JP2013521411A - Tool steel for extrusion - Google Patents

Tool steel for extrusion Download PDF

Info

Publication number
JP2013521411A
JP2013521411A JP2012556347A JP2012556347A JP2013521411A JP 2013521411 A JP2013521411 A JP 2013521411A JP 2012556347 A JP2012556347 A JP 2012556347A JP 2012556347 A JP2012556347 A JP 2012556347A JP 2013521411 A JP2013521411 A JP 2013521411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel
extrusion
less
amount
hardness
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.)
Pending
Application number
JP2012556347A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013521411A5 (en
Inventor
アントニオ バルボサ、セルソ
アグネリ メスキータ、ラファエル
Original Assignee
ビラレス メタルズ ソシエダッド アノニマ
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ビラレス メタルズ ソシエダッド アノニマ filed Critical ビラレス メタルズ ソシエダッド アノニマ
Publication of JP2013521411A publication Critical patent/JP2013521411A/en
Publication of JP2013521411A5 publication Critical patent/JP2013521411A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/52Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium

Abstract

本発明は、従来のH13鋼と比較してコストが低く、高い焼戻し耐性を有し、化学組成が(重量パーセントで)、0.4〜0.6の炭素、1未満のケイ素、0.03未満のリン、2.5〜4.5のクロム、タングステンによって2W対1Moの比で置換されていてもよい0.5〜0.7のモリブデン、0.1〜1のバナジウム、1未満のマンガン、残部が実質的にFe及び不可避の不純物である押出工具用鋼に関する。窒化後の高い表面硬さを促進する選択肢として、本発明の鋼は、最大1.0のアルミニウム量を有することができるが、高い靭性のためにはアルミニウム量は0.10未満に保たれなければならない。The present invention is low cost compared to conventional H13 steel, has high tempering resistance, has a chemical composition (in weight percent) of 0.4 to 0.6 carbon, less than 1 silicon, 0.03 Less than phosphorus, 2.5 to 4.5 chromium, tungsten optionally substituted in a ratio of 2W to 1Mo by 0.5 to 0.7 molybdenum, 0.1 to 1 vanadium, less than 1 manganese Further, the present invention relates to a steel for an extrusion tool whose balance is substantially Fe and inevitable impurities. As an option to promote high surface hardness after nitriding, the steel of the present invention can have an aluminum content of up to 1.0, but for high toughness, the aluminum content must be kept below 0.10. I must.

Description

本発明は、さまざまな熱間成形工具及びダイ、とりわけアルミニウム合金又はその他の非鉄金属の押出用の熱間成形工具及びダイへの使用を意図する鋼に関するものである。この材料は、押出プロセスのために当初設計されているが、成形されるべき金属が600℃を超える温度に耐えるその他の熱間成形プロセスにおいても採用することができる。もっとも、この鋼は、より低い温度で或いは周囲温度でのプロセスにおいても採用することができる。問題の鋼の組成は、鋼が熱間加工工具鋼として分類されることができ、主な特徴は、モリブデン及びバナジウム等の高コストの合金元素が低いが、焼戻抵抗(又は硬さ低下に対する抵抗性)が従来技術概念の従来鋼よりも大きいことである。本発明の鋼の代替例は、窒化後の硬さを増大させるために提供されており、従来鋼のものよりもさらに高い性能レベルをもたらすことができると同時に、より単純な化学組成によってコストを低く保つことができる。この効果は、合金を注意深く設計すること、並びに元素、即ち、炭素、クロム、モリブデン及びアルミニウムの最適範囲を設定することによって可能である。   The present invention relates to steels intended for use in various hot forming tools and dies, especially hot forming tools and dies for extrusion of aluminum alloys or other non-ferrous metals. This material was originally designed for the extrusion process, but can also be employed in other hot forming processes where the metal to be formed can withstand temperatures in excess of 600 ° C. However, this steel can also be employed in processes at lower or ambient temperatures. The composition of the steel in question is that the steel can be classified as a hot work tool steel, the main feature being low in high-cost alloying elements such as molybdenum and vanadium, but against tempering resistance (or hardness reduction) Resistance) is greater than the conventional steel of the prior art concept. An alternative to the steel of the present invention is provided to increase the hardness after nitriding, which can result in a higher level of performance than that of the conventional steel, while at the same time reducing costs with a simpler chemical composition. Can be kept low. This effect is possible by carefully designing the alloy and setting optimal ranges for the elements, ie carbon, chromium, molybdenum and aluminum.

熱間加工工具という用語は、多数の熱間成形工程に適用されるものであり、産業界で採用され、その焦点は機械用途の部品、とりわけ自動車部品の製造に置かれている。最もよく知られている熱間成形プロセスは鋼の鍛造及び非鉄合金の押出又は鋳造である。高温、典型的には500/600℃超で実施されるその他の用途も熱間加工として分類できる。これらの用途において、鋳型、金型、穴あけ器、インサート及びその他の成形デバイスは、熱間加工工具という総称によって分類される。これらの工具は、通常、採用されるプロセスの高温に及び機械的応力に耐える特別な特性を必要とする鋼からできている。   The term hot working tool applies to a number of hot forming processes and has been adopted in the industry and its focus is on the manufacture of parts for machine applications, especially automotive parts. The best known hot forming processes are forging steel and extruding or casting non-ferrous alloys. Other applications carried out at high temperatures, typically above 500/600 ° C., can also be classified as hot working. In these applications, molds, molds, punches, inserts and other forming devices are categorized by the generic term hot working tools. These tools are usually made of steel that requires special properties to withstand the high temperatures and mechanical stresses of the processes employed.

熱間加工鋼のそれらの主要な特性のうちで、以下のもの、即ち、高温焼戻し後の耐性、焼戻し耐性と呼ばれる硬さ低下に対する耐性、靭性、焼入性並びに熱伝導性及び比熱等の物理的特性が際立っている。   Among these main properties of hot-worked steel, the following: physical resistance such as resistance after high-temperature tempering, resistance to hardness reduction called tempering resistance, toughness, hardenability and thermal conductivity and specific heat The characteristic characteristics are outstanding.

非鉄合金、とりわけアルミニウム合金に使用される押出ダイは、本発明の鋼を適用するための主な熱間加工の対象である。これらの典型的なダイは、ブラジル及び外国の両方における工具鋼市場の重要な位置を占めている。この用途において、鋼は、ABNT H13(表1参照)のような鋼に基づいて、その他の用途、例えばダイキャスト鋳造法のものよりも厳しくない品質要件によってであるが製造コストの低さに重点を置いて十分に標準化されている。   Extrusion dies used for non-ferrous alloys, especially aluminum alloys, are the main hot working object for applying the steel of the present invention. These typical dies occupy an important position in the tool steel market both in Brazil and abroad. In this application, the steel is based on steels such as ABNT H13 (see Table 1), with emphasis on lower manufacturing costs, but with less stringent quality requirements than other applications, such as those of die cast casting. Is well standardized.

合金、とりわけMo及びVのコスト増により、この部門は著しく損なわれたために、低コストの代替品を切望している。低合金鋼、例えばDIN 1.2714(表1に示されている化学組成)などが採用されている。然しながら、熱間強度の低減及び窒化後の硬さの低さによる耐磨耗性が低いことによって、それらの使用が妨げられている。   The cost of alloys, especially Mo and V, has greatly diminished this sector, and therefore anxious for low-cost alternatives. Low alloy steels such as DIN 1.2714 (chemical composition shown in Table 1) are employed. However, their low wear resistance due to reduced hot strength and low hardness after nitriding hinders their use.

米国特許出願公開第2009/0191086号等の最近の開発の焦点は、Cr量、Mo量及びV量低減による合金元素の低減に置かれた。然しながら、Cr量を低減させることにより負の効果が生じる。第1に、合金組成は、焼戻し後に高い硬さ(600℃での焼戻し後少なくとも45HRC)を達成するのに十分ではない。第2に、低減されたCr量は、窒化後の硬さがより低くなることもあり、これは押出用途における窒化(実質的に全ての押出ダイが現在は窒化される)によって生じる明らかな利得を考慮するとこれらの用途には適切でない。   The focus of recent developments, such as US Patent Application Publication No. 2009/0191086, has been on the reduction of alloying elements by reducing Cr, Mo and V contents. However, reducing the amount of Cr has a negative effect. First, the alloy composition is not sufficient to achieve high hardness after tempering (at least 45 HRC after tempering at 600 ° C.). Second, the reduced amount of Cr may result in lower hardness after nitriding, which is a clear gain caused by nitriding in extrusion applications (substantially all extrusion dies are now nitrided) Is not appropriate for these applications.

表1 従来技術概念の鋼の典型的な化学組成。Mo、V、Coは最もコストが高く、工具鋼の最終コストに密接に関係しているので、Mo+V+Coの合計を示している。成分は質量百分率であり残部はFeである。全ての押出用途についてW量は低く、通常は0.1%未満である。
Table 1 Typical chemical composition of steel of the prior art concept. Mo, V, and Co have the highest cost and are closely related to the final cost of the tool steel, so the sum of Mo + V + Co is shown. Ingredients are percentages by mass with the balance being Fe. For all extrusion applications, the amount of W is low, usually less than 0.1%.

米国特許出願公開第2009/0191086号の発明の第3の問題は、Cr量及びMo量の低減の結果として焼入性が低下するために金型コアの硬さがより低くなる可能性に関係している。これを避けるため、米国特許出願公開第2009/0191086号の発明合金はMn量をより高くするが、これにより、焼入性が高くなり、偏析の問題(帯形成)の発生する可能性及び過剰なオーステナイト残留がもたらされる。両方の効果とも、最終的な硬さ及び靭性、したがって工具の寿命を損なう可能性がある。最後の側面についても高Mn量に関して述べることができる。即ち、この鋼からのスクラップは、従来の低Mn量の熱間加工鋼の製造にほとんど組み込むことができない。   A third problem of the invention of US 2009/0191086 relates to the possibility of lower mold core hardness due to reduced hardenability as a result of reduced Cr and Mo content. doing. In order to avoid this, the invention alloy of US Patent Application Publication No. 2009/0191086 has a higher Mn content, but this increases the hardenability and may cause segregation problems (band formation) and excess. Austenite residue is obtained. Both effects can compromise the ultimate hardness and toughness, and thus the tool life. The last aspect can also be stated with respect to high Mn content. That is, scrap from this steel can hardly be incorporated into the production of conventional hot-worked steel with low Mn content.

米国特許出願公開第2009/0191086号明細書US Patent Application Publication No. 2009/0191086

全てのこれら欠点を考えると、米国特許出願公開第2009/0191086号は、コスト削減解決策ではあるが特性が劣ると著者らは考える。この特許文献中で、著者らは予想される効率損失が、鋼H13のものよりも約20〜30%低いと定量している。ダイに関連する機械加工及び熱処理コストを考慮すると、この効率損失は極めて重大であると考えられる。したがって、取替えを補償するために材料のコストを30%超削減する必要がある。例えば、最終のダイコストの60%のみが使用される工具鋼と関連していることを考えると、新しい材料のコストが従来の材料コストの半分である場合に30%低い寿命のみが可能である。原料のコストがピークであった2005年から2008年までは、これは当てはまる(しかし、必要なコストの差が高すぎるので、これが起こるのは依然として困難である)。然しながら、現在のシナリオにおいては、このコスト削減は鋼H13に対して、Mo量及びCr量の低減だけを考えると、ほとんど達成することができない。こうして、米国特許出願公開第2009/0191086号の発明合金の効率損失に関連するコストの削減は、この用途に対しては非現実的と今や思われる。   Given all these drawbacks, the authors consider that US Patent Application Publication No. 2009/0191086 is a cost-cutting solution but inferior in characteristics. In this patent document, the authors determine that the expected efficiency loss is about 20-30% lower than that of steel H13. Considering the machining and heat treatment costs associated with the die, this efficiency loss is considered critical. Therefore, material costs need to be reduced by over 30% to compensate for replacement. For example, given that only 60% of the final die cost is associated with the tool steel used, only 30% lower life is possible when the cost of the new material is half that of the conventional material. This is true from 2005 to 2008 when raw material costs were at their peak (but this is still difficult to happen because the required cost difference is too high). However, in the current scenario, this cost reduction can hardly be achieved for steel H13, considering only the reduction of Mo and Cr. Thus, the cost reduction associated with the loss of efficiency of the invention alloy of US 2009/0191086 is now considered impractical for this application.

このシナリオを考えると、鋼H13の性能と同等の性能を有し、鋼H13のコストよりもコストが低く、工具寿命に対して正の効果を効率的に有する工具鋼の必要性が明らかである。これは、問題の鋼が、鋼H13と同等の焼戻し耐性及び600℃での焼戻し(典型的な熱処理条件)後の硬さを有するが、合金元素の含有量がより低く、窒化後の適切な硬さを有する場合にのみ可能である。さらに、使用される材料は、高い焼入性を有するが、高Mn量に関連する問題があってはならない。こうすれば押出ダイよりも大きい工具に適用することが可能である。   Considering this scenario, there is a clear need for a tool steel that has performance equivalent to that of steel H13, is less costly than steel H13, and has a positive effect on tool life efficiently. . This is because the steel in question has the same tempering resistance as steel H13 and hardness after tempering at 600 ° C. (typical heat treatment conditions), but with a lower alloy element content and suitable after nitriding. Only possible if it has hardness. Furthermore, the materials used have a high hardenability, but there should be no problems associated with high amounts of Mn. In this way, it can be applied to a tool larger than the extrusion die.

そのために、本発明の鋼は全てのこれらの必要性を満たす。   As such, the steel of the present invention meets all these needs.

コスト削減/品質損失ゼロの目標を達成するため、熱間強度に関係する主要な元素Cr及びMoの効果を別々に検討した。重要な発見とは別に、この検討は、これらの元素の含有量の変化が必要な熱間強度を促進するのに十分でないことも示した。このようにして、C量を、靭性に影響を与えないレベルに至るまで、特にP量及びSi量を低減させながら増大させることができた。最後に、Crの低減、したがって窒化後の硬さの低下の可能性を補償するために、Alの効果を使用した。この研究は、窒化層がさまざまな熱間成形工具、特に押出及び熱間鍛造工具に耐摩耗性を付与するために不可欠であるので、この点にも注目した。   In order to achieve the goal of cost reduction / zero quality loss, the effects of the main elements Cr and Mo related to hot strength were studied separately. Apart from important findings, this study also showed that changes in the content of these elements were not sufficient to promote the required hot strength. In this way, the amount of C could be increased while reducing the amount of P and the amount of Si until reaching a level that does not affect toughness. Finally, the effect of Al was used to compensate for the possible Cr reduction and hence the reduction in hardness after nitriding. This study also noted this point because the nitrided layer is essential to impart wear resistance to various hot forming tools, particularly extrusion and hot forging tools.

したがって、上記の条件を満足させるため、本発明の鋼は、質量百分率で、以下の合金組成を有する。
0.40〜0.60のC、好ましくは0.45〜0.55のC、典型的には0.50のC
2.5〜4.5のCr、好ましくは3.0〜4.2のCr、典型的には3.8のCr
0.30〜0.90のMo、好ましくは0.50〜0.70のMo、典型的には0.60のMo。Wとのその化学的類似性を考えて、Moは2W:1Moの質量比でWと置き換えられていてもよい。
0.1〜1.0のV、好ましくは0.3〜0.8のV、典型的には0.4のV。Vは1Nb:0.5Vの質量比に従ってNbと部分的又は完全に置き換えられていてもよい。
最大1.0のSi、好ましくは最大0.50のSi、典型的には0.30のSi、
最大1.0のMn、好ましくは最大0.80のMn、典型的には最大0.50のMn。
Therefore, in order to satisfy the above conditions, the steel of the present invention has the following alloy composition in mass percentage.
0.40 to 0.60 C, preferably 0.45 to 0.55 C, typically 0.50 C
2.5-4.5 Cr, preferably 3.0-4.2 Cr, typically 3.8 Cr
0.30 to 0.90 Mo, preferably 0.50 to 0.70 Mo, typically 0.60 Mo. Considering its chemical similarity with W, Mo may be replaced with W in a mass ratio of 2W: 1Mo.
V of 0.1 to 1.0, preferably 0.3 to 0.8 V, typically 0.4. V may be partially or completely replaced with Nb according to a mass ratio of 1Nb: 0.5V.
Up to 1.0 Si, preferably up to 0.50 Si, typically 0.30 Si,
Up to 1.0 Mn, preferably up to 0.80 Mn, typically up to 0.50 Mn.

下記のように、Alは、窒化後の硬さに関して有利であるために本発明の合金中に同時に添加することができるが、靭性及び鋼製造プロセスの複雑さに関して負の効果も与える。したがって、Al量は、質量百分率で以下のように添加されなければならない。
最大1.0のAl、好ましくは最大0.80のAl、典型的には最大0.60のAl。Alの効果が対象とされない組成物に対しては、この元素は0.10に、典型的は0.05未満に制限される残留不純物として処理されるべきである。
As described below, Al can be added simultaneously to the alloys of the present invention because of its advantage with respect to hardness after nitriding, but it also has a negative effect on toughness and complexity of the steel manufacturing process. Therefore, the amount of Al must be added as a percentage by mass as follows.
Up to 1.0 Al, preferably up to 0.80 Al, typically up to 0.60 Al. For compositions where the effects of Al are not targeted, this element should be treated as a residual impurity limited to 0.10, typically less than 0.05.

この組成は、Fe(鉄)及び鋼製造プロセスに不可避の金属又は非金属の有害物からなる残部を特徴とすべきである。ここで非金属の有害物としては、質量百分率で次の元素が挙げられるが、それらに限定されない。
最大0.030のP、好ましくは最大0.015のP、典型的には最大0.010のP。
最大0.10のS、好ましくは最大0.030のS、典型的には最大0.008のS。
最大1.5のNi又はCo、好ましくは1.0までのNi又はCo、典型的には0.5未満のNi及びCo。
This composition should be characterized by a balance consisting of Fe (iron) and metal or non-metal toxics unavoidable in the steel manufacturing process. Here, examples of the non-metallic harmful substances include, but are not limited to, the following elements by mass percentage.
A maximum of 0.030 P, preferably a maximum of 0.015 P, typically a maximum of 0.010 P.
Up to 0.10 S, preferably up to 0.030 S, typically up to 0.008 S.
Ni or Co up to 1.5, preferably up to 1.0 Ni or Co, typically less than 0.5 Ni and Co.

次に出願人は、新しい材料の組成物の仕様の比について説明する。掲げられている百分率は、質量パーセントを指す。   The applicant will then explain the ratio of the new material composition specifications. The percentages listed refer to mass percent.

C:炭素は、低温条件下でのマルテンサイト焼入れに主として関与する。然しながら、合金元素と共に、炭素は、高温焼入れに対しても重要な二次焼入れにおいても役割を果たす。これらの場合、C量は600℃未満の温度での硬さにとってより重要である。このとき、硬さがマルテンサイト硬さ又はセメンタイト若しくはCr炭化物の形成に依然として依存する。その上、炭素は、重要な焼入性促進元素であり、コストを増大させない。硬さを45HRC以上まで増大させることが同様に重要と考えられ、少なくとも0.40%、好ましくは0.45%を超える炭素含有量が推奨される。他方で、C量が非常に多いと、急冷の際に粒形の炭化物が過剰に析出(特にMo量及びV量が高いとき)する。その上、二次炭化物の硬さ及び量が増大する。したがって靭性が通常損なわれる。C量は、最大0.60%、好ましくは0.55%未満に制限されるべきである。この制限は、残留オーステナイト量を低減させる役割も果たして、寸法不安定性及び脆化と関連する問題を防ぐ。   C: Carbon is mainly involved in martensite quenching under low temperature conditions. However, together with the alloying elements, carbon plays a role in secondary quenching, which is important for high temperature quenching. In these cases, the amount of C is more important for hardness at temperatures below 600 ° C. At this time, the hardness still depends on the martensite hardness or the formation of cementite or Cr carbide. In addition, carbon is an important hardenability promoting element and does not increase costs. Increasing the hardness to 45 HRC or more is equally important, and a carbon content of at least 0.40%, preferably greater than 0.45% is recommended. On the other hand, when the amount of C is very large, excessively precipitated carbide particles are precipitated during quenching (especially when the amounts of Mo and V are high). In addition, the hardness and amount of secondary carbide increases. Therefore, toughness is usually impaired. The amount of C should be limited to a maximum of 0.60%, preferably less than 0.55%. This limitation also serves to reduce the amount of retained austenite and prevents problems associated with dimensional instability and embrittlement.

Cr:クロムは、大きな工具での用途にとって重要である焼入性に有利に働くので、クロム量は2.5%よりも多く、好ましくは3.0%を超えるべきである。然しながら、クロム量は制限されるべきである。本発明は、焼戻し耐性を改善するためにCr量を低減させる概念を組み込んでいる。この効果の機構は十分には理解されていないが、Mo及びVを溶解させ最初に形成される炭化物であるMタイプである二次Cr炭化物の形成に関係する可能性がある。そのため、Cr量が低いほど、M炭化物量は少なくなる。したがって、二次焼入れにとっても重要である微細炭化物MC及びMCの形成に利用可能なMo及びVの量が多くなる。その最終結果は、Cr量がより低い鋼において焼戻し耐性が著しくより高くなることであり、したがって、従来技術概念の鋼と比較したとき、Mo量の低減を可能にする。 Since Cr: chromium favors the hardenability which is important for large tool applications, the chromium content should be greater than 2.5% and preferably greater than 3.0%. However, the chromium content should be limited. The present invention incorporates the concept of reducing Cr content to improve tempering resistance. The mechanism of this effect is not fully understood, but may be related to the formation of secondary Cr carbides of the M 7 C 3 type, which is the first carbide formed by dissolving Mo and V. Therefore, the lower the amount of Cr, the smaller the amount of M 7 C 3 carbide. Therefore, the amount of Mo and V available for forming fine carbides M 2 C and MC, which are also important for secondary quenching, is increased. The end result is that the tempering resistance is significantly higher in steels with lower Cr content, thus allowing a reduction in Mo content when compared to prior art concept steels.

Mo及びW:低濃度のMoは本発明において、コスト削減のためばかりでなく、Cr量及びC量と関連して、最高の二次硬さ及び鋼H13のものと同等或いはこれよりも大きい焼戻し耐性も促進するために採用される。そのために、本発明合金は、少なくとも0.30%、好ましくは0.50%を超えて含有しなければならない。一方で、Mo量が著しく高いと、急冷段階中の初晶炭化物の析出により靭性を害する可能性があり、本発明のコスト削減の目標と反対方向で合金コストを著しく増大させる可能性がある。そのために、Mo量は0.90%、好ましくは0.70%未満に制限されるべきである。タングステン及びモリブデンは、本発明の工具鋼において類似した効果を生じさせて、MC又はMCの二次炭化物を形成する。したがって、それらは2つの元素間の原子量の差を正規化するW+2Moの和によって与えられるタングステン当量関係(Weq)により両方一緒に特定することができる。 Mo and W: Low concentration of Mo in the present invention is not only for cost reduction, but also tempering equivalent to or greater than that of the highest secondary hardness and steel H13 in relation to Cr and C content. Adopted to promote resistance. To that end, the alloy of the present invention must contain at least 0.30%, preferably more than 0.50%. On the other hand, if the amount of Mo is remarkably high, the toughness may be impaired by precipitation of primary crystal carbides during the rapid cooling stage, which may significantly increase the alloy cost in the direction opposite to the cost reduction target of the present invention. Therefore, the Mo content should be limited to 0.90%, preferably less than 0.70%. Tungsten and molybdenum produce a similar effect in the tool steel of the present invention to form M 2 C or M 6 C secondary carbides. They can therefore both be specified together by the tungsten equivalent relationship (W eq ) given by the sum of W + 2Mo which normalizes the difference in atomic weight between the two elements.

V:バナジウムは、MC二次炭化物の形成にとって主として重要である。それらは非常に薄いので、これらの炭化物は転位線の移動を阻止して、機械的強度を増大させる。Vは、粒の成長を改善して、オーステナイト化温度(1000℃を超える)を高くすることをも可能にする。そのような効果のために、Vは、0.1%超、好ましくは0.3%超でなければならない。しかし、Vの度合いが過度に高いと、可溶化が困難な一次炭化物を発生させ、したがって靭性を低減させ、さらには、コストの著しい増大を促進する可能性がある。そのため、V量は、1.0%未満、好ましくは0.6%未満であるべきである。   V: Vanadium is mainly important for the formation of MC secondary carbide. Since they are very thin, these carbides prevent dislocation line migration and increase mechanical strength. V also improves grain growth and makes it possible to increase the austenitizing temperature (above 1000 ° C.). For such an effect, V must be greater than 0.1%, preferably greater than 0.3%. However, an excessively high degree of V can generate primary carbides that are difficult to solubilize, thus reducing toughness and further promoting a significant increase in cost. Therefore, the V content should be less than 1.0%, preferably less than 0.6%.

Si:ケイ素は、二次焼入れ及び靭性に対して強い効果を及ぼす。Si濃度が低いと、二次炭化物がより良好に分布するので靭性が改善する。そのため、本発明の材料のSi量は、1.0%未満、典型的には0.5%未満でなければならない。   Si: Silicon has a strong effect on secondary quenching and toughness. If the Si concentration is low, the secondary carbide is better distributed and the toughness is improved. Therefore, the Si content of the material of the present invention should be less than 1.0%, typically less than 0.5%.

Mn:Mn量が高いと、さまざまな度合いの硬さの縞を発生させる激しいミクロ偏析が促進されるために、さらに残留オーステナイト量を増大させるために望ましくないと考えられる。そのため、Mnは本発明においては有害な元素とみなされる。したがって、Mn量は、1.0%に制限され、好ましくは0.8%未満、典型的には0.50%未満に制限されるべきである。   Mn: A high amount of Mn promotes intense microsegregation that produces stripes of varying degrees of hardness, which is considered undesirable for further increasing the amount of retained austenite. Therefore, Mn is regarded as a harmful element in the present invention. Therefore, the amount of Mn should be limited to 1.0%, preferably less than 0.8%, typically less than 0.50%.

Al:窒化層のより大きい硬さを促進するために、合金のAl量は高くできる。しかしながら、Al量はこれらの条件下で靭性の低下をもたらすので1.0%に制限されるべきである。したがって、0.40%〜0.60%のAl量が、この目的にとって興味のある含有量であり得る。しかしながら、窒化層の硬ささが鋼H13のものよりわずかに低いが、高い靭性が要求される用途に対して、本発明の合金のAl量は、0.1%未満、典型的には0.05%未満であることができる。   Al: The amount of Al in the alloy can be high to promote greater hardness of the nitrided layer. However, the Al content should be limited to 1.0% as it results in reduced toughness under these conditions. Therefore, an Al content of 0.40% to 0.60% can be an interesting content for this purpose. However, for applications where the hardness of the nitrided layer is slightly lower than that of steel H13 but high toughness is required, the Al content of the alloys of the present invention is less than 0.1%, typically 0.00. It can be less than 05%.

残留元素:Ni及びCo等の他の元素は、鋼製造の脱酸素プロセスと関連するか又は製造プロセスに特有の有害物とみなされるべきである。そのため、Ni量及びCo量は、1.5%、好ましくは1.0%未満に制限されるべきである。介在物の形成に関して、硫黄は、介在物が作業中に割れを引き起こし得るので制御されるべきである。そのため、S量は、0.050%未満、好ましくは0.020%未満に留まるべきである。さらに、靭性が高くなるために、Pのような脆化元素は避けるべきであり、P<0.030%、好ましくはP<0.015%、典型的にはP<0.010%であることが望ましい。実際に、Cr量が低いと、電気アーク炉鋼製造プロセスにおけるP量を低減させるためにも役立ち、こうして所望されるコスト削減理念に矛盾しない結論に導く。   Residual elements: Other elements such as Ni and Co should be considered as hazardous materials associated with the deoxidation process of steel production or specific to the production process. Therefore, the Ni content and Co content should be limited to 1.5%, preferably less than 1.0%. Regarding the formation of inclusions, sulfur should be controlled because inclusions can cause cracking during operation. Therefore, the amount of S should remain below 0.050%, preferably below 0.020%. Furthermore, because of increased toughness, brittle elements such as P should be avoided, P <0.030%, preferably P <0.015%, typically P <0.010%. It is desirable. Indeed, the low Cr content also helps to reduce the P content in the electric arc furnace steel manufacturing process, thus leading to a conclusion consistent with the desired cost reduction philosophy.

上記の合金は、粉末冶金、溶射成形又は連続鋳造法等の従来の又は特別なプロセスにより、線材、棒材、鋼線、薄板及び鋼帯等の圧延製品又は鍛造製品として製造することができる。   The above alloys can be produced as rolled products or forged products such as wires, rods, steel wires, sheets and steel strips by conventional or special processes such as powder metallurgy, thermal spray molding or continuous casting.

実施された実験は以下に説明されており、次の添付図が参照されている。   The experiments performed are described below and reference is made to the following accompanying figures.

Mo量の600℃での焼戻し後の硬さに対する効果を示す図。The figure which shows the effect with respect to the hardness after tempering in 600 degreeC of Mo amount. 0.60%のMo、通常のC量におけるCr量の効果を示す図。The figure which shows the effect of the amount of Cr in 0.60% Mo and normal C amount. 0.60%のMo、より高いC量におけるCr量の効果を示す図。図1A、1B及び1Cの水平の破線は、用途にとって望ましい最小硬さを示している。The figure which shows the effect of Cr amount in 0.60% Mo and higher C amount. The horizontal dashed lines in FIGS. 1A, 1B and 1C indicate the minimum hardness desired for the application. 図1と同様に、モリブデンの焼戻し耐性に対する効果を示す図。The figure which shows the effect with respect to the tempering tolerance of molybdenum similarly to FIG. クロムの焼戻し耐性に対する効果を示す図。The figure which shows the effect with respect to the tempering tolerance of chromium. クロムの焼戻し耐性に対する効果を示す図。高温における硬さが高ければ高いほど合金の焼戻し耐性は大きい。全ての場合(図2A〜2C)に、合金は最初に600℃で焼き鈍しされた。The figure which shows the effect with respect to the tempering tolerance of chromium. The higher the hardness at high temperatures, the greater the tempering resistance of the alloy. In all cases (FIGS. 2A-2C), the alloy was initially annealed at 600 ° C. 0.50%のC、3.00%のCr組成に対するCCT曲線。定量的焼入性の結果は、形成された相(パーライト及びベイナイト)の数から、最も重要には速度に対して得られた最終硬さから得ることができる。組成物は、比較のために3%及び4%のCr量を踏まえて、表1、ベース3にまとめられているCCT curve for 0.50% C, 3.00% Cr composition. Quantitative hardenability results can be obtained from the number of phases formed (pearlite and bainite), most importantly from the final hardness obtained for speed. The compositions are summarized in Table 1, Base 3, based on 3% and 4% Cr content for comparison. 0.50%のC、4.00%のCr組成に対するCCT曲線。CCT curve for 0.50% C, 4.00% Cr composition. 従来技術概念のH13鋼のCCT曲線を示す図。データは、本発明の鋼の結果と比較することができる。図3に示されている相の数及び硬さに関する同じデータは、さまざまな冷却速度について評価され得る。The figure which shows the CCT curve of H13 steel of a prior art concept. The data can be compared with the results for the steel of the present invention. The same data regarding the number and hardness of the phases shown in FIG. 3 can be evaluated for various cooling rates. 本発明の最終組成を有する合金PI1〜PI3の焼戻し後の硬さの比較。Comparison of hardness after tempering of alloys PI1 to PI3 having the final composition of the present invention. 本発明の最終組成を有する合金PI1〜PI3の600℃での硬さの損失対時間(焼戻し耐性の文章に言及されている)の比較。Comparison of hardness loss at 600 ° C. vs. time (referred to tempering resistance text) for alloys PI1-PI3 having the final composition of the present invention. 2つのタイプの横折り試験片:ノッチなし(NADCAによる7mm×100mmの断面)又は10mm×10mmの断面及びVノッチを有するシャルピーVについて行なった衝撃靭性試験の結果を比較している図。図5aのパラメーターに従って硬さ45HRCまで処理された全ての材料。FIG. 4 compares the results of impact toughness tests performed on Charpy V with two types of laterally folded specimens: no notch (7 mm × 100 mm cross section by NADCA) or 10 mm × 10 mm cross section and V notch. All materials processed to a hardness of 45 HRC according to the parameters of FIG. 5a. 合金PI1、PI2及びPI3対鋼H13の窒化層の硬さプロファイルを示す図。プラズマ窒化プロセスを鋼H13に対して行なった。窒化前に、全ての試料合金は、45HRCに達するように急冷及び焼戻しされた。The figure which shows the hardness profile of the nitride layer of alloy PI1, PI2, and PI3 versus steel H13. A plasma nitriding process was performed on steel H13. Prior to nitriding, all sample alloys were quenched and tempered to reach 45 HRC.

実施例1 モリブデン、クロム及び炭素の効果
この研究のために、実験用VIM炉で同じ溶解で異なる組成の約200gの試料を集めた。下の表1に示されているようにCr量、Mo量及びC量を変化させて3つの鋼を製造した(詳細:付属書類1)。鋼H11は、既にV量の半分を有するので、これらの合金のベースとなった。材料は、特別な熱処理(1010℃でのオーステナイト化、油溶体化および810℃での過剰焼き鈍し)の後に常に特性評価した。このプロセスにおいて、出願人は、1020℃での焼き鈍し及び400〜650℃の焼戻しを使用した。典型的な工業用組成物の鋼H13をベースとして使用した。
Example 1 Effect of Molybdenum, Chromium and Carbon For this study, approximately 200 g samples of the same dissolution and different composition were collected in a laboratory VIM furnace. As shown in Table 1 below, three steels were produced with varying amounts of Cr, Mo and C (Details: Appendix 1). Steel H11 already had half of the V content and was therefore the base for these alloys. The material was always characterized after a special heat treatment (austenitizing at 1010 ° C., oil-solubilizing and over-annealing at 810 ° C.). In this process, Applicants used annealing at 1020 ° C and tempering at 400-650 ° C. A typical industrial composition steel H13 was used as a base.

600℃での焼戻し後の硬さが図1に示されている。Mo量及びCr量の低減の効果が示され、C量を高くした効果も示されている。Mo量に関しては、Mo濃度が低いと、焼戻し後の硬さはより低くなる。しかしながら、Cr量が低下すると、焼戻し後の硬さは上昇する。Cr量が低いと、Mの量が低減し、これが次いでMoを溶解させる可能性がある。したがって、高含有量の遊離Moが、低Cr含有量の合金中には存在すべきであり、このことは焼戻しに対するより強い応答を説明している。 The hardness after tempering at 600 ° C. is shown in FIG. The effect of reducing the amount of Mo and Cr is shown, and the effect of increasing the amount of C is also shown. Regarding the amount of Mo, when the Mo concentration is low, the hardness after tempering becomes lower. However, when the Cr content decreases, the hardness after tempering increases. If the amount of Cr is low, the amount of M 7 C 3 decreases, which can then dissolve Mo. Therefore, a high content of free Mo should be present in low Cr content alloys, which explains a stronger response to tempering.

この重要なCrの効果にもかかわらず、その量を低減させるだけでは必要な硬さ(約45HRC)を促進するためには十分でない。場合によると、必要な硬さは、より低い温度で焼戻しすることによって得ることができる。しかしながら、この実践は、理想的な焼戻し温度は適切な焼戻し耐性を提供するために作業温度よりも50〜80℃高くあるべきであるので、熱間加工に対して実現可能でないことがある。したがって、押出及び鋳造アルミニウムを含む熱間加工に対して、典型的な焼戻し温度は600℃であるべきである。   Despite this important Cr effect, reducing the amount alone is not sufficient to promote the required hardness (about 45 HRC). In some cases, the required hardness can be obtained by tempering at a lower temperature. However, this practice may not be feasible for hot working because the ideal tempering temperature should be 50-80 ° C. higher than the working temperature to provide adequate tempering resistance. Thus, for hot working including extruded and cast aluminum, a typical tempering temperature should be 600 ° C.

表1 一つの元素が変化する同じ溶解からの試料に用いた化学組成。下の表のCr及びMoの欄の星印は、このベースを使用するいくつかの組成物が、その溶鋼のベース組成を保ったまま、この元素の含有量を増大させて、同じ溶解から製造されたことを示している。
Table 1. Chemical composition used for samples from the same dissolution where one element changes. The asterisks in the Cr and Mo columns in the table below indicate that several compositions using this base are manufactured from the same melt, increasing the content of this element while maintaining the base composition of the molten steel. It has been shown.

600℃での焼戻し後の硬さを増大させるために、出願人はC量を増大させた。図1に示されているようにその結果は効果的であり、H13よりもさらに大きな硬さが得られた。この場合、Cの効果は、二次炭化物の形成の増大に関係し、これはより低いCr量と関連したとき、より低いMo量(鋼H13の半分)の合金においてさえ、この研究を開始するために必要な硬さを提供する。より高いC量の合金において、類似のCrの効果を観察することができる。   In order to increase the hardness after tempering at 600 ° C., the applicant increased the amount of C. As shown in FIG. 1, the result was effective and a hardness higher than that of H13 was obtained. In this case, the effect of C is related to an increase in the formation of secondary carbides, which, when associated with lower Cr content, initiates this study even in alloys with lower Mo content (half of steel H13). To provide the necessary hardness. Similar Cr effects can be observed in higher C content alloys.

焼戻し後の硬さ以外に、硬さの損失も、問題の合金が受ける高温に対する適切な応答を促進するための主要な要因である。図2に示されている結果は、これに関する重要なMoの効果(図2A)を実証しており、Cr量の低減も、硬さの損失を低減させる興味深い選択肢である(これは曲線をより高い硬さレベルに再プロットすることを意味する(図2B参照))ことも実証している。C量がより高い合金(図2C)においてはこの効果はさらに大きい。したがって、低Cr/高Cの組合せが興味深く思われる。   In addition to hardness after tempering, loss of hardness is also a major factor in promoting the proper response to high temperatures experienced by the alloy in question. The results shown in FIG. 2 demonstrate an important Mo effect on this (FIG. 2A), and Cr content reduction is also an interesting option to reduce hardness loss (this makes the curve more It also demonstrates that it means replotting to a higher hardness level (see FIG. 2B)). This effect is even greater in alloys with higher C content (FIG. 2C). Thus, the low Cr / high C combination seems interesting.

他方で、Cr量は、焼入性が低減しないように過度に低くすることはできない。この効果は、図3の曲線で検討され、図4で鋼H13と比較された。定量的に、0.3及び0.1℃/秒後に達した硬さは、635HV及び521HVを有する鋼H13に相当する(図4)。それに対して、3%Crの合金は、同じ条件下で595HV及び464HVに相当する(図3A)。4%Crの合金に対しては、これはH13以上の硬さ、即ち、0.3及び0.1℃/秒の速度に対して696HV及び523HVに達する(図3B)。そのため、4%Crに近いCr量は、より興味深いように思われる。この値よりも著しく低い、即ち、3%以下のCrでは、ベイナイト量及び焼戻し後の硬さが用途を妨げる可能性がある。したがって、3.8%のCr量が、全てのその他の試験、パイロット規模のビレットの製造及び機械的特性の評価のために選択された。   On the other hand, the Cr content cannot be made too low so that the hardenability is not reduced. This effect was examined in the curve of FIG. 3 and compared with steel H13 in FIG. Quantitatively, the hardness reached after 0.3 and 0.1 ° C./s corresponds to steel H13 with 635 HV and 521 HV (FIG. 4). In contrast, the 3% Cr alloy corresponds to 595 HV and 464 HV under the same conditions (FIG. 3A). For a 4% Cr alloy this reaches a hardness of H13 or higher, ie 696 HV and 523 HV for speeds of 0.3 and 0.1 ° C./s (FIG. 3B). Therefore, the Cr amount close to 4% Cr seems more interesting. If the Cr is significantly lower than this value, that is, 3% or less, the amount of bainite and the hardness after tempering may hinder the use. Therefore, a 3.8% Cr content was chosen for all other tests, pilot scale billet production and mechanical property evaluation.

実施例2 Al量の効果
合金の対象を確定した後、4つの鋼材(50kgの鋳造ビレット、140mmの平均断面)を製造し、65mm×165mmの寸法の鋼板(表2)に鍛造した。次に材料を実施例1に記載したのと同じプロセスに従って焼き鈍し、それらの特性を以下に論じるようにして評価した。
Example 2 Effect of Al amount After the target of the alloy was determined, four steel materials (50 kg cast billet, 140 mm average cross section) were manufactured and forged into a steel plate having a size of 65 mm × 165 mm (Table 2). The materials were then annealed according to the same process described in Example 1 and their properties were evaluated as discussed below.

この結果は、図1及び図2に示されている最初の結果を図5に示されているように裏付けた。したがって、新しい合金は、鋼H13と比較した場合、600℃での硬さに関しては類似の結果に達することができ(図5A)、又は、焼戻し耐性に関してはさらに良好な結果に達することができる(図5B)。   This result confirmed the initial results shown in FIGS. 1 and 2 as shown in FIG. Thus, the new alloy can reach a similar result with respect to hardness at 600 ° C. (FIG. 5A) or even better with respect to tempering resistance when compared to steel H13 (FIG. 5A). FIG. 5B).

表2 本発明の合金に対して製造された実験用の50kgビレット(PI)及び鋼H13
Table 2 Experimental 50 kg billet (PI) and steel H13 produced for the alloys of the present invention

もう1つの重要な点が、靭性に関して図6において比較することができる。本発明合金の靭性は、Al量が低い場合、鋼H13のものと同等である。これは、合金PI1の低いSi量及びP量が、鋼H13に関係してC量が増大する際に起こる可能性が高い靭性の損失を補償することを実証している。図6は、靭性がAl量に反比例することも示している。   Another important point can be compared in FIG. 6 regarding toughness. The toughness of the alloy of the present invention is equivalent to that of steel H13 when the Al content is low. This demonstrates that the low Si and P content of alloy PI1 compensates for the loss of toughness that is likely to occur as the C content increases relative to steel H13. FIG. 6 also shows that toughness is inversely proportional to the amount of Al.

Al量は、図7に示されているように、窒化後の硬さの著しい増大に関与している。したがって、窒化層の高い硬さが靭性よりも関係性があると考えられる用途(例えば、固体形状の押出し)に対して、合金PI2は、200Jを超える靭性及び窒化層の著しく高い硬さ(殆んど1400HV)を有するため興味深いものになる。合金PI3は、窒化層に関して増大を示していないが、靭性ははるかに低い。   As shown in FIG. 7, the amount of Al is involved in a significant increase in hardness after nitriding. Therefore, for applications where the high hardness of the nitrided layer is considered more relevant than toughness (eg, solid form extrusion), alloy PI2 has a toughness exceeding 200 J and a significantly higher hardness of the nitrided layer (almost It is interesting to have 1400HV). Alloy PI3 shows no increase with respect to the nitrided layer, but the toughness is much lower.

一方で、パイプ押出ダイ等の高度に割れの影響を受け易い用途において、靭性は主要な特性と考えられ得る。これらの場合に対して、合金PI1は、より適切であると思われ、押出工具に対する典型的な仕様である表面で1000HV超に達する鋼H13のものと類似の窒化後の硬さも示す。その上、図5で既に示したように、合金PI1は、改善された熱間強度特性も示す。   On the other hand, in applications that are highly susceptible to cracking, such as pipe extrusion dies, toughness can be considered a major characteristic. For these cases, alloy PI1 appears to be more suitable and also exhibits a post-nitridation hardness similar to that of steel H13, which reaches over 1000 HV at the surface, which is typical for extrusion tools. Moreover, as already shown in FIG. 5, alloy PI1 also exhibits improved hot strength properties.

このように、熱間加工用途に必要な特性を踏まえて、本発明の合金は、鋼H13のものと同等又はこれより良好な結果を示している。そのような結果は、非鉄合金、例えばAl合金の押出ダイ、又は熱間鍛造ダイに対してかなりの関連性がある。合金PI1は、改善された焼戻し耐性を有するが、鋼H13と同等の窒化後の硬さ及び靭性を有し、一方合金PI2は、より低い靭性を有するが、鋼H13よりも著しく高い焼戻し耐性及び窒化後の硬さを有する。合金は、用途に対して必要な最も決定的特性に基づいて選択されるべきである。然しながら、全ての場合において、著しいコスト削減を本発明の合金の低いMo量及びV量により得ることができる。   Thus, in light of the properties required for hot working applications, the alloys of the present invention show results that are equal to or better than those of steel H13. Such results are of considerable relevance to non-ferrous alloys, such as Al alloy extrusion dies, or hot forging dies. Alloy PI1 has improved tempering resistance, but has post-nitridation hardness and toughness similar to steel H13, while alloy PI2 has lower toughness but significantly higher tempering resistance and steel H13. Hardness after nitriding. The alloy should be selected based on the most critical properties required for the application. However, in all cases, significant cost savings can be obtained with the low Mo and V contents of the alloys of the present invention.

Claims (16)

質量パーセントで、0.40〜0.60のC、1.0未満のSi、0.030未満のP、2.5〜4.5のCr、0.5〜0.7のMo、0.10〜1.0のV、1.0未満のMn、最大1.0のAl、残部がFe及び不可避の有害物からから本質的になる合金組成を特徴とする押出工具用鋼。   In mass percent, 0.40 to 0.60 C, less than 1.0 Si, less than 0.030 P, 2.5 to 4.5 Cr, 0.5 to 0.7 Mo,. A steel for an extrusion tool characterized by an alloy composition consisting essentially of V of 10 to 1.0, Mn of less than 1.0, a maximum of Al, the balance being Fe and inevitable harmful substances. 質量パーセントで、0.40〜0.60のC、0.50未満のSi、0.030未満のP、3.0〜4.2のCr、0.55〜0.65のMo、0.30〜0.8のV、0.8未満のMn、最大0.80のAl、残部がFe及び不可避の有害物から本質的になる合金組成を特徴とする押出工具用鋼。   In weight percent, 0.40 to 0.60 C, less than 0.50 Si, less than 0.030 P, 3.0 to 4.2 Cr, 0.55 to 0.65 Mo,. Steel for extrusion tools characterized by an alloy composition consisting essentially of V of 30 to 0.8, Mn of less than 0.8, Al of maximum 0.80, the balance being Fe and inevitable harmful substances. 質量パーセントで、0.45〜0.55のC、0.5未満のSi、0.030未満のP、3.5〜4.2のCr、0.55〜0.65のMo、0.30〜0.50のV、0.50未満のMn、最大0.60のAl、残部がFe及び不可避の有害物から本質的になる合金組成を特徴とする押出工具用鋼。   In weight percent, 0.45 to 0.55 C, less than 0.5 Si, less than 0.030 P, 3.5 to 4.2 Cr, 0.55 to 0.65 Mo, 0. Steel for extrusion tools characterized by an alloy composition consisting essentially of V of 30 to 0.50, Mn of less than 0.50, Al of maximum 0.60, the balance being Fe and inevitable harmful substances. Al量が0.10質量パーセントに制限されることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   The steel for an extrusion tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of Al is limited to 0.10 mass percent. アルミニウム量が0.05質量パーセント以下であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   The steel for an extrusion tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the aluminum content is 0.05 mass percent or less. コバルト量及びニッケル量が1.0質量パーセント未満であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   The steel for an extrusion tool according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of cobalt and the amount of nickel are less than 1.0 mass percent. リン量及び硫黄量が、0.030質量パーセント未満であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   The steel for an extrusion tool according to any one of claims 1 to 6, wherein the amount of phosphorus and the amount of sulfur are less than 0.030 mass percent. リン量が0.010質量パーセント未満であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   The steel for an extrusion tool according to any one of claims 1 to 7, wherein the amount of phosphorus is less than 0.010 mass percent. Moが、1Mo=2Wの比でWと置換されていることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   The steel for extrusion tools according to any one of claims 1 to 8, wherein Mo is substituted with W in a ratio of 1Mo = 2W. Vが、
1V=2Nb又は1Ti
の比でNb又はTiに置換されていることを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。
V is
1V = 2Nb or 1Ti
The steel for an extrusion tool according to any one of claims 1 to 9, wherein Nb or Ti is substituted at a ratio of
30〜60HRCの硬さを得るために急冷及び焼戻しを行ない、その後窒化熱処理を施して0.50mmの最大厚さに対して800〜1500HVの表面硬さを得た後に使用するための鋼であることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   It is steel for use after quenching and tempering in order to obtain a hardness of 30-60 HRC, and then performing a nitriding heat treatment to obtain a surface hardness of 800-1500 HV for a maximum thickness of 0.50 mm. The steel for extrusion tools according to any one of claims 1 to 10, wherein the steel is for extrusion tools. 固体材料及び液体材料を室温又は最大1300℃の温度で成形するための鋳型、ダイ及び一般的な使用工具に適用されることを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   12. The method according to claim 1, wherein the solid material and the liquid material are applied to a mold, a die and a general use tool for forming a solid material and a liquid material at room temperature or a temperature of a maximum of 1300 ° C. The steel for extrusion tools described. 鉄合金又は非鉄合金の鍛造、押出又は鋳造の用途において金属を300〜1300℃の温度で成形するための工具に適用されることを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   It is applied to the tool for shape | molding a metal at the temperature of 300-1300 degreeC in the use of forging, extrusion, or casting of a ferrous alloy or a nonferrous alloy, The any one of Claim 1-11 characterized by the above-mentioned. Steel for extrusion tools described in 1. 非鉄合金、とりわけアルミニウム合金の熱間押出工具、及び固体形状又はパイプの押出ダイに適用されることを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   12. Extrusion tool steel according to any one of claims 1 to 11, characterized in that it is applied to hot extrusion tools of non-ferrous alloys, especially aluminum alloys, and extrusion dies of solid shapes or pipes. . ビレットの鋳造並びに熱間成形及び冷間成形を含むプロセスのために製造されること、又は融解の総体的構成とともに使用されもすることを特徴とする請求項1から請求項14までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   15. Any one of claims 1 to 14, characterized in that it is manufactured for processes including billet casting and hot forming and cold forming, or is used in conjunction with the overall composition of melting. The steel for extrusion tools described in the item. 粉末冶金、粉体射出又は溶射による成形のプロセス等の液体金属の断片化を含むプロセスのために製造されることを特徴とする請求項1から請求項14までのいずれか1項に記載された押出工具用鋼。   15. Manufactured for a process involving fragmentation of a liquid metal, such as powder metallurgy, powder injection or thermal spray forming processes, according to any one of claims 1 to 14 Steel for extrusion tools.
JP2012556347A 2010-03-08 2011-03-04 Tool steel for extrusion Pending JP2013521411A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BRPI1003185-5A BRPI1003185A2 (en) 2010-03-08 2010-03-08 steel for extrusion tools
BRPI1003185-5 2010-03-08
PCT/BR2011/000059 WO2011109881A1 (en) 2010-03-08 2011-03-04 Steel for extrusion tools

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013521411A true JP2013521411A (en) 2013-06-10
JP2013521411A5 JP2013521411A5 (en) 2014-04-24

Family

ID=44562754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012556347A Pending JP2013521411A (en) 2010-03-08 2011-03-04 Tool steel for extrusion

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20130243639A1 (en)
EP (1) EP2546374A4 (en)
JP (1) JP2013521411A (en)
KR (1) KR20130004591A (en)
CN (1) CN103097562A (en)
BR (1) BRPI1003185A2 (en)
CA (1) CA2792615A1 (en)
MX (1) MX2012010394A (en)
RU (1) RU2012142660A (en)
WO (1) WO2011109881A1 (en)
ZA (1) ZA201207378B (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016125132A (en) * 2015-01-08 2016-07-11 日産自動車株式会社 Nitrided member and friction drive transmission using the same
JP2020132891A (en) * 2019-02-12 2020-08-31 山陽特殊製鋼株式会社 Mold steel having excellent thermal conductivity

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103334054A (en) * 2013-06-18 2013-10-02 上海大学 Economical aluminium-containing hot extrusion mold steel and preparation, heat treatment and surface treatment method thereof
CN104805362A (en) * 2015-03-31 2015-07-29 吉林大学 Aluminium-containing medium alloy casting cold-working mould steel
KR101676244B1 (en) 2015-04-14 2016-11-29 현대자동차주식회사 Carbon steel compositions reduced thermal strain for steering rack bar and method for manufacturing the same
CN104805366B (en) * 2015-05-20 2017-05-24 中南大学 Powder-metallurgy low-alloy steel and preparation method thereof
CN115418467B (en) * 2022-09-27 2023-06-06 江苏隆达超合金股份有限公司 H13 perforating needle heat treatment process for extrusion of copper-nickel alloy tube

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006504868A (en) * 2002-06-13 2006-02-09 ウッデホルム トウリング アクテイエボラーグ Molding tool for steel and plastic materials made of this steel

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2051984C1 (en) * 1993-04-28 1996-01-10 Нижнетагильский металлургический комбинат Steel
US6478898B1 (en) * 1999-09-22 2002-11-12 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Method of producing tool steels
JP3612459B2 (en) * 1999-11-09 2005-01-19 山陽特殊製鋼株式会社 Mold steel for small lot production
CN1138017C (en) * 2000-06-08 2004-02-11 顺德市世创金属科技有限公司 Middle-alloy chromium series hot die steel
JP2003268500A (en) * 2002-03-15 2003-09-25 Daido Steel Co Ltd Tool steel for hot working excellent in machinability and its production method
SE529809C2 (en) * 2006-04-06 2007-11-27 Uddeholm Tooling Ab Hot work tool steel
SE533988C2 (en) * 2008-10-16 2011-03-22 Uddeholms Ab Steel material and process for making them

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006504868A (en) * 2002-06-13 2006-02-09 ウッデホルム トウリング アクテイエボラーグ Molding tool for steel and plastic materials made of this steel

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016125132A (en) * 2015-01-08 2016-07-11 日産自動車株式会社 Nitrided member and friction drive transmission using the same
JP2020132891A (en) * 2019-02-12 2020-08-31 山陽特殊製鋼株式会社 Mold steel having excellent thermal conductivity

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130004591A (en) 2013-01-11
EP2546374A1 (en) 2013-01-16
BRPI1003185A2 (en) 2012-02-07
US20130243639A1 (en) 2013-09-19
CN103097562A (en) 2013-05-08
EP2546374A4 (en) 2015-02-18
ZA201207378B (en) 2013-06-26
WO2011109881A1 (en) 2011-09-15
CA2792615A1 (en) 2011-09-15
RU2012142660A (en) 2014-04-20
MX2012010394A (en) 2012-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI525201B (en) Hot rolled steel sheet
JP6432070B2 (en) Hot die steel for long-life die casting excellent in high-temperature thermal conductivity and method for producing the same
TW201726942A (en) Hot work tool steel
JP6366326B2 (en) High toughness hot work tool steel and manufacturing method thereof
WO2018182480A1 (en) Hot work tool steel
JP2013521411A (en) Tool steel for extrusion
JP5929963B2 (en) Hardening method of steel
EP3209806B1 (en) An ultra-high strength thermo-mechanically processed steel
KR20140110720A (en) Mold steel for die casting and hot stamping having the high thermal conductivity and method thereof
JP2013510952A (en) Stainless steel mold steel with small amount of delta ferrite
JP2013510951A (en) Steel with high tempering resistance
JP2007224418A (en) Hot tool steel having excellent toughness
WO2018056884A1 (en) Hot work tool steel
JP5727400B2 (en) Steel for plastic mold and method for producing the same
JP2001294974A (en) Tool steel excellent in machinability and small in dimensional change cause by heat treatment and its producing method
KR20160041869A (en) Mold steel for die casting and hot stamping having the high thermal conductivity and method thereof
JP2001158937A (en) Tool steel for hot working, method for producing same and method for producing tool for hot working
CA3182089A1 (en) Hot work tool steel
CN109415793B (en) Steel for tool holder
JP2010024544A (en) Warm-hot forging die
JP6359241B2 (en) Corrosion-resistant plastic molding steel with excellent specularity
JPH11293381A (en) Cast steel for heat treatment, excellent in weldability
JP2004315840A (en) Cold working tool steel superior in machinability, and manufacturing method therefor
JP2000273590A (en) Cast steel for heat treatment, excellent in weldability and machinability
KR20040044048A (en) Special steel as hot-cool composite material and manufacturing process thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140304

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140304

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150210

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150630