JP2019112663A - Precipitation curing type martensitic tool steel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金型、口金等に適した析出硬化型マルテンサイト系工具鋼に関する。 The present invention relates to a precipitation hardening martensitic tool steel suitable for a die, a die or the like.
工具鋼には優れた機械的特性が要求される。特開２０１６−２１６８１３公報には、工具鋼の一例としてのマルエージング鋼が開示されている。このマルエージング鋼は、強度、靱性、延性及び耐疲労特性に優れている。 Tool steels are required to have excellent mechanical properties. JP-A-2016-216813 discloses maraging steel as an example of a tool steel. This maraging steel is excellent in strength, toughness, ductility and fatigue resistance.
しかし、このマルエージング鋼は、多量のＣｏを含んでいる。Ｃｏは、日本国において、２０１３年に特定化学物質に指定された。外国でも、Ｃｏ含有物質に関する規制が強化されつつある。Ｃｏには、慎重な取り扱いが要求される。 However, this maraging steel contains a large amount of Co. Co was designated as a specific chemical substance in 2013 in Japan. In foreign countries, regulations on Co-containing substances are being tightened. Co requires careful handling.
特開２０１５−９３９９１公報には、析出硬化型マルテンサイト系ステンレス鋼が開示されている。このステンレス鋼は、Ｃｏを含まない。 JP-A-2015-93991 discloses a precipitation hardening martensitic stainless steel. This stainless steel does not contain Co.
特開２０１５−９３９９１公報に開示されたステンレス鋼は、Ｃｏを含まないので、取り扱い性には優れる。しかしこのステンレス鋼は、強度、硬度及び耐衝撃性の点で、工具鋼には不向きである。 The stainless steel disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2015-93991 is excellent in handleability because it does not contain Co. However, this stainless steel is unsuitable for tool steels in terms of strength, hardness and impact resistance.
本発明の目的は、Ｃｏを実質的に含有せず、しかも機械的特性に優れた析出硬化型マルテンサイト系工具鋼の提供にある。 An object of the present invention is to provide a precipitation-hardened martensitic tool steel substantially free of Co and excellent in mechanical properties.
本発明に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、０．００５０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、１０．０質量％以上２５．０質量％以下のＮｉ、０．０１質量％以上５．０質量％以下のＣｒ、３．５質量％以上７．０質量％以下のＭｏ、０．０５０質量％以上１．００質量％以下のＮｂ、０．０５０質量％以上４．０質量％以下のＡｌ、及び０．１質量％以上５．０質量％以下のＴｉを含む。この工具鋼における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。 The precipitation-hardened martensitic tool steel according to the present invention has a Si content of not less than 0.0050 mass% and not more than 1.00 mass%, a Ni content of not less than 10.0 mass% and not more than 25.0 mass%, and not less than 0.01 mass%. 5.0 mass% or less Cr, 3.5 mass% or more and 7.0 mass% or less Mo, 0.050 mass% or more and 1.00 mass% or less Nb, 0.050 mass% or more and 4.0 mass% The following Al and Ti of 0.1 mass% or more and 5.0 mass% or less are included. The balance in this tool steel is Fe and unavoidable impurities.
好ましくは、この工具鋼におけるＮｉの含有率は、１０．０質量％以上２０．０質量％以下である。好ましくは、この工具鋼におけるＮｉの含有率は、１５．０質量％以上１８．０質量％以下である。好ましくは、この工具鋼におけるＮｂの含有率は、０．３０質量％以上１．００質量％以下である。 Preferably, the content of Ni in the tool steel is 10.0% by mass or more and 20.0% by mass or less. Preferably, the content of Ni in this tool steel is 15.0% by mass or more and 18.0% by mass or less. Preferably, the content of Nb in the tool steel is 0.30% by mass or more and 1.00% by mass or less.
他の観点によれば、本発明に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、０．００５０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、１０．０質量％以上２５．０質量％以下のＮｉ、０．０１質量％以上５．０質量％以下のＣｒ、３．５質量％以上７．０質量％以下のＭｏ、０．０５０質量％以上１．００質量％以下のＮｂ、０．０５０質量％以上４．０質量％以下のＡｌ、０．１質量％以上５．０質量％以下のＴｉ、及び２０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下のＯを含む。この工具鋼における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。 According to another aspect, the precipitation-hardened martensitic tool steel according to the present invention has a Si content of from 0.0050% to 1.00% by mass and a Ni of 10.0% to 25.0% by mass. 0.01 mass% or more and 5.0 mass% or less Cr, 3.5 mass% or more and 7.0 mass% or less Mo, 0.050 mass% or more and 1.00 mass% or less Nb, 0.050 mass % Or more and 4.0 mass% or less Al, 0.1 mass% or more and 5.0 mass% or less Ti, and 20 ppm or more and 1000 ppm or less O are included. The balance in this tool steel is Fe and unavoidable impurities.
好ましくは、Ｏの含有率は、２０ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下である。 Preferably, the content of O is at least 20 ppm and at most 500 ppm.
さらに他の観点によれば、本発明に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、０．００５０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、１０．０質量％以上２５．０質量％以下のＮｉ、０．０１質量％以上５．０質量％以下のＣｒ、３．５質量％以上７．０質量％以下のＭｏ、０．０５０質量％以上１．００質量％以下のＮｂ、０．０５０質量％以上４．０質量％以下のＡｌ、０．１質量％以上５．０質量％以下のＴｉ、及び２０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下のＮを含む。この工具鋼における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。 According to still another aspect, the precipitation-hardened martensitic tool steel according to the present invention has a Si content of 0.0050% to 1.00% by mass and a 10.0% to 25.0% by mass of Si. Ni, 0.01% by mass or more and 5.0% by mass or less Cr, 3.5% by mass or more and 7.0% by mass or less Mo, 0.050% by mass or more and 1.00% by mass or less Nb, 0.050 % By mass or more and 4.0% by mass or less, 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less Ti, and 20 ppm or more and 1000 ppm or less N. The balance in this tool steel is Fe and unavoidable impurities.
好ましくは、Ｎの含有率は、２０ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下である。 Preferably, the content of N is at least 20 ppm and at most 500 ppm.
さらに他の観点によれば、本発明に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、０．００５０質量％以上１．００質量％以下のＳｉ、１０．０質量％以上２５．０質量％以下のＮｉ、０．０１質量％以上５．０質量％以下のＣｒ、３．５質量％以上７．０質量％以下のＭｏ、０．０５０質量％以上１．００質量％以下のＮｂ、０．０５０質量％以上４．０質量％以下のＡｌ、０．１質量％以上５．０質量％以下のＴｉ、２０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下のＯ、及び２０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下のＮを含む。この工具鋼における残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。 According to still another aspect, the precipitation-hardened martensitic tool steel according to the present invention has a Si content of 0.0050% to 1.00% by mass and a 10.0% to 25.0% by mass of Si. Ni, 0.01% by mass or more and 5.0% by mass or less Cr, 3.5% by mass or more and 7.0% by mass or less Mo, 0.050% by mass or more and 1.00% by mass or less Nb, 0.050 Mass% or more and 4.0 mass% or less Al, 0.1 mass% or more and 5.0 mass% or less Ti, 20 ppm or more and 1000 ppm or less O, and 20 ppm or more and 1000 ppm or less N are included. The balance in this tool steel is Fe and unavoidable impurities.
好ましくは、Ｏの含有率は２０ｐｐｍ以上８００ｐｐｍ以下であり、Ｎの含有率は２０ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下である。 Preferably, the content of O is 20 ppm or more and 800 ppm or less, and the content of N is 20 ppm or more and 500 ppm or less.
本発明に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、不可避的不純物であるもの以外のＣｏを含まないにもかかわらず、機械的特性に優れる。 The precipitation hardening martensitic tool steel according to the present invention is excellent in mechanical properties although it does not contain Co other than the inevitable impurities.
本発明に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、Ｆｅ基合金である。本発明者らは、鋭意検討の結果、Ｓｉ、Ｎｂ及びＣｒの適正量の添加により、不可避的不純物であるもの以外のＣｏを含まないにもかかわらず、工具鋼が優れた機械的特性を発現することを見いだした。具体的には、この工具鋼は、引張強さ、硬さ及び耐衝撃性に優れている。以下、各実施形態に基づき、本発明が詳説される。 The precipitation hardening martensitic tool steel according to the present invention is an Fe-based alloy. As a result of intensive studies, the inventors of the present invention, by the addition of appropriate amounts of Si, Nb and Cr, exhibit excellent mechanical properties despite the absence of Co other than the inevitable impurities. Found out to do. Specifically, this tool steel is excellent in tensile strength, hardness and impact resistance. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on each embodiment.
［第一実施形態］
本実施形態に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ及びＴｉを含む。以下、この工具鋼における各元素の役割が詳説される。
First Embodiment
The precipitation hardening martensitic tool steel according to the present embodiment contains Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al and Ti. The role of each element in this tool steel will be described in detail below.
［ケイ素（Ｓｉ）］
Ｓｉは、工具鋼の焼入れ特性を高める。Ｓｉはさらに、Ｎｉを含む金属間化合物の生成に寄与する。Ｓｉの添加により、硬度が大きい工具鋼が得られうる。この観点から、工具鋼におけるＳｉの含有率は０．００５０質量％以上が好ましく、０．０１０質量％以上がより好ましく、０．０１５質量％以上が特に好ましい。Ｓｉの過剰な添加は、引張強さ及び耐衝撃性を阻害する。引張強さ及び耐衝撃性の観点から、Ｓｉの含有率は１．００質量％以下が好ましく、０．９０質量％以下がより好ましく、０．８５質量％以下が特に好ましい。Ｓｉの含有率は、「ＪＩＳ Ｇ １２５６」の規定に準拠して測定される。
[Silicon (Si)]
Si enhances the hardening properties of tool steels. Si further contributes to the formation of intermetallic compounds containing Ni. The addition of Si can provide a tool steel with high hardness. From this viewpoint, the content of Si in the tool steel is preferably 0.0050% by mass or more, more preferably 0.010% by mass or more, and particularly preferably 0.015% by mass or more. Excess addition of Si inhibits tensile strength and impact resistance. From the viewpoint of tensile strength and impact resistance, the content of Si is preferably 1.00% by mass or less, more preferably 0.90% by mass or less, and particularly preferably 0.85% by mass or less. The content rate of Si is measured according to the specification of "JIS G 1256".
［ニッケル（Ｎｉ）］
Ｎｉは、δフェライト相の生成を抑制する。Ｎｉはさらに、他の元素と共に、金属間化合物を析出させる。具体的な金属間化合物として、Ｎｉ−Ａｌ、Ｎｉ−Ｔｉ、Ｎｉ−Ｍｏ及びＮｉ−Ｎｂが例示される。これらの金属間化合物の時効析出により、硬度が高く、引張強さが大きく、耐衝撃性に優れた工具鋼が得られうる。Ｎｉはさらに、他の金属間化合物であるＮｉ−Ｓｉも析出させる。このＮｉ−Ｓｉは、工具鋼の高硬度に寄与しうる。これらの観点から、工具鋼におけるＮｉの含有率は１０．０質量％以上が好ましく、１３．０質量％以上がより好ましく、１５．０質量％以上が特に好ましい。Ｎｉは、オーステナイト形成元素である。Ｎｉの過剰の添加は、マルテンサイト変態を阻害し、引張強さ及び耐衝撃性を低下させることがある。引張強さ及び耐衝撃性の観点から、Ｎｉの含有率は２５．０質量％以下が好ましく、２０．０質量％以下がより好ましく、１８．０質量％以下が特に好ましい。Ｎｉの含有率は、「ＪＩＳ Ｇ １２５６」の規定に準拠して測定される。
[Nickel (Ni)]
Ni suppresses the formation of the δ ferrite phase. Ni further precipitates an intermetallic compound together with other elements. Specific examples of intermetallic compounds include Ni-Al, Ni-Ti, Ni-Mo and Ni-Nb. Aging precipitation of these intermetallic compounds can provide a tool steel having high hardness, high tensile strength, and excellent impact resistance. Ni further precipitates another intermetallic compound Ni-Si. This Ni-Si can contribute to the high hardness of the tool steel. From these viewpoints, the content of Ni in the tool steel is preferably 10.0 mass% or more, more preferably 13.0 mass% or more, and particularly preferably 15.0 mass% or more. Ni is an austenite-forming element. Excess addition of Ni may inhibit martensitic transformation and reduce tensile strength and impact resistance. From the viewpoint of tensile strength and impact resistance, the content of Ni is preferably 25.0% by mass or less, more preferably 20.0% by mass or less, and particularly preferably 18.0% by mass or less. The Ni content is measured in accordance with the provisions of "JIS G 1256".
［クロム（Ｃｒ）］
Ｃｒは、Ｆｅ中への他の元素の固溶に寄与する。さらにＣｒは、工具鋼の耐食性にも寄与する。これらの観点から、工具鋼におけるＣｒの含有率は０．０１質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましく、１．０質量％以上が特に好ましい。Ｃｒは、フェライト形成元素である。Ｃｒが過剰に添加された工具鋼では、高温に保持されてもオーステナイトが生じにくい。従ってこの工具鋼では、溶体化処理によってもマルテンサイト組織が得られにくい。この工具鋼の強度は、低い。強度の観点から、Ｃｒの含有率は５．０質量％以下が好ましく、４．５質量％以下がより好ましく、４．０質量％以下が特に好ましい。Ｃｒの含有率は、「ＪＩＳ Ｇ １２５６」の規定に準拠して測定される。
[Chrome (Cr)]
Cr contributes to the solid solution of other elements in Fe. Furthermore, Cr also contributes to the corrosion resistance of the tool steel. From these viewpoints, the content of Cr in the tool steel is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and particularly preferably 1.0% by mass or more. Cr is a ferrite forming element. In a tool steel in which Cr is excessively added, austenite hardly occurs even when held at high temperature. Therefore, in this tool steel, it is difficult to obtain a martensitic structure even by solution treatment. The strength of this tool steel is low. From the viewpoint of strength, the content of Cr is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 4.5% by mass or less, and particularly preferably 4.0% by mass or less. The content rate of Cr is measured in accordance with the definition of "JIS G 1256".
［モリブデン（Ｍｏ）］
Ｍｏは、Ｆｅ中への他の元素の固溶に寄与する。さらにＭｏは、Ｎｉとの金属間化合物を形成する。この金属間化合物は、工具鋼の高硬度に寄与する。これらの観点から、工具鋼におけるＭｏの含有率は３．５質量％以上が好ましく４．０質量％以上がより好ましく、４．５質量％以上が特に好ましい。Ｍｏが過剰に添加された工具鋼では、δフェライトが生成される。このδフェライトは、工具鋼の機械的特性を阻害する。さらに、Ｍｏが過剰に添加された工具鋼では、ＦｅとＭｏとの金属間化合物が形成される。この金属間化合物は、工具鋼の機械的特性を阻害する。機械的特性の観点から、Ｍｏの含有率は７．０質量％以下が好ましく、６．５質量％以下がより好ましく、６．０質量％以下が特に好ましい。Ｍｏの含有率は、「ＪＩＳ Ｇ １２５６」の規定に準拠して測定される。
[Molybdenum (Mo)]
Mo contributes to the solid solution of other elements in Fe. Furthermore, Mo forms an intermetallic compound with Ni. This intermetallic compound contributes to the high hardness of the tool steel. From these viewpoints, the content of Mo in the tool steel is preferably 3.5% by mass or more, more preferably 4.0% by mass or more, and particularly preferably 4.5% by mass or more. In a tool steel in which Mo is excessively added, δ ferrite is generated. This δ ferrite impairs the mechanical properties of the tool steel. Furthermore, in a tool steel in which Mo is added in excess, intermetallic compounds of Fe and Mo are formed. This intermetallic compound impairs the mechanical properties of the tool steel. From the viewpoint of mechanical properties, the content of Mo is preferably 7.0% by mass or less, more preferably 6.5% by mass or less, and particularly preferably 6.0% by mass or less. The content rate of Mo is measured according to the specification of "JIS G 1256".
［ニオブ（Ｎｂ）］
Ｎｂは、Ｆｅ中への他の元素の固溶に寄与する。さらにＮｂは、Ｎｉとの金属間化合物を形成する。この金属間化合物は、工具鋼の高硬度に寄与する。これらの観点から、工具鋼におけるＮｂの含有率は０．０５０質量％以上が好ましく、０．１０質量％以上がより好ましく、０．３０質量％以上が特に好ましい。Ｎｂが過剰に添加された工具鋼では、金属間化合物の量も過剰である。過剰の金属間化合物は、工具鋼の機械的特性を阻害する。機械的特性の観点から、Ｎｂの含有率は１．００質量％以下が好ましく、０．９５質量％以下がより好ましく、０．９０質量％以下が特に好ましい。Ｎｂの含有率は、「ＪＩＳ Ｇ １２５８」の規定に準拠して測定される。
[Niobium (Nb)]
Nb contributes to the solid solution of other elements in Fe. Furthermore, Nb forms an intermetallic compound with Ni. This intermetallic compound contributes to the high hardness of the tool steel. From these viewpoints, the content of Nb in the tool steel is preferably 0.050% by mass or more, more preferably 0.10% by mass or more, and particularly preferably 0.30% by mass or more. In the tool steel in which Nb is excessively added, the amount of intermetallic compound is also excessive. Excess intermetallic compounds inhibit the mechanical properties of the tool steel. From the viewpoint of mechanical properties, the content of Nb is preferably 1.00% by mass or less, more preferably 0.95% by mass or less, and particularly preferably 0.90% by mass or less. The content of Nb is measured in accordance with the provisions of "JIS G 1258".
［アルミニウム（Ａｌ）］
Ａｌは、Ｎｉとの金属間化合物を形成し、Ｔｉとの金属間化合物も形成する。これらの金属間化合物は、工具鋼の高硬度に寄与する。これらの観点から、工具鋼におけるＡｌの含有率は０．０５０質量％以上が好ましく、０．１０質量％以上がより好ましく、１．００質量％以上が特に好ましい。Ａｌが過剰に添加された工具鋼では、金属間化合物の量も過剰である。過剰の金属間化合物は、工具鋼の機械的特性を阻害する。機械的特性の観点から、Ａｌの含有率は４．０質量％以下が好ましく、３．９質量％以下がより好ましく、３．８質量％以下が特に好ましい。Ａｌの含有率は、「ＪＩＳ Ｇ １２５８」の規定に準拠して測定される。
[Aluminum (Al)]
Al forms an intermetallic compound with Ni and also forms an intermetallic compound with Ti. These intermetallic compounds contribute to the high hardness of the tool steel. From these viewpoints, the content of Al in the tool steel is preferably 0.050 mass% or more, more preferably 0.10 mass% or more, and particularly preferably 1.00 mass% or more. In a tool steel in which Al is added in excess, the amount of intermetallic compound is also in excess. Excess intermetallic compounds inhibit the mechanical properties of the tool steel. From the viewpoint of mechanical properties, the content of Al is preferably 4.0% by mass or less, more preferably 3.9% by mass or less, and particularly preferably 3.8% by mass or less. The content rate of Al is measured in accordance with the definition of "JIS G 1258".
［チタン（Ｔｉ）］
Ｔｉは、Ｎｉとの金属間化合物を形成し、Ａｌとの金属間化合物も形成する。これらの金属間化合物は、工具鋼の高硬度に寄与する。これらの観点から、工具鋼におけるＴｉの含有率は０．１質量％以上が好ましく、１．０質量％以上がより好ましく、１．５質量％以上が特に好ましい。Ｔｉが過剰に添加された工具鋼では、金属間化合物の量も過剰である。過剰の金属間化合物は、工具鋼の機械的特性を阻害する。機械的特性の観点から、Ｔｉの含有率は５．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以下がより好ましく、３．５質量％以下が特に好ましい。Ｔｉの含有率は、「ＪＩＳ Ｇ １２５８」の規定に準拠して測定される。
[Titanium (Ti)]
Ti forms an intermetallic compound with Ni and also forms an intermetallic compound with Al. These intermetallic compounds contribute to the high hardness of the tool steel. From these viewpoints, the content of Ti in the tool steel is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, and particularly preferably 1.5% by mass or more. In a tool steel in which Ti is added in excess, the amount of intermetallic compound is also in excess. Excess intermetallic compounds inhibit the mechanical properties of the tool steel. From the viewpoint of mechanical properties, the content of Ti is preferably 5.0% by mass or less, more preferably 4.0% by mass or less, and particularly preferably 3.5% by mass or less. The content of Ti is measured in accordance with the provisions of "JIS G 1258".
［残部］
この工具鋼の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。この工具鋼は、Ｃｏを実質的に含まない。この工具鋼において、不可避的不純物であるＣｏの含有は、許容される。具体的には、Ｃｏの含有率は、１．０質量％未満である。不可避的不純物であるもの以外のＣｏを含まないので、この工具鋼は特定化学物質障害予防規制の対象外である。従ってこの工具鋼は、取り扱い性に優れる。合金元素（特にＳｉ、Ｎｂ及びＣｒ）の含有率が適正なので、この工具鋼は、Ｃｏを含まないにもかかわらず、引張強さ、硬さ及び耐衝撃性に優れている。
[Remaining part]
The remainder of the tool steel is Fe and unavoidable impurities. This tool steel contains substantially no Co. In this tool steel, the inclusion of Co, which is an unavoidable impurity, is acceptable. Specifically, the content of Co is less than 1.0% by mass. This tool steel is not subject to the specified chemical substance injury prevention regulations because it does not contain Co other than the inevitable impurities. Therefore, this tool steel is excellent in handleability. Due to the correct content of alloying elements (especially Si, Nb and Cr), this tool steel is excellent in tensile strength, hardness and impact resistance, even though it does not contain Co.
［製造方法］
この工具鋼からなる成形体は、典型的には、鋳造法によって得られる。例えば、高周波真空溶解炉によって得られた溶湯から、成形体が得られる。高周波真空溶解炉では、溶湯の空気との接触が抑制される。この製造方法により、不純物の少ない成形体が得られる。
[Production method]
The compact made of this tool steel is typically obtained by a casting method. For example, a compact is obtained from a molten metal obtained by a high frequency vacuum melting furnace. In the high frequency vacuum melting furnace, the contact of the molten metal with air is suppressed. By this manufacturing method, a compact with few impurities can be obtained.
［第二実施形態］
本実施形態に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ及びＯを含む。本実施形態に係る工具鋼におけるＳｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ及びＴｉの役割は、第一実施形態に係る工具鋼におけるこれらの元素の役割と同じである。本実施形態に係る工具鋼におけるＳｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ及びＴｉの含有率の好ましい範囲は、第一実施形態に係る工具鋼における範囲と同じである。
Second Embodiment
The precipitation hardening martensitic tool steel according to the present embodiment contains Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al, Ti and O. The roles of Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al and Ti in the tool steel according to the present embodiment are the same as the roles of these elements in the tool steel according to the first embodiment. The preferable range of the content of Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al, and Ti in the tool steel according to the present embodiment is the same as the range in the tool steel according to the first embodiment.
本実施形態に係る工具鋼は、Ｏを含む。Ｏは、Ｓｉとの結合力に優れる。Ｓｉを含む工具鋼がさらにＯを含むことにより、工具鋼においてＯが固溶状態で均一に分散する。Ｏは、工具鋼の引張強さ及び硬さに寄与する。この観点から、工具鋼におけるＯの含有率は２０ｐｐｍ以上が好ましく、１００ｐｐｍ以上がより好ましく、１５０ｐｐｍ以上が特に好ましい。工具鋼における酸化物生成が抑制されるとの観点から、Ｏの含有率は１０００ｐｐｍ以下が好ましく、８００ｐｐｍ以下がより好ましく、５００ｐｐｍ以下が特に好ましい。Ｏの含有率は、「ＪＩＳ Ｚ ２６１３」の規定に準拠して測定される。 The tool steel according to the present embodiment contains O. O is excellent in bonding force with Si. When the tool steel containing Si further contains O, O is uniformly dispersed in a solid solution state in the tool steel. O contributes to the tensile strength and hardness of the tool steel. From this viewpoint, the content of O in the tool steel is preferably 20 ppm or more, more preferably 100 ppm or more, and particularly preferably 150 ppm or more. In light of suppression of oxide formation in tool steel, the content of O is preferably 1000 ppm or less, more preferably 800 ppm or less, and particularly preferably 500 ppm or less. The content of O is measured in accordance with the definition of "JIS Z 2613".
この工具鋼からなる成形体は、典型的には、粉末冶金によって得られる。粉末は、水アトマイズ、ガスアトマイズ、ディスクアトマイズ等によって得られうる。粉末冶金では、材料のＯとの接触面積が、鋳造のそれと比べて大きい。粉末冶金により、適量のＯを含有する粉末が得られる。溶湯に例えばアルゴンガスが噴射されるガスアトマイズにより、適量のＯを含有する粉末が得られる。アルゴンガス雰囲気中での水アトマイズによっても、適量のＯを含有する粉末が得られる。アルゴンガス雰囲気中でのディスクアトマイズによっても、適量のＯを含有する粉末が得られる。粉末が適温にて酸化処理されることで、Ｏの含有率が調整されてもよい。これらの粉末が加圧されることで、成形体が得られる。好ましい加圧方法として、熱間等方加圧法（ＨＩＰ）が挙げられる。 The compact made of this tool steel is typically obtained by powder metallurgy. The powder may be obtained by water atomization, gas atomization, disk atomization, etc. In powder metallurgy, the contact area of the material with O is larger than that of casting. Powder metallurgy yields powders containing an adequate amount of O. By gas atomization, for example, argon gas is injected into the molten metal, a powder containing an appropriate amount of O is obtained. Water atomization in an argon gas atmosphere also provides a powder containing an appropriate amount of O. Disk atomization in an argon gas atmosphere also provides a powder containing an appropriate amount of O. The content of O may be adjusted by oxidizing the powder at an appropriate temperature. By pressing these powders, a compact is obtained. As a preferred pressing method, hot isostatic pressing (HIP) can be mentioned.
［第三実施形態］
本実施形態に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ及びＮを含む。本実施形態に係る工具鋼におけるＳｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ及びＴｉの役割は、第一実施形態に係る工具鋼におけるこれらの元素の役割と同じである。本実施形態に係る工具鋼におけるＳｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ及びＴｉの含有率の好ましい範囲は、第一実施形態に係る工具鋼における範囲と同じである。
Third Embodiment
The precipitation hardening martensitic tool steel according to the present embodiment contains Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al, Ti and N. The roles of Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al and Ti in the tool steel according to the present embodiment are the same as the roles of these elements in the tool steel according to the first embodiment. The preferable range of the content of Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al, and Ti in the tool steel according to the present embodiment is the same as the range in the tool steel according to the first embodiment.
本実施形態に係る工具鋼は、Ｎを含む。Ｎは、Ｎｂ及びＣｒとの結合力に優れる。Ｎｂ及びＣｒを含む工具鋼がさらにＮを含むことにより、工具鋼においてＮが固溶状態で均一に分散する。Ｎは、工具鋼の引張強さ、硬さ及び耐衝撃性に寄与する。この観点から、工具鋼におけるＮの含有率は２０ｐｐｍ以上が好ましく、１００ｐｐｍ以上がより好ましく、１８０ｐｐｍ以上が特に好ましい。工具鋼における窒化物生成が抑制されるとの観点から、Ｎの含有率は１０００ｐｐｍ以下が好ましく、８００ｐｐｍ以下がより好ましく、５００ｐｐｍ以下が特に好ましい。Ｎの含有率は、「ＪＩＳ Ｇ １２２８」の規定に準拠して測定される。 The tool steel according to the present embodiment contains N. N is excellent in bonding with Nb and Cr. When the tool steel containing Nb and Cr further contains N, N is uniformly dispersed in a solid solution state in the tool steel. N contributes to the tensile strength, hardness and impact resistance of the tool steel. From this viewpoint, the content of N in the tool steel is preferably 20 ppm or more, more preferably 100 ppm or more, and particularly preferably 180 ppm or more. From the viewpoint of suppressing the formation of nitride in tool steel, the content of N is preferably 1000 ppm or less, more preferably 800 ppm or less, and particularly preferably 500 ppm or less. The content of N is measured in accordance with the provisions of "JIS G 1228".
この工具鋼からなる成形体は、典型的には、粉末冶金によって得られる。粉末は、水アトマイズ、ガスアトマイズ、ディスクアトマイズ等によって得られうる。粉末冶金では、材料のＮとの接触面積が、鋳造のそれと比べて大きい。粉末冶金により、適量のＮを含有する粉末が得られる。溶湯に窒素ガスが噴射されるガスアトマイズにより、適量のＮを含有する粉末が得られる。窒素ガス雰囲気中での水アトマイズによっても、適量のＮを含有する粉末が得られる。窒素ガス雰囲気中でのディスクアトマイズによっても、適量のＮを含有する粉末が得られる。粉末が適温にて窒化処理されることで、Ｎの含有率が調整されてもよい。これらの粉末が加圧されることで、成形体が得られる。好ましい加圧方法として、熱間等方加圧法（ＨＩＰ）が挙げられる。 The compact made of this tool steel is typically obtained by powder metallurgy. The powder may be obtained by water atomization, gas atomization, disk atomization, etc. In powder metallurgy, the contact area of the material with N is larger than that of casting. Powder metallurgy produces powders containing a suitable amount of N. By gas atomization in which nitrogen gas is injected into the molten metal, a powder containing an appropriate amount of N is obtained. Water atomization in a nitrogen gas atmosphere also produces a powder containing a suitable amount of N. Disk atomization in a nitrogen gas atmosphere also provides a powder containing an appropriate amount of N. The N content may be adjusted by nitriding the powder at an appropriate temperature. By pressing these powders, a compact is obtained. As a preferred pressing method, hot isostatic pressing (HIP) can be mentioned.
［第四実施形態］
本実施形態に係る析出硬化型マルテンサイト系工具鋼は、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｏ及びＮを含む。本実施形態に係る工具鋼におけるＳｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ及びＴｉの役割は、第一実施形態に係る工具鋼におけるこれらの元素の役割と同じである。本実施形態に係る工具鋼におけるＳｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ａｌ及びＴｉの含有率の好ましい範囲は、第一実施形態に係る工具鋼における範囲と同じである。
Fourth Embodiment
The precipitation hardened martensitic tool steel according to the present embodiment contains Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al, Ti, O and N. The roles of Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al and Ti in the tool steel according to the present embodiment are the same as the roles of these elements in the tool steel according to the first embodiment. The preferable range of the content of Si, Ni, Cr, Mo, Nb, Al, and Ti in the tool steel according to the present embodiment is the same as the range in the tool steel according to the first embodiment.
本実施形態に係る工具鋼は、Ｏ及びＮを含む。この工具鋼は、引張強さ、硬さ及び耐衝撃性に優れる。この工具鋼におけるＯの含有率は２０ｐｐｍ以上が好ましく、１００ｐｐｍ以上がより好ましく、１５０ｐｐｍ以上が特に好ましい。Ｏの含有率は１０００ｐｐｍ以下が好ましく、８００ｐｐｍ以下がより好ましく、５００ｐｐｍ以下が特に好ましい。この工具鋼におけるＮの含有率は２０ｐｐｍ以上が好ましく、１００ｐｐｍ以上がより好ましく、１８０ｐｐｍ以上が特に好ましい。Ｎの含有率は１０００ｐｐｍ以下が好ましく、８００ｐｐｍ以下がより好ましく、５００ｐｐｍ以下が特に好ましい。 The tool steel according to the present embodiment includes O and N. This tool steel is excellent in tensile strength, hardness and impact resistance. 20 ppm or more is preferable, as for the content rate of O in this tool steel, 100 ppm or more is more preferable, and 150 ppm or more is especially preferable. 1000 ppm or less is preferable, as for the content rate of O, 800 ppm or less is more preferable, and 500 ppm or less is especially preferable. 20 ppm or more is preferable, as for the content rate of N in this tool steel, 100 ppm or more is more preferable, and 180 ppm or more is especially preferable. 1000 ppm or less is preferable, as for the content rate of N, 800 ppm or less is more preferable, and 500 ppm or less is especially preferable.
この工具鋼からなる成形体は、典型的には、粉末冶金によって得られる。粉末は、水アトマイズ、ガスアトマイズ、ディスクアトマイズ等によって得られうる。粉末冶金では、材料のＯ及びＮとの接触面積が、鋳造のそれと比べて大きい。粉末冶金により、適量のＯ及びＮを含有する粉末が得られる。溶湯に窒素ガスが噴射されるガスアトマイズにより、適量のＯ及びＮを含有する粉末が得られる。窒素ガス雰囲気中での水アトマイズによっても、適量のＯ及びＮを含有する粉末が得られる。窒素ガス雰囲気中でのディスクアトマイズによっても、適量のＯ及びＮを含有する粉末が得られる。粉末が適温にて酸化処理又は窒化処理されることで、Ｏ及びＮの含有率が調整されてもよい。これらの粉末が加圧されることで、成形体が得られる。好ましい加圧方法として、熱間等方加圧法（ＨＩＰ）が挙げられる。 The compact made of this tool steel is typically obtained by powder metallurgy. The powder may be obtained by water atomization, gas atomization, disk atomization, etc. In powder metallurgy, the contact area of the material with O and N is larger than that of casting. Powder metallurgy provides powders containing appropriate amounts of O and N. By gas atomization in which nitrogen gas is injected into the molten metal, a powder containing appropriate amounts of O and N is obtained. Water atomization in a nitrogen gas atmosphere also provides powders containing appropriate amounts of O and N. Disk atomization in a nitrogen gas atmosphere also produces powders containing appropriate amounts of O and N. The contents of O and N may be adjusted by oxidizing or nitriding the powder at an appropriate temperature. By pressing these powders, a compact is obtained. As a preferred pressing method, hot isostatic pressing (HIP) can be mentioned.
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。 Hereinafter, the effects of the present invention will be clarified by examples, but the present invention should not be interpreted in a limited manner based on the description of the examples.
［実験１］
［実施例１］
高周波真空溶解炉を用いて、真空度が１．０×１０−２Ｐａ以下の条件下で、温度が１６００℃である溶湯を得た。この溶湯から、鋳造にて鋼塊を得た。１ｔｏｎ鍛造機を用いてこの鋼塊に熱間鍛造を施し、直径が１００ｍｍであり長さが２００ｍｍである円柱材の成形体を得た。この成形体に、均質化処理を施した。この均質化処理では、成形体が１１００℃の温度下に３時間保持された。この成形体に、溶体化処理を施した。この溶体化処理では、成形体が８５０℃の温度下に１時間保持された。この成形体に、時効処理を施した。この時効処理では、成形体が４５０℃の温度下に６時間保持された。これらの処理により、実施例１の工具鋼を得た。この工具鋼は、０．０１７質量％のＳｉ、１７．１質量％のＮｉ、１．２９質量％のＣｒ、５．０質量％のＭｏ、０．８６質量％のＮｂ、３．２３質量％のＡｌ、及び２．８質量％のＴｉを含む。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
[Experiment 1]
Example 1
Using a high frequency vacuum melting furnace, a molten metal having a temperature of 1600 ° C. was obtained under the condition of a degree of vacuum of 1.0 × 10 −2 Pa or less. From this molten metal, a steel ingot was obtained by casting. The steel ingot was subjected to hot forging using a 1 ton forging machine to obtain a formed body of a cylindrical member having a diameter of 100 mm and a length of 200 mm. The compact was subjected to homogenization treatment. In this homogenization treatment, the compact was held at a temperature of 1100 ° C. for 3 hours. The compact was subjected to solution treatment. In this solution treatment, the compact was held at a temperature of 850 ° C. for one hour. The formed body was subjected to an aging treatment. In this aging treatment, the compact was held at a temperature of 450 ° C. for 6 hours. The tool steel of Example 1 was obtained by these treatments. This tool steel comprises 0.017% by weight of Si, 17.1% by weight of Ni, 1.29% by weight of Cr, 5.0% by weight of Mo, 0.86% by weight of Nb, 3.23% by weight Of Al and 2.8% by mass of Ti. The balance is Fe and unavoidable impurities.
［実施例２−４５及び比較例１−２９］
下記の表１−３に示される通りの組成とした他は実施例１と同様にして、実施例２−４５及び比較例１−２９の工具鋼を得た。実施例２−４５及び比較例１−１０の鋼の成分の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。比較例１１−２９の鋼には、意図的にＣｏが添加されている。
[Example 2-45 and Comparative Example 1-29]
Tool steels of Example 2-45 and Comparative Example 1-29 were obtained in the same manner as Example 1 except that the composition was as shown in Table 1-3 below. The balance of the components of the steels of Example 2-45 and Comparative Example 1-10 is Fe and unavoidable impurities. Co is intentionally added to the steels of Comparative Examples 11-29.
［硬さ試験］
「ＪＩＳ Ｚ ２２４５」の規定に準拠して、各成形体のロックウェル硬さを測定した。ロックウェル硬さが５６ＨＲＣ以上をＳＳＳ、５６ＨＲＣ未満５４ＨＲＣ以上をＳＳ、５４ＨＲＣ未満５２ＨＲＣ以上をＳ、５２ＨＲＣ未満５０ＨＲＣ以上をＡ、５０ＨＲＣ未満４８ＨＲＣ以上をＢ、４８ＨＲＣ未満４６ＨＲＣ以上をＣ、４６ＨＲＣ未満４４ＨＲＣ以上をＤ、４４ＨＲＣ未満をＦとランク付けした。この結果が、下記の表１−３に示されている。
[Hardness test]
The Rockwell hardness of each molded body was measured in accordance with the definition of "JIS Z 2245". Rockwell hardness is 56 HRC or more SSS, 56 HRC or more 54 HRC or more SS is less than 54 HRC 52 HRC or more S less than 52 HRC 50 HRC or more A, 50 HRC or more 48 HRC or more B, 48 HRC or less 46 HRC or more C, 46 HRC or more 44 HRC or more D, ranked less than 44 HRC as F. The results are shown in Table 1-3 below.
［引張試験］
「ＪＩＳ Ｚ ２２４１」の規定に準拠して引張試験を実施し、各成形体の引張強さを測定した。引張強さが２６００Ｎ／ｍ２以上をＳＳＳ、２６００Ｎ／ｍ２未満２５００Ｎ／ｍ２以上をＳＳ、２５００Ｎ／ｍ２未満２４００Ｎ／ｍ２以上をＳ、２４００Ｎ／ｍ２未満２３００Ｎ／ｍ２以上をＡ、２３００Ｎ／ｍ２未満２２００Ｎ／ｍ２以上をＢ、２２００Ｎ／ｍ２未満２１００Ｎ／ｍ２以上をＣ、２１００Ｎ／ｍ２未満２０００Ｎ／ｍ２以上をＤ、２０００Ｎ／ｍ２未満をＦとランク付けした。この結果が、下記の表１−３に示されている。
[Tension test]
A tensile test was carried out in accordance with the definition of "JIS Z 2241" to measure the tensile strength of each molded body. A tensile strength of 2600N / m 2 or more SSS, 2600N / m 2 less than 2500N / m 2 or more SS, 2500N / m 2 less than 2400 N / m 2 or more S, 2400N / m 2 less than 2300N / m 2 or more A , 2300N / m 2 less than 2200N / m 2 or more B, 2200N / m 2 less than 2100 N / m 2 or more C, 2100N / m 2 less than 2000N / m 2 or more D, and F and ranking than 2000N / m 2 did. The results are shown in Table 1-3 below.
［衝撃特性］
「ＪＩＳ Ｚ ２２４２」の規定に準拠して、成形体のシャルピー衝撃値を測定した。シャルピー衝撃値が５０Ｊ／ｃｍ２以上をＳＳＳ、５０Ｊ／ｃｍ２未満４８Ｊ／ｃｍ２以上をＳＳ、４８Ｊ／ｃｍ２未満４６Ｊ／ｃｍ２以上をＳ、４６Ｊ／ｃｍ２未満４４Ｊ／ｃｍ２以上をＡ、４４Ｊ／ｃｍ２未満４２Ｊ／ｃｍ２以上をＢ、４２Ｊ／ｃｍ２未満４０Ｊ／ｃｍ２以上をＣ、４０Ｊ／ｃｍ２未満３８Ｊ／ｃｍ２以上をＤ、３８Ｊ／ｃｍ２未満をＦとランク付けした。この結果が、下記の表１−３に示されている。
[Impact characteristics]
The Charpy impact value of the molded body was measured in accordance with the definition of "JIS Z 2242." Charpy impact value 50 J / cm 2 or more SSS, 50J / cm 2 less than 48J / cm 2 or more SS, 48J / cm 2 less than 46 J / cm 2 or more S, 46J / cm 2 less than 44J / cm 2 or more A , 44J / cm 2 less than 42J / cm 2 or more B, 42J / cm 2 less than 40 J / cm 2 or more C, 40J / cm 2 less than 38J / cm 2 or more D, and F and ranked lower than 38J / cm 2 did. The results are shown in Table 1-3 below.
［総合評価］
ロックウェル硬さ、引張強さ及び衝撃値のランクのうち最も低いランクを、総合評価のランクとした。この結果が、下記の表１−３に示されている。
[Comprehensive evaluation]
The lowest rank among the ranks of Rockwell hardness, tensile strength and impact value was taken as the rank of the overall evaluation. The results are shown in Table 1-3 below.
表１−３に示されるように、各実施例の工具鋼は、総合評価に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。 As shown in Table 1-3, the tool steel of each example is excellent in the overall evaluation. The superiority of the present invention is clear from the evaluation results.
［実験２］
［実施例４６］
高周波真空溶解炉を用いて、真空度が１．０×１０−２Ｐａ以下の条件下で、温度が１６００℃である溶湯を得た。この溶解炉の圧力を、大気圧に戻した。この溶湯に、アルゴンガスを用いたガスアトマイズを施し、粉末を得た。この粉末を円筒缶に充填し、ＨＩＰ法で固化させて成形体を得た。この成形体の表面を、ピーリングで除去した。除去後の成形体は、１００ｍｍの直径及び２００ｍｍの長さを有する。この成形体に、均質化処理を施した。この均質化処理では、成形体が１１００℃の温度下に３時間保持された。この成形体に、溶体化処理を施した。この溶体化処理では、成形体が８５０℃の温度下に１時間保持された。この成形体に、時効処理を施した。この時効処理では、成形体が４５０℃の温度下に６時間保持された。これらの処理により、実施例４６の工具鋼を得た。この工具鋼は、０．００７質量％のＳｉ、１７．３質量％のＮｉ、２．３質量％のＣｒ、４．８質量％のＭｏ、０．６０質量％のＮｂ、１．９７質量％のＡｌ、３．５質量％のＴｉ、及び５７０ｐｐｍのＯを含む。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
[Experiment 2]
[Example 46]
Using a high frequency vacuum melting furnace, a molten metal having a temperature of 1600 ° C. was obtained under the condition of a degree of vacuum of 1.0 × 10 −2 Pa or less. The pressure of the melting furnace was returned to atmospheric pressure. The molten metal was subjected to gas atomization using argon gas to obtain a powder. The powder was filled in a cylindrical can and solidified by HIP method to obtain a compact. The surface of this molded body was removed by peeling. The shaped body after removal has a diameter of 100 mm and a length of 200 mm. The compact was subjected to homogenization treatment. In this homogenization treatment, the compact was held at a temperature of 1100 ° C. for 3 hours. The compact was subjected to solution treatment. In this solution treatment, the compact was held at a temperature of 850 ° C. for one hour. The formed body was subjected to an aging treatment. In this aging treatment, the compact was held at a temperature of 450 ° C. for 6 hours. The tool steel of Example 46 was obtained by these treatments. This tool steel is 0.007% by mass of Si, 17.3% by mass of Ni, 2.3% by mass of Cr, 4.8% by mass of Mo, 0.60% by mass of Nb, 1.97% by mass Al, 3.5 mass% Ti, and 570 ppm O. The balance is Fe and unavoidable impurities.
［実施例４７−７０及び比較例３０−３５］
下記の表４及び５に示される通りの組成とした他は実施例４６と同様にして、実施例４７−７０及び比較例３０−３５の工具鋼を得た。表４及び５に示された成分の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
[Examples 47-70 and Comparative Examples 30-35]
Tool steels of Examples 47-70 and Comparative Examples 30-35 were obtained in the same manner as in Example 46 except that the compositions were as shown in Tables 4 and 5 below. The balance of the components shown in Tables 4 and 5 is Fe and unavoidable impurities.
［評価］
実験１と同様の方法で、ロックウェル硬さ、引張強さ及び衝撃値を測定し、ランク付けを行った。この結果が、下記の表４及び５に示されている。
[Evaluation]
The Rockwell hardness, tensile strength and impact value were measured and ranked in the same manner as in Experiment 1. The results are shown in Tables 4 and 5 below.
表４及び５に示されるように、各実施例の工具鋼は、総合評価に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。 As shown in Tables 4 and 5, the tool steels of the respective examples are excellent in the overall evaluation. The superiority of the present invention is clear from the evaluation results.
［実験３］
［実施例７１］
高周波真空溶解炉を用いて、真空度が１．０×１０−２Ｐａ以下の条件下で、温度が１６００℃である溶湯を得た。この溶解炉の圧力を、大気圧に戻した。この溶湯に、窒素ガスを用いたガスアトマイズを施し、粉末を得た。この粉末を円筒缶に充填し、ＨＩＰ法で固化させて成形体を得た。この成形体の表面を、ピーリングで除去した。除去後の成形体は、１００ｍｍの直径及び２００ｍｍの長さを有する。この成形体に、均質化処理を施した。この均質化処理では、成形体が１１００℃の温度下に３時間保持された。この成形体に、溶体化処理を施した。この溶体化処理では、成形体が８５０℃の温度下に１時間保持された。この成形体に、時効処理を施した。この時効処理では、成形体が４５０℃の温度下に６時間保持された。これらの処理により、実施例９６の工具鋼を得た。この工具鋼は、０．０１３質量％のＳｉ、１６．３質量％のＮｉ、０．４６質量％のＣｒ、４．４質量％のＭｏ、０．８２質量％のＮｂ、３．７０質量％のＡｌ、１．９質量％のＴｉ、７６０ｐｐｍのＯ、及び６８０ｐｐｍのＮを含む。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
[Experiment 3]
[Example 71]
Using a high frequency vacuum melting furnace, a molten metal having a temperature of 1600 ° C. was obtained under the condition of a degree of vacuum of 1.0 × 10 −2 Pa or less. The pressure of the melting furnace was returned to atmospheric pressure. The molten metal was subjected to gas atomization using nitrogen gas to obtain a powder. The powder was filled in a cylindrical can and solidified by HIP method to obtain a compact. The surface of this molded body was removed by peeling. The shaped body after removal has a diameter of 100 mm and a length of 200 mm. The compact was subjected to homogenization treatment. In this homogenization treatment, the compact was held at a temperature of 1100 ° C. for 3 hours. The compact was subjected to solution treatment. In this solution treatment, the compact was held at a temperature of 850 ° C. for one hour. The formed body was subjected to an aging treatment. In this aging treatment, the compact was held at a temperature of 450 ° C. for 6 hours. The tool steel of Example 96 was obtained by these treatments. This tool steel comprises 0.013 wt% Si, 16.3 wt% Ni, 0.46 wt% Cr, 4.4 wt% Mo, 0.82 wt% Nb, 3.70 wt% Al, 1.9% by mass Ti, 760 ppm O, and 680 ppm N. The balance is Fe and unavoidable impurities.
［実施例７２−９５及び比較例３６−３９］
下記の表６及び７に示される通りの組成とした他は実施例７１と同様にして、実施例７２−９５及び比較例３６−３９の工具鋼を得た。表６及び７に示された成分の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
[Examples 72-95 and Comparative Examples 36-39]
Tool steels of Examples 72-95 and Comparative Examples 36-39 were obtained in the same manner as in Example 71 except that the compositions were as shown in Tables 6 and 7 below. The balance of the components shown in Tables 6 and 7 is Fe and unavoidable impurities.
［評価］
実験１と同様の方法で、ロックウェル硬さ、引張強さ及び衝撃値を測定し、ランク付けを行った。この結果が、下記の表６及び７に示されている。
[Evaluation]
The Rockwell hardness, tensile strength and impact value were measured and ranked in the same manner as in Experiment 1. The results are shown in Tables 6 and 7 below.
表６及び７に示されるように、各実施例の工具鋼は、総合評価に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。 As shown in Tables 6 and 7, the tool steels of the respective examples are excellent in the overall evaluation. The superiority of the present invention is clear from the evaluation results.
［実験４］
［実施例９６］
高周波真空溶解炉を用いて、真空度が１．０×１０−２Ｐａ以下の条件下で、温度が１６００℃である溶湯を得た。この溶解炉の圧力を、大気圧に戻した。この溶湯に、窒素ガスを用いたガスアトマイズを施し、粉末を得た。この粉末に、酸化処理を施した。この酸化処理では、粉末が、温度が３００℃である大気雰囲気に保持された。この粉末を円筒缶に充填し、ＨＩＰ法で固化させて成形体を得た。この成形体の表面を、ピーリングで除去した。除去後の成形体は、１００ｍｍの直径及び２００ｍｍの長さを有する。この成形体に、均質化処理を施した。この均質化処理では、成形体が１１００℃の温度下に３時間保持された。この成形体に、溶体化処理を施した。この溶体化処理では、成形体が８５０℃の温度下に１時間保持された。この成形体に、時効処理を施した。この時効処理では、成形体が４５０℃の温度下に６時間保持された。これらの処理により、実施例９６の工具鋼を得た。この工具鋼は、０．０１３質量％のＳｉ、１６．３質量％のＮｉ、０．４６質量％のＣｒ、４．４質量％のＭｏ、０．８２質量％のＮｂ、３．７０質量％のＡｌ、１．９質量％のＴｉ、７６０ｐｐｍのＯ、及び６８０ｐｐｍのＮを含む。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
[Experiment 4]
[Example 96]
Using a high frequency vacuum melting furnace, a molten metal having a temperature of 1600 ° C. was obtained under the condition of a degree of vacuum of 1.0 × 10 −2 Pa or less. The pressure of the melting furnace was returned to atmospheric pressure. The molten metal was subjected to gas atomization using nitrogen gas to obtain a powder. The powder was subjected to oxidation treatment. In this oxidation treatment, the powder was held in an air atmosphere at a temperature of 300.degree. The powder was filled in a cylindrical can and solidified by HIP method to obtain a compact. The surface of this molded body was removed by peeling. The shaped body after removal has a diameter of 100 mm and a length of 200 mm. The compact was subjected to homogenization treatment. In this homogenization treatment, the compact was held at a temperature of 1100 ° C. for 3 hours. The compact was subjected to solution treatment. In this solution treatment, the compact was held at a temperature of 850 ° C. for one hour. The formed body was subjected to an aging treatment. In this aging treatment, the compact was held at a temperature of 450 ° C. for 6 hours. The tool steel of Example 96 was obtained by these treatments. This tool steel comprises 0.013 wt% Si, 16.3 wt% Ni, 0.46 wt% Cr, 4.4 wt% Mo, 0.82 wt% Nb, 3.70 wt% Al, 1.9% by mass Ti, 760 ppm O, and 680 ppm N. The balance is Fe and unavoidable impurities.
［実施例９７−１４５及び比較例４０−５９］
下記の表８−１０に示される通りの組成とした他は実施例９６と同様にして、実施例９７−１４５及び比較例４０−５９の工具鋼を得た。実施例９７−１４５及び比較例４０−４９の鋼の成分の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。比較例５０−５９の鋼には、意図的にＣｏが添加されている。
[Examples 97-145 and Comparative Examples 40-59]
Tool steels of Examples 97-145 and Comparative Examples 40-59 were obtained in the same manner as in Example 96 except that the compositions were as shown in Table 8-10 below. The balance of the steel components of Examples 97-145 and Comparative Examples 40-49 is Fe and unavoidable impurities. Co is intentionally added to the steels of Comparative Examples 50-59.
［評価］
実験１と同様の方法で、ロックウェル硬さ、引張強さ及び衝撃値を測定し、ランク付けを行った。この結果が、下記の表８−１０に示されている。
[Evaluation]
The Rockwell hardness, tensile strength and impact value were measured and ranked in the same manner as in Experiment 1. The results are shown in Table 8-10 below.
表８−１０に示されるように、各実施例の工具鋼は、総合評価に優れている。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。 As shown in Table 8-10, the tool steel of each example is excellent in the overall evaluation. The superiority of the present invention is clear from the evaluation results.
本発明に係る工具鋼は、手工具、機械工具、刃物、金型、口金等、種々の用途に用いられうる。 The tool steel according to the present invention can be used in various applications such as hand tools, machine tools, cutters, molds, and caps.
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