラツキが著しく低減され、焼割れも防止できる結果、焼入れ後の曲がりが少ない高精度の細径工具を製造するのに好適な方法を提供することにある。
【０００７】
本発明において、好ましい対象である「細径」鋼材は、被締結部と接触する断面の等価直径をＤｅｑ（ｍｍ）、理想臨界直径をＤＩ（ｍｍ）としたとき、ＤＩとＤｅｑの比（Ｒ＝ＤＩ／Ｄｅｑ）が２０以上を満足するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできた本発明に係る高靭性工具の製造方法は、
Ｃ ：０．４０〜０．８５％（質量％、以下同じ），
Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｃｒ：３．０％以下（０％を含まない），
Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない），及び
Ｎ ：０．００７〜０．０１５％
を含有する鋼材を調質処理するに当たり、
オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却し、該温度域から焼入れするところに要旨を有するものである。
【０００９】
また、上記課題を解決することのできた本発明に係る高靭性高精度工具の製造方法は、上記の成分を含有し、被締結部と接触する断面の等価直径をＤｅｑ（ｍｍ）、理想臨界直径をＤＩ（ｍｍ）としたとき、ＤＩとＤｅｑの比（ＤＩ／Ｄｅｑ）が２０以上の鋼材を調質処理するに当たり、
オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却し、該温度域から焼入れするところに要旨を有するものである。
【００１０】
上記鋼材が更に、▲１▼Ｃｕ：２．０％以下（０％を含まない），Ｎｉ：２．０％以下（０％を含まない），及びＭｏ：２．０％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有するもの；▲２▼Ｔｉ：０．１％以下（０％を含まない），Ｎｂ：０．３％以下（０％を含まない），Ｖ：２．０％以下（０％を含まない），及びＢ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有するものは、いずれも本発明の好ましい態様である。
【００１１】
更に本発明には、上記方法によって得られた高靭性工具または高靭性高精度工具も本発明の範囲に包含される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、高靭性工具、とりわけ高精度をも兼ね備えた高靭性高精度の細径工具を生産性良く製造する方法について鋭意検討してきた。一般に工具には、高い硬度が要求される（通常、ＨＲＣ５６以上）為、焼入れ性の高い鋼材を原料として使用しており、特にビットやレンチ等の細径工具は、この様な鋼材を球状化焼鈍した後、先端部を切削し、その後、焼入れして製造される。細径工具は、被締結部と接触する断面が細く、且つ、焼入れ性が高い為、特許文献２に代表される如く、オーステナイト域温度等の高温域から直接、焼入れすると縦割れが発生し、引抜き加工された軸部は、変態応力のバラツキにより湾曲してしまい、工具精度が著しく低下することが、本発明者らの検討結果により明らかになった。
この様な問題点に鑑み、本発明者らは更に検討を重ねた結果、従来法の如く、高温域から直接焼入れするのではなく、オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点直上［具体的にはＡr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）の温度範囲］まで冷却し、当該温度域から焼入れするという、独自の二段焼入れ法を採用すれば所期の目的が達成され得ることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
以下、本発明法を特徴付ける焼入れ方法について詳述する。
【００１４】
上述した通り、本発明法は、オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）（以下、この温度域をＴ0と略記する場合がある）まで冷却し、該温度域から焼入れすること；換言すれば、二段焼入れするに当たり、焼入れ開始温度を上記温度域Ｔ0に制御した点に特徴がある。この様な独自の二段焼入れ法を採用することにより、結晶粒が微細化されて靭性が向上すること；特に本発明法を細径工具の製造に適用すると、靭性向上効果に加えて、工具精度が著しく向上することが明らかになった。
【００１５】
本発明では、まず、オーステナイト域温度に加熱し、当該温度で所定時間保持する。具体的な条件は、成分組成やＤｅｑ、処理量（１バッチ当たりに処理する合計重量）等によっても相違するが、概ね、８６０〜９００℃の範囲で約５分間〜２時間保持することが推奨される。例えば９００℃で処理する場合には、Ｄｅｑ≦１．０ｍｍでは１０分間、１．０＜Ｄｅｑ≦８．０ｍｍでは２０〜３０分間保持することが推奨される。
【００１６】
次いでＡr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却する。この温度域Ｔ0は、所望の特性（高靭性、更には高精度）を確保する為に極めて重要であり、Ａr3変態点未満では、オーステナイトとフェライトの二相域となり、強度が低下してしまう。一方、（Ａr3変態点＋５０℃）を超えると、結晶粒微細化効果及び精度向上効果が有効に発揮されず、所望の特性を得ることができない。上記温度はＡr3変態点に近い程、曲がりの程度が小さく、且つ、結晶粒も微細化される（後記する図２を参照）ことから、最も好ましいのはＡr3変態点である。
【００１７】
具体的には、鋼材断面全域が一様に上記温域Ｔ0となる様、オーステナイト域温度からＴ0までを、▲１▼徐冷［概ね、１．０℃／分以下（より好ましくは０．５℃／分以下）の平均冷却速度で冷却する］するか、若しくは、▲２▼急冷した後、Ｔ0の温度域で所定時間保持すればよい。上記▲１▼または▲２▼の方法は、鋼材断面全域を一様に上記の焼入れ開始温度（Ｔ0）に制御する為の方法であり、特に生産性等を考慮した場合、▲１▼の如く徐冷したときには、冷却中に鋼材全面が一様に所定の焼入れ開始温度となる為、当該温度で更に保持する必要はない。勿論、生産性よりも、より優れた精度・靭性を確保したい場合には、当該温度で更に保持してもよく（保持時間は、後記する▲２▼の場合と同様である）、この様な態様も本発明の範囲内に包含されることはいうまでもない。一方、上記▲２▼の如く急冷した場合には、鋼材全面が上記温度域となる様、当該温度域Ｔ0で更に保持する必要がある。この保持時間は処理量等によっても相違するが、概ね、被締結部と接触する断面の等価直径Ｄｅｑ（ｍｍ）の２倍（分）以上、より好ましくはＤｅｑ（ｍｍ）の５倍（分）以上の時間保持することが推奨される。保持時間の上限は特に限定されないが、生産効率等を考慮すると、Ｄｅｑ（ｍｍ）の２０倍（分）以下に制御することが推奨される。
【００１８】
本発明において、上記▲１▼、▲２▼のいずれの方法を採用するかについては、生産性等の観点から、冷却時間と保持時間の合計がより少なくなる途を選択すれば良い。一般的には連続炉を用い、オーステナイト化処理後、次の炉にてＴ0まで炉冷し、２×Ｄｅｑ（分間）以上保持した後、焼入れすることが推奨される。
【００１９】
上記の様にしてＴ0まで冷却した後、焼入れする。この工程は、本発明では特に限定されず、油焼入れ、塩浴焼入れ等、細径工具を調質処理するに当たって通常採用される方法を適宜選択することができる。
【００２０】
次に、本発明で使用する鋼材の化学成分について説明する。
【００２１】
Ｃ：０．４０〜０．８５％
Ｃは、工具として使用するのに必要な硬度（ＨＲＣ５６以上）を確保する為に０．４０％以上添加することが必要である。好ましくは０．５０％以上である。
但し、０．８５％を超えて添加すると加工性が劣化するので、その上限を０．８５％とした。好ましくは０．７５％以下である。
【００２２】
Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない）
Ｓｉは、フェライトの固溶強化に寄与し、工具の強度を高めるのに有用な元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、１．０％以上添加することが推奨される。但し、２．０％を超えて添加すると靭性が劣化するので、その上限を２．０％とする。
【００２３】
Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない）
Ｍｎは、溶製時の脱酸及び工具の強度向上を目的として添加される元素であり、この様な作用を有効に発揮させる為には０．１％以上添加することが推奨される。但し、２．０％を超えると焼入れ性が高くなり過ぎて焼き割れが発生したり、加工性を著しく劣化させる為、その上限を２．０％とした。好ましくは１．５％以下である。
【００２４】
Ｃｒ：３．０％以下（０％を含まない）
Ｃｒは工具の強度向上に寄与する元素であり、この様な作用を有効に発揮させる為には、０．２％以上添加することが推奨される。但し、３．０％を超えて添加すると、焼入れ性が高くなり過ぎるため、その上限を３．０％とした。好ましくは２．５％以下である。
【００２５】
Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない）
Ａｌは、溶製時の脱酸と工具の結晶粒微細化に寄与する元素であり、この様な作用を有効に発揮させる為に、０．００１％以上添加することが推奨される。但し、０．１％を超えて過剰に添加すると、結晶粒が凝集し、結晶粒の成長を招く恐れがあるので、その上限を０．１％とする。好ましくは０．０７％以下である。
【００２６】
Ｎ：０．００７〜０．０１５％
ＮはＡｌと結合してＡｌＮを生成し、調質時のオーステナイト結晶粒を微細化させる元素であるが、０．００７％未満ではこの様な効果は得られない。好ましくは０．０８％以上である。しかしながら０．０１５％を超えて添加しても上記効果は飽和してしまい、時効脆化を生じ易くなるので、その上限を０．０１５％以下とした。
【００２７】
本発明法は、上記成分を含有し、残部：鉄および不純物からなるが、その他、一層優れた作用を具備させることを目的として、下記元素を積極的に添加することが推奨される。
【００２８】
Ｃｕ：２．０％以下（０％を含まない），Ｎｉ：２．０％以下（０％を含まない），及びＭｏ：２．０％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種の元素
これらの元素はいずれも、工具の強度向上に寄与する元素である。このうちＣｕは、更に脱炭を抑制する元素であり、Ｎｉ及びＭｏは靭性向上作用も有する元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、Ｃｕを０．０５％以上、Ｎｉを０．１％以上、Ｍｏを０．０５％以上添加することが推奨される。但し、いずれの元素も２．０％を超えて添加すると、焼入れ性が高くなり過ぎる為、その上限を夫々、２．０％とすることが好ましい。
【００２９】
これらの元素は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても構わない。
【００３０】
Ｔｉ：０．１％以下（０％を含まない），Ｎｂ：０．３％以下（０％を含まない），Ｖ：２．０％以下（０％を含まない），及びＢ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選択される少なくとも一種の元素
これらの元素はいずれも窒化物を形成して調質時のオーステナイト結晶粒を微細化する元素である。この様な作用を有効に発揮させる為には、Ｔｉを０．００３％以上、Ｎｂを０．０１％以上、Ｖを０．０５％以上、Ｂを０．００３％以上添加することが推奨される。但し、過剰に添加すると、結晶粒が細かくなり過ぎて焼入れ性が高くなる為、その上限を、Ｔｉ：０．１％、Ｎｂ：０．３％、Ｖ：２．０％、Ｂ：０．１％とすることが好ましい。
【００３１】
これらの元素は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても構わない。
【００３２】
本発明によれば、上記組成からなる鋼材を用い、圧延・球状化焼鈍した後、伸線若しくは切削加工して所定形状に加工してから、前述した焼入れ法を施すによって所望の高靭性工具を製造することができる。尚、本発明では、焼入れ前の圧延条件、球状化焼鈍条件、加工条件等は特に限定されず、本発明の作用を損なわない範囲で、通常、採用される方法を適宜選択することができる。
【００３３】
本発明法は特に、上記組成からなる鋼材であって、ＤＩ（ｍｍ）とＤｅｑ（ｍｍ）の比（ＤＩ／Ｄｅｑ：以下、Ｒで代表する場合がある）が２０以上の細径鋼材に加工したものを調質処理するのに有用であり、これにより、高靭性且つ高精度の工具を製造することができる。
【００３４】
以下、本発明法で対象とする細径鋼材について説明する。ここで、Ｄｅｑは被締結部と接触する断面の等価直径を、ＤＩは理想臨界直径を、夫々、意味する。
【００３５】
このうちＤＩは、理想的な焼入れ、即ち、焼入れされる物体を焼入液に入れた瞬間に、その表面の温度が焼入液の温度まで冷却されるような冷却が行なわれた場合に、中心まで焼きが入る丸棒の最大直径を意味し、本発明では、上記ＤＩを臨界直径（一般に、組織の５０％がマルテンサイトになる直径）によって間接的に算出している。ＤＩは、焼入液の冷却能の影響をうけない特性値であるので、通常、鋼の焼入性の評価値として用いられており、ＤＩが大きい程、焼入れ性が高いことを意味している。
【００３６】
一方、Ｄｅｑが小さい程、細径であることを意味している。
【００３７】
そしてＤＩが大きく（焼入れ性が高い）、Ｄｅｑが小さい（細径である）程、焼入れ時の変態応力のバラツキによる曲がりが大きく、縦割れの発生率も高くなるが、本発明の方法は、特に「Ｒ（＝ＤＩ／Ｄｅｑ）≧２０」の細径工具を精度良く製造するのに極めて有用であることが、本発明者らの検討結果により明らかになった（後記する図１を参照）。特に本発明によれば、上記Ｒが概ね２５０程度の、非常に細径の工具であっても、非常に精度良く、且つ結晶粒が微細化された高靭性工具を製造できることも判明した。
【００３８】
この様にして得られる細径工具は、長さ１００ｍｍの試験用サンプルに切断し、後記する実施例に記載の曲がり試験を実施したときの曲がりが、加工前に比べて０．５ｍｍ以下に抑制されており、焼割れも発生しない為に「高精度」を有しており、しかも結晶粒も微細化されている為「高靭性」をも具備するものであり、エアードライバーや電動ドライバー等のビット、レンチ等の細径工具を製造するのに極めて有用である。
【００３９】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは本発明の技術的範囲に包含される。
【００４０】
【実施例】
表１に示すＡ〜Ｆの供試鋼（このうちＡ〜Ｄは、本発明の化学成分を満足する例であり、ＥはＣ量が少ない例、ＦはＣ量が多い例である）をφ９．５ｍｍまで圧延した後、球状化焼鈍し、伸線処理若しくは切削加工処理することにより表２に示す断面形状の工具Ｎo.１〜２３を得た。ここで、ＤＩ（組織の５０％がマルテンサイトになる直径）は、具体的には下式に基づいて算出した。
【００４１】
DI=15.07√[C]×(0.7[Si]+1)×(3.33[Mn]+1)×(0.27[Cu]+1)×(0.9[Ni]+1)×(2.19[Cr]+1)×(2.9[Mo]+1)×exp(-0.08×<結晶粒度No.>）
式中、[ ]は、各元素の含有量（質量％）である。
【００４２】
更に上記工具を焼入れ処理したときにおける曲がりの程度及び結晶粒度を測定すべく、長さ１００ｍｍの試験用サンプルに切断した。具体的な焼入れ方法は以下の通りである。
【００４３】
まず、Ｎo.１２〜２３について、９００℃まで加熱し、当該温度で３０分間保持した後、焼入れ開始温度（Ｔ0）が表２に示す各温度範囲となる様、炉冷（約８０℃／分の平均冷却速度）し、当該温度で２０分間保持した後、焼入れを行なった。この保持時間はいずれも、各サンプルのＤｅｑ（ｍｍ）の２倍以上を満足するものである。参考までに、各サンプルのＡr3変態点を表２に併記する。
【００４４】
一方、Ｎo.１〜１１については、本発明法で採用する二段階焼入れは行なわず、９００℃に加熱し、３０分間保持した後、焼入れした。
【００４５】
ちなみにＮo.１〜９と、Ｎo.１２〜２０とは、焼入れ方法が異なること以外は同じ組成及び条件で製造した例である。
【００４６】
この様な焼入れ処理した各試験サンプルについて、長手方向中心部の曲がり量をマイクロメーターで測定する（曲がり量が０．５ｍｍ以下のものを「高精度」と評価する）と共に、Ｄ／４部における結晶粒度を測定した。
【００４７】
これらの結果を表２に併記する。
【００４８】
【表１】
【表２】
表２の結果より、以下の様に考察することができる。
【００５１】
まず、Ｎo.１２〜２２は、本発明の成分組成を満足する供試鋼Ａ〜Ｄを用い、本発明で特定する二段焼入れを施して工具を製造した本発明例であり［焼入れ開始温度Ｔ0は、いずれも（Ａr3変態点＋４６℃）以下の温度に制御されている］、二段階焼入れを施さずに工具を製造したＮo.１〜９の従来例（比較例）に比べて、結晶粒度Ｎo.が大きくなっており、結晶粒微細化効果に優れている。特にＲが２０以上の細径鋼材であるＮo.１６〜２０（本発明例）とＮo.５〜９（従来例）を比較すると（これらは、焼入れ方法が異なること以外、同じ条件で製造したものであり、Ｎo.１６とＮo.５、Ｎo.１７とＮo.６、Ｎo.１８とＮo.７、Ｎo.１９とＮo.８が、夫々、対応している）、二段焼入れした本発明例はいずれも、対応する従来例に比べて結晶粒微細化効果に優れると共に、曲がりの程度も０．５ｍｍ以下に抑制されており、高靭性且つ高精度の工具を得ることができた。
【００５２】
この様に本発明法は、特にＲ≧２０の細径工具を精度良く製造するのに極めて有効であることを、より一層明らかにする目的で、図１に、Ｒと曲がり量の関係をグラフ化して示す。この図は、Ｎo.１〜９、１２〜２０の結果をプロットしたものである。図１より、本発明法による精度向上効果は、特にＲ≧２０の細径工具に適用したときに、極めて顕著に見られることが明瞭に読取れる。
【００５３】
また、図２に、第二次焼入れ開始温度（Ｔ0）と、曲がり量及び結晶粒度との関係をグラフ化して示す。この図は、Ｎo.７，１８，２１〜２３の結果をプロットしたものである。図２より、Ｔ0がＡr3変態点（７９４℃）に近い程、曲がりの程度も少なく、且つ結晶粒も微細化されており、所望の特性（高靭性及び高精度）を確保するのに極めて有効であることが分かる。
【００５４】
一方、Ｎo.１０は、Ｃ量が少ない供試鋼Ｅを用い、二段階焼入れを施さずに製造した比較例（Ｒ≧２０）であり、曲がりの程度が１ｍｍを超えている。
【００５５】
Ｎo.１１は、Ｃ量が多い供試鋼Ｆを用いた例であり、φ４．２ｍｍまで伸線したときに断線した為、曲がりの程度及び結晶粒度を測定することはできなかった。
【００５６】
Ｎo.２３は、成分組成は本発明の範囲を満足する供試鋼Ｄを用いたが、二段焼入れ開始温度Ｔ0を高く設定して製造した例であり、曲がりの程度が１ｍｍを超えている。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されているので、結晶粒が微細化されており、使用中の破損等を防止し得る高靭性工具を効率よく製造することができた。本発明法は、特にビットやレンチ等の細径工具を製造するのに極めて有用であり、本発明を採用すれば、靭性に優れるのみならず、変態応力のバラツキが著しく低減され、焼割れも防止できる結果、焼入れ後の曲がりが少ない高精度の細径工具を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｒ（＝ＤＩ／Ｄｅｑ）と曲がり量の関係をグラフ化した図である。
【図２】焼入れ開始温度（Ｔ0）と、曲がり量及び結晶粒度との関係をグラフ化した図である。
Claims (5)
- Ｃ ：０．４０〜０．８５％（質量％、以下同じ），
Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｃｒ：３．０％以下（０％を含まない），
Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない），及び
Ｎ ：０．００７〜０．０１５％
を含有する鋼材を調質処理するに当たり、
オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却し、該温度域から焼入れすることを特徴とする高靭性工具の製造方法。 - Ｃ ：０．４０〜０．８５％（質量％、以下同じ），
Ｓｉ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｍｎ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｃｒ：３．０％以下（０％を含まない），
Ａｌ：０．１％以下（０％を含まない），及び
Ｎ ：０．００７〜０．０１５％
を含有し、
被締結部と接触する断面の等価直径をＤｅｑ（ｍｍ）、理想臨界直径をＤＩ（ｍｍ）としたとき、ＤＩとＤｅｑの比（Ｒ＝ＤＩ／Ｄｅｑ）が２０以上の鋼材を調質処理するに当たり、
オーステナイト域温度に加熱した後、Ａr3変態点〜（Ａr3変態点＋５０℃）まで冷却し、該温度域から焼入れすることを特徴とする高靭性高精度工具の製造方法。 - 前記鋼材は、更にＣｕ：２．０％以下（０％を含まない），
Ｎｉ：２．０％以下（０％を含まない），及び
Ｍｏ：２．０％以下（０％を含まない）
よりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有するものである請求項１または２に記載の製造方法。 - 前記鋼材は、更にＴｉ：０．１％以下（０％を含まない），
Ｎｂ：０．３％以下（０％を含まない），
Ｖ ：２．０％以下（０％を含まない），及び
Ｂ ：０．１％以下（０％を含まない）
よりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。 - 請求項１〜４のいずれかに記載の方法によって得られた高靭性工具または高靭性高精度工具。
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