JP2020111766A

JP2020111766A - Cold tool steel

Info

Publication number: JP2020111766A
Application number: JP2019001182A
Authority: JP
Inventors: 優梅岡; Masaru Umeoka; 前田　雅人; Masahito Maeda; 雅人前田
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2019-01-08
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2020-07-27

Abstract

To provide a cold tool steel that makes it possible to obtain a tool having a carbide layer with excellent adhesion to a primer.SOLUTION: A cold tool steel contains C: 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less, Si: 0.7 mass% or more and 1.0 mass% or less, Mn: 0.3 mass% or more and 0.6 mass% or less, Cr:5.0 mass% or more and 9.0 mass% or less, V: 0.3 mass% or more and 0.7 mass% or less, and S: ≤0.070 mass% or less. The cold tool steel further contains Mo or W in such an amount that a content P1 calculated by the numerical formula (I) becomes 1.5 mass% or more and 3.4 mass% or less. The balance is Fe and unavoidable impurities. P1=P(Mo)+P(W)/2 (I).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、冷間塑性加工に使用される抜き型、曲げ型、絞り型、口金等に適した冷間工具鋼に関する。 The present invention relates to a cold work tool steel suitable for a punching die, a bending die, a drawing die, a die and the like used for cold plastic working.

金属の冷間塑性加工に供される近年の被加工材は、高強度である。さらに、近年の冷間塑性加工では、ニアネットシェイプ又はネットシェイプの要請がある。従って、この冷間塑性加工において工具（金型等）は、過酷な条件下で使用される。この工具には、耐摩耗性及び高硬度が要求される。 The material to be processed in recent years used for cold plastic working of metal has high strength. Further, in recent cold plastic working, there is a demand for near net shape or net shape. Therefore, in this cold plastic working, the tool (mold etc.) is used under severe conditions. This tool is required to have wear resistance and high hardness.

特開２００３−３２１７４９公報には、９８０−１０３０℃の溶融塩浴中に工具母材が浸漬される表面処理が開示されている。この表面処理により、その表面に炭化物層を有する工具が得られる。この炭化物層は、工具の長寿命に寄与しうる。この表面処理は、ＴＲＤ処理（溶融塩浸漬法、Ｔｈｅｒｍｏ―ｒｅａｃｔｉｖｅＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄＤｉｆｆｕｓｉｏｎ）と称されている。類似のＴＲＤ処理が、特開２００９−１２０８８６公報及び特開２０１７−２０３１７６公報にも開示されている。 JP-A-2003-321749 discloses a surface treatment in which a tool base material is immersed in a molten salt bath at 980-1030°C. By this surface treatment, a tool having a carbide layer on its surface is obtained. This carbide layer can contribute to the long life of the tool. This surface treatment is called TRD treatment (molten salt immersion method, Thermo-reactive Deposition and Diffusion). Similar TRD processing is also disclosed in JP2009-120886A and JP2017-203176A.

特開２００３−３２１７４９公報JP, 2003-321749, A 特開２００９−１２０８８６公報JP, 2009-120886, A 特開２０１７−２０３１７６公報JP, 2017-203176, A

ＴＲＤ処理では、母材中のＣが消費される。従って、ＴＲＤ処理後の工具では、炭化物層の下に、Ｃ欠乏層が存在する。Ｃ欠乏層の硬度は、不十分である。工具が力を受けたとき、Ｃ欠乏層は変形しやすい。この変形に炭化物層が追従できず、炭化物層が剥離してしまう。 In the TRD process, C in the base material is consumed. Therefore, in the tool after the TRD treatment, the C-deficient layer exists below the carbide layer. The hardness of the C-deficient layer is insufficient. When the tool receives a force, the C-deficient layer is likely to deform. The carbide layer cannot follow this deformation, and the carbide layer peels off.

母材のＣの含有率が高ければ、Ｃ欠乏層の生成が抑制されうる。しかし、過剰のＣはマトリクスにおける一次炭化物の晶出を助長する。一次炭化物は、炭化物層と下地との特性差を助長する。一次炭化物は、炭化物層の剥離を招く。 If the C content of the base material is high, the generation of a C-deficient layer can be suppressed. However, excess C promotes crystallization of primary carbides in the matrix. The primary carbide promotes a characteristic difference between the carbide layer and the base. The primary carbide causes peeling of the carbide layer.

本発明の目的は、下地との密着性に優れた炭化物層を有する工具が得られる冷間工具鋼の提供にある。 An object of the present invention is to provide a cold work tool steel capable of obtaining a tool having a carbide layer having excellent adhesion to an underlayer.

本発明に係る冷間工具鋼は、
Ｃ：０．６質量％以上０．９質量％以下、
Ｓｉ：０．７質量％以上１．０質量％以下、
Ｍｎ：０．３質量％以上０．６質量％以下、
Ｃｒ：５．０質量％以上９．０質量％以下、
Ｖ：０．３質量％以上０．７質量％以下、
及び
Ｓ：≦０．０７０質量％以下
を含む。この冷間工具鋼はさらに、下記数式（Ｉ）で算出される含有率Ｐ１が１．５質量％以上３．４質量％以下となる量のＭｏ又はＷを含む。残部は、Ｆｅ及び不可避不純物である。この冷間工具鋼では、下記数式（II）で算出される値Ｋ１は、８．０以上である。この冷間工具鋼がＴＲＤ処理に供されて常温まで冷却された後の、固溶Ｃ量は０．４質量％以上であり、一次炭化物面積率は５．５％以下である。
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 （Ｉ）
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C) - 4.4 × P(Mn) - 1.2 × P(Cr) - 0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) （II）
上記数式（Ｉ）及び（II）において、Ｐ（Ｍｏ）、Ｐ（Ｗ）、Ｐ（Ｃ）、Ｐ（Ｍｎ）、Ｐ（Ｃｒ）及びＰ（Ｖ）は、それぞれ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＶの質量含有率を表す。 Cold tool steel according to the present invention,
C: 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less,
Si: 0.7 mass% or more and 1.0 mass% or less,
Mn: 0.3 mass% or more and 0.6 mass% or less,
Cr: 5.0% by mass or more and 9.0% by mass or less,
V: 0.3 mass% or more and 0.7 mass% or less,
And S: ≦0.070 mass% or less is included. This cold tool steel further contains Mo or W in an amount such that the content P1 calculated by the following mathematical formula (I) is 1.5% by mass or more and 3.4% by mass or less. The balance is Fe and inevitable impurities. In this cold work tool steel, the value K1 calculated by the following mathematical formula (II) is 8.0 or more. After this cold work tool steel is subjected to TRD treatment and cooled to room temperature, the amount of solid solution C is 0.4% by mass or more, and the primary carbide area ratio is 5.5% or less.
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 (I)
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C)-4.4 × P(Mn)-1.2 × P(Cr)-0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) (II)
In the above formulas (I) and (II), P(Mo), P(W), P(C), P(Mn), P(Cr), and P(V) are Mo, W, C, and The mass contents of Mn, Cr and V are shown.

この冷間工具鋼がＴＲＤ処理及び焼戻しに供された後の内部硬さは、５８ＨＲＣ以上である。 The internal hardness of the cold tool steel after being subjected to TRD treatment and tempering is 58 HRC or more.

本発明に係る工具は、
Ｃ：０．６質量％以上０．９質量％以下、
Ｓｉ：０．７質量％以上１．０質量％以下、
Ｍｎ：０．３質量％以上０．６質量％以下、
Ｃｒ：５．０質量％以上９．０質量％以下、
Ｖ：０．３質量％以上０．７質量％以下、
及び
Ｓ：≦０．０７０質量％以下
を含む。この工具はさらに、下記数式（Ｉ）で算出される含有率Ｐ１が１．５質量％以上３．４質量％以下となる量のＭｏ又はＷを含む。残部は、Ｆｅ及び不可避不純物である。この工具では、下記数式（II）で算出される値Ｋ１は、８．０以上であり、固溶Ｃ量は０．４質量％以上であり、一次炭化物面積率は５．５％以下である。この工具は、その表面にＴＲＤ処理による炭化物層を有する。
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 （Ｉ）
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C) - 4.4 × P(Mn) - 1.2 × P(Cr) - 0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) （II）
上記数式（Ｉ）及び（II）において、Ｐ（Ｍｏ）、Ｐ（Ｗ）、Ｐ（Ｃ）、Ｐ（Ｍｎ）、Ｐ（Ｃｒ）及びＰ（Ｖ）は、それぞれ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＶの質量含有率を表す。 The tool according to the present invention,
C: 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less,
Si: 0.7 mass% or more and 1.0 mass% or less,
Mn: 0.3 mass% or more and 0.6 mass% or less,
Cr: 5.0% by mass or more and 9.0% by mass or less,
V: 0.3 mass% or more and 0.7 mass% or less,
And S: ≦0.070 mass% or less is included. This tool further contains Mo or W in an amount such that the content P1 calculated by the following mathematical formula (I) is 1.5% by mass or more and 3.4% by mass or less. The balance is Fe and inevitable impurities. In this tool, the value K1 calculated by the following mathematical formula (II) is 8.0 or more, the amount of solute C is 0.4% by mass or more, and the primary carbide area ratio is 5.5% or less. .. This tool has a TRD-treated carbide layer on its surface.
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 (I)
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C)-4.4 × P(Mn)-1.2 × P(Cr)-0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) (II)
In the above formulas (I) and (II), P(Mo), P(W), P(C), P(Mn), P(Cr), and P(V) are Mo, W, C, and The mass contents of Mn, Cr and V are shown.

好ましくは、この工具の内部硬さは、５８ＨＲＣ以上である。 Preferably, the internal hardness of this tool is 58 HRC or higher.

本発明に係る冷間工具鋼により、ＴＲＤ処理によって得られた炭化物層の、下地との密着性に優れた工具が、得られうる。 With the cold work tool steel according to the present invention, a tool having excellent adhesion of the carbide layer obtained by the TRD treatment to the base can be obtained.

本発明に係る冷間工具鋼は、Ｆｅ基合金である。この冷間工具鋼は、所定量の添加元素を含む。残部は、Ｆｅ及び不可避不純物である。この冷間工具鋼にＴＲＤ処理が施されて、工具が得られる。以下、この冷間工具鋼における各元素の役割が詳説される。 The cold work tool steel according to the present invention is an Fe-based alloy. This cold work tool steel contains a predetermined amount of additional elements. The balance is Fe and inevitable impurities. A TRD treatment is applied to this cold tool steel to obtain a tool. The role of each element in the cold work tool steel will be described below in detail.

［炭素（Ｃ）］
ＣはＦｅに固溶し、かつ焼戻しによって析出する。従ってＣは、工具の硬度に寄与する。Ｃはさらに、ＴＲＤ処理（浸透拡散処理）によって炭化物層を形成する。この炭化物層を表面に有する工具は、耐摩耗性に優れる。Ｃの含有率が十分であると、ＴＲＤ処理の後の下地が十分な硬度を有しうる。従ってこの工具では、炭化物層が剥離しにくい。これらの観点から、Ｃの含有率は０．６質量％以上が好ましく、０．７質量％以上が特に好ましい。Ｃが過剰であると、炭化物層に粗大な炭化物が形成される。粗大な炭化物は、炭化物層の下地との密着性を阻害する。過剰なＣはさらに、工具の靱性を阻害する。これらの観点から、Ｃの含有率は０．９質量％以下が好ましく、０．８質量％以下が特に好ましい。 [Carbon (C)]
C forms a solid solution in Fe and precipitates by tempering. Therefore, C contributes to the hardness of the tool. C further forms a carbide layer by TRD treatment (penetration diffusion treatment). A tool having this carbide layer on its surface has excellent wear resistance. If the C content is sufficient, the underlayer after TRD treatment may have sufficient hardness. Therefore, with this tool, the carbide layer is less likely to peel off. From these viewpoints, the C content is preferably 0.6% by mass or more, and particularly preferably 0.7% by mass or more. When C is excessive, coarse carbides are formed in the carbide layer. Coarse carbides impede the adhesion of the carbide layer to the base. Excess C further impairs tool toughness. From these viewpoints, the C content is preferably 0.9 mass% or less, and particularly preferably 0.8 mass% or less.

［ケイ素（Ｓｉ）］
Ｓｉは、製鋼工程での脱酸に寄与する。Ｓｉは、工具鋼の熱処理特性を高める。Ｓｉはさらに、固溶強化にも寄与する。これらの観点から、Ｓｉの含有率は０．７質量％以上が好ましく、０．８質量％以上が特に好ましい。過剰のＳｉは、工具の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ｓｉの含有率は１．０質量％以下が好ましく、０．９質量％以下が特に好ましい。 [Silicon (Si)]
Si contributes to deoxidation in the steelmaking process. Si enhances the heat treatment characteristics of the tool steel. Si also contributes to solid solution strengthening. From these viewpoints, the Si content is preferably 0.7% by mass or more, and particularly preferably 0.8% by mass or more. Excess Si impairs tool toughness. From the viewpoint of toughness, the Si content is preferably 1.0% by mass or less, and particularly preferably 0.9% by mass or less.

［マンガン（Ｍｎ）］
Ｍｎは、製鋼工程での脱酸に寄与する。Ｍｎはさらに、工具鋼の熱処理特性を高める。これらの観点から、Ｍｎの含有率は０．３質量％以上が好ましく、０．４質量％以上が特に好ましい。過剰のＭｎは、工具の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ｍｎの含有率は０．６質量％以下が好ましく、０．５質量％以下が特に好ましい。 [Manganese (Mn)]
Mn contributes to deoxidation in the steelmaking process. Mn further enhances the heat treatment properties of the tool steel. From these viewpoints, the Mn content is preferably 0.3% by mass or more, and particularly preferably 0.4% by mass or more. Excess Mn impairs tool toughness. From the viewpoint of toughness, the Mn content is preferably 0.6% by mass or less, and particularly preferably 0.5% by mass or less.

［クロム（Ｃｒ）］
Ｃｒは、工具鋼の熱処理特性を高める。Ｃｒは、硬質の炭化物を形成する。従ってＣｒは、工具の硬さ及び耐摩耗性に寄与しうる。これらの観点から、Ｃｒの含有率は５．０質量％以上が好ましく、５．５質量％以上がより好ましく、６．０質量％以上が特に好ましい。Ｃｒが過剰であると、粗大な炭化物が形成される。粗大な炭化物は、炭化物層の下地との密着性を阻害する。過剰なＣｒはさらに、工具の靱性を阻害する。これらの観点から、Ｃｒの含有率は９．０質量％以下が好ましく、８．５質量％以下がより好ましく、８．０質量％以下が特に好ましい。 [Chromium (Cr)]
Cr enhances the heat treatment characteristics of the tool steel. Cr forms a hard carbide. Therefore, Cr can contribute to the hardness and wear resistance of the tool. From these viewpoints, the Cr content is preferably 5.0% by mass or more, more preferably 5.5% by mass or more, and particularly preferably 6.0% by mass or more. If the Cr content is excessive, coarse carbides are formed. Coarse carbides impede the adhesion of the carbide layer to the base. Excess Cr further impairs tool toughness. From these viewpoints, the Cr content is preferably 9.0% by mass or less, more preferably 8.5% by mass or less, and particularly preferably 8.0% by mass or less.

［バナジウム（Ｖ）］
Ｖを含有する工具鋼では、焼戻し時に微細な炭化物が析出する。この炭化物は、工具の強靱性に寄与する。この観点から、Ｖの含有率は０．３質量％以上が好ましく、０．４質量％以上が特に好ましい。Ｖが過剰であると、粗大な炭化物が形成される。粗大な炭化物は、炭化物層の下地との密着性を阻害する。この観点から、Ｖの含有率は０．７質量％以下が好ましく、０．６質量％以下が特に好ましい。 [Vanadium (V)]
In the V-containing tool steel, fine carbides precipitate during tempering. This carbide contributes to the toughness of the tool. From this viewpoint, the V content is preferably 0.3% by mass or more, and particularly preferably 0.4% by mass or more. When V is excessive, coarse carbides are formed. Coarse carbides impede the adhesion of the carbide layer to the base. From this viewpoint, the V content is preferably 0.7% by mass or less, and particularly preferably 0.6% by mass or less.

［硫黄（Ｓ）］
Ｓは、必要に応じて添加される。Ｓは、工具鋼の快削性に寄与しうる。工具鋼が、不純物以外のＳを含まなくてもよい。不純物としてのＳの含有率は、０．００１質量％以上である。過剰のＳは、工具鋼の熱間加工性を阻害する。過剰のＳはさらに、工具の靱性を阻害する。これらの観点から、Ｓの含有率は０．０７０質量％以下が好ましく、０．０６０質量％以下がより好ましく、０．０５５質量％以下が特に好ましい。 [Sulfur (S)]
S is added as needed. S can contribute to the free cutting property of the tool steel. The tool steel may not contain S other than impurities. The content rate of S as an impurity is 0.001 mass% or more. Excess S impairs the hot workability of tool steel. Excess S further hinders the toughness of the tool. From these viewpoints, the S content is preferably 0.070% by mass or less, more preferably 0.060% by mass or less, and particularly preferably 0.055% by mass or less.

［モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）］
Ｍｏ及びＷは、それぞれ、工具鋼の熱処理特性を高める。Ｍｏ又はＷを含有する工具鋼では、焼戻し時に微細な炭化物が析出する。この炭化物は、工具の強靱性に寄与する。工具鋼が、Ｍｏ及びＷの両方を含有してもよく、いずれか一方を含有してもよい。下記数式（Ｉ）で算出される含有率Ｐ１は、１．５質量％以上３．４質量％以下が好ましい。含有率Ｐ１が１．５質量％以上である工具鋼から、強靱な工具が得られる。この観点から、含有率Ｐ１は１．８質量％以上がより好ましく、２．０質量％以上が特に好ましい。含有率Ｐ１が３．４質量％以下である工具鋼では、ＴＲＤ処理によって粗大炭化物が析出しにくい。この観点から、含有率Ｐ１は３．０質量％以下がより好ましく、２．５質量％以下が特に好ましい。 [Molybdenum (Mo) and Tungsten (W)]
Mo and W respectively enhance the heat treatment properties of the tool steel. In the tool steel containing Mo or W, fine carbides precipitate during tempering. This carbide contributes to the toughness of the tool. The tool steel may contain both Mo and W, or may contain either one. The content P1 calculated by the following mathematical formula (I) is preferably 1.5% by mass or more and 3.4% by mass or less. A tough tool can be obtained from a tool steel having a content P1 of 1.5% by mass or more. From this viewpoint, the content P1 is more preferably 1.8% by mass or more, and particularly preferably 2.0% by mass or more. In the tool steel having a content P1 of 3.4% by mass or less, coarse carbide hardly precipitates by TRD treatment. From this viewpoint, the content P1 is more preferably 3.0% by mass or less, and particularly preferably 2.5% by mass or less.

含有率Ｐ１は、下記の数式（Ｉ）によって算出される。
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 （Ｉ）
この数式（Ｉ）において、Ｐ（Ｍｏ）はＭｏの質量含有率を表し、Ｐ（Ｗ）はＷの質量含有率を表す。 The content rate P1 is calculated by the following mathematical formula (I).
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 (I)
In this formula (I), P(Mo) represents the mass content of Mo, and P(W) represents the mass content of W.

［ＴＲＤ処理］
本発明に係る冷間工具鋼にＴＲＤ処理が施されることで、種々の工具が製造される。ＴＲＤ処理では、溶融塩浴に母材が浸漬される。この塩浴の温度は、９００℃以上１０３０℃以下である。浸漬により、母材に含まれるＣが塩浴の元素と反応し、炭化物層が形成される。この処理の条件は、用途に応じて決定される。冷間工具鋼が本発明の範囲に含まれるか否かの検証には、以下の条件でＴＲＤ処理がなされる。
処理温度：１０００℃
処理時間：４時間
冷却方法：空冷 [TRD processing]
Various tools are manufactured by performing TRD processing on the cold work tool steel according to the present invention. In the TRD process, the base material is immersed in a molten salt bath. The temperature of this salt bath is 900° C. or higher and 1030° C. or lower. By the immersion, C contained in the base material reacts with the element of the salt bath to form a carbide layer. The conditions for this processing are determined according to the application. TRD treatment is performed under the following conditions to verify whether cold work tool steel is included in the scope of the present invention.
Processing temperature: 1000°C
Processing time: 4 hours Cooling method: Air cooling

［固溶に関する指標］
下記の数式（II）で算出される値Ｋ１は、ＴＲＤ処理のときの、ＣのＦｅへの固溶しやすさの指標である。
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C) - 4.4 × P(Mn) - 1.2 × P(Cr) - 0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) （II）
この数式（II）において、Ｐ（Ｍｏ）、Ｐ（Ｗ）、Ｐ（Ｃ）、Ｐ（Ｍｎ）、Ｐ（Ｃｒ）及びＰ（Ｖ）は、それぞれ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＶの質量含有率を表す。 [Indicator for solid solution]
The value K1 calculated by the following mathematical formula (II) is an index of the ease of solid solution of C in Fe during TRD processing.
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C)-4.4 × P(Mn)-1.2 × P(Cr)-0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) (II)
In this formula (II), P(Mo), P(W), P(C), P(Mn), P(Cr) and P(V) are Mo, W, C, Mn, Cr and Indicates the mass content of V.

本発明に係る冷間工具鋼では、値Ｋ１は８．０以上である。この工具鋼から得られた工具では、ＴＲＤ処理後の炭化物層と下地との硬度差が小さい。この炭化物層は、下地との密着性に優れる。密着性の観点から、値Ｋ１は８．５以上がより好ましく、９．０以上が特に好ましい。値Ｋ１は１４．０以下が好ましく、１２．０以下が特に好ましい。 In the cold work tool steel according to the present invention, the value K1 is 8.0 or more. In the tool obtained from this tool steel, the hardness difference between the carbide layer and the base after TRD treatment is small. This carbide layer has excellent adhesion to the base. From the viewpoint of adhesion, the value K1 is more preferably 8.5 or more, and particularly preferably 9.0 or more. The value K1 is preferably 14.0 or less, particularly preferably 12.0 or less.

［固溶Ｃ量］
ＴＲＤ処理の後、工具は常温まで冷却される。冷却後の工具における固溶Ｃ量は、０．４質量％以上である。固溶Ｃ量が０．４質量％以上である工具では、炭化物層と下地との硬度差が小さい。この炭化物層は、下地との密着性に優れる。この観点から、固溶Ｃ量は０．５質量％以上が特に好ましい。固溶Ｃ量は、ＥＰＭＡ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｒｏｖｅＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｓｉｓ）法によって測定される。工具の断面から一次炭化物がないマトリックス領域が選定され、この領域において測定がなされる。 [Solid C content]
After the TRD process, the tool is cooled to room temperature. The amount of solid solution C in the tool after cooling is 0.4% by mass or more. A tool having a solid solution C content of 0.4% by mass or more has a small hardness difference between the carbide layer and the base. This carbide layer has excellent adhesion to the base. From this viewpoint, the solid solution C amount is particularly preferably 0.5% by mass or more. The amount of solute C is measured by the EPMA (Electron Probe Micro Analysis) method. A matrix region free of primary carbides is selected from the cross section of the tool, and measurements are made in this region.

［一次炭化物面積率］
ＴＲＤ処理及び冷却がなされた後の工具の、一次炭化物面積率は、５．５％以下である。一次炭化物面積率が５．５％以下である工具では、炭化物層が下地から剥離しにくい。この観点から、一次炭化物面積率は５．３％以下がより好ましく、５．１％以下が特に好ましい。一次炭化物面積率は、２．０％以上が好ましい。一次炭化物面積率は、マトリクスが撮影された、倍率が５００である顕微鏡写真にて測定される。 [Primary carbide area ratio]
The primary carbide area ratio of the tool after TRD treatment and cooling is 5.5% or less. With a tool having a primary carbide area ratio of 5.5% or less, the carbide layer is difficult to peel off from the base. From this viewpoint, the primary carbide area ratio is more preferably 5.3% or less, and particularly preferably 5.1% or less. The primary carbide area ratio is preferably 2.0% or more. The primary carbide area ratio is measured on a photomicrograph of the matrix taken at a magnification of 500.

［焼戻し］
ＴＲＤ処理は、焼入れに相当する。ＴＲＤ処理後の工具は、焼戻しに供されうる。焼き戻しでは、工具が５００−５４０℃の温度下に保持され、その後に徐冷される。焼戻しにより、二次硬化が生じる。焼戻しにより、強靱な組織が得られる。 [Tempering]
TRD processing is equivalent to quenching. The tool after TRD processing can be used for tempering. In tempering, the tool is kept at a temperature of 500-540° C. and then slowly cooled. The tempering causes secondary hardening. A strong structure is obtained by tempering.

［内部硬さ］
焼戻し後の工具の内部硬さは、５８ＨＲＣ以上が好ましい。内部硬さが５８ＨＲＣ以上である工具では、炭化物層が下地から剥離しにくい。この観点から、内部硬さは５９ＨＲＣ以上が特に好ましい。内部硬さは、６５ＨＲＣ以下が好ましい。内部硬さは、工具の断面にて、測定される。測定には、ロックウェル硬度計が使用される。 [Internal hardness]
The internal hardness of the tool after tempering is preferably 58 HRC or higher. With a tool having an internal hardness of 58 HRC or more, the carbide layer is difficult to peel off from the base. From this viewpoint, the internal hardness is particularly preferably 59 HRC or higher. The internal hardness is preferably 65 HRC or less. Internal hardness is measured at the cross section of the tool. A Rockwell hardness tester is used for the measurement.

［工具の製造方法］
本発明に係る製造方法は、下記の工程（１）及び（２）を含む。
（１）Ｃ：０．６質量％以上０．９質量％以下、
Ｓｉ：０．７質量％以上１．０質量％以下、
Ｍｎ：０．３質量％以上０．６質量％以下、
Ｃｒ：５．０質量％以上９．０質量％以下、
Ｖ：０．３質量％以上０．７質量％以下、
及び
Ｓ：≦０．０７０質量％以下
を含み、さらに、下記数式（Ｉ）で算出される含有率Ｐ１が１．５質量％以上３．４質量％以下となる量のＭｏ又はＷを含み、残部がＦｅ及び不可避不純物であり、下記数式（II）で算出される値Ｋ１が８．０以上である冷間工具鋼が準備される工程
並びに
（２）上記冷間工具鋼にＴＲＤ処理が施されて、固溶Ｃ量が０．４質量％以上であり、一次炭化物面積率が５．５％以下である工具が得られる工程。
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 （Ｉ）
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C) - 4.4 × P(Mn) - 1.2 × P(Cr) - 0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) （II）
上記数式（Ｉ）及び（II）において、Ｐ（Ｍｏ）、Ｐ（Ｗ）、Ｐ（Ｃ）、Ｐ（Ｍｎ）、Ｐ（Ｃｒ）及びＰ（Ｖ）は、それぞれ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＶの質量含有率を表す。 [Tool manufacturing method]
The manufacturing method according to the present invention includes the following steps (1) and (2).
(1) C: 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less,
Si: 0.7 mass% or more and 1.0 mass% or less,
Mn: 0.3 mass% or more and 0.6 mass% or less,
Cr: 5.0% by mass or more and 9.0% by mass or less,
V: 0.3 mass% or more and 0.7 mass% or less,
And S: ≦0.070 mass% or less, and further contains Mo or W in an amount such that the content P1 calculated by the following mathematical formula (I) is 1.5 mass% or more and 3.4 mass% or less, The balance is Fe and unavoidable impurities, and a step of preparing a cold tool steel having a value K1 calculated by the following formula (II) of 8.0 or more, and (2) TRD treatment of the cold tool steel. A step of obtaining a tool having a solid solution C amount of 0.4 mass% or more and a primary carbide area ratio of 5.5% or less.
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 (I)
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C)-4.4 × P(Mn)-1.2 × P(Cr)-0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) (II)
In the above formulas (I) and (II), P(Mo), P(W), P(C), P(Mn), P(Cr), and P(V) are Mo, W, C, and The mass contents of Mn, Cr and V are shown.

好ましくは、この製造方法は、
（３）上記工具に焼戻しが施され、この工具の内部硬さが５８ＨＲＣ以上に調整される工程
をさらに含む。 Preferably, this manufacturing method,
(3) The method further includes the step of tempering the tool and adjusting the internal hardness of the tool to 58 HRC or more.

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 limitedly interpreted based on the description of the examples.

［実施例１］
原料を真空誘電溶解炉にて溶融し、この原料から工具鋼のインゴットを得た。このインゴットに熱間の鍛伸を施して、角棒を得た。鍛伸時のインゴットの温度は、１１００−１２００℃であった。角棒の一辺は、５０ｍｍであった。この角棒にＴＲＤ処理を施した。ＴＲＤ処理の条件は、以下の通りであった。
温度：１０００℃
時間：４時間
冷却：空冷
このＴＲＤ処理により、厚みが１０μｍである炭化物層を有する工具試料を得た。この試料に焼戻しを施した。焼戻しの温度として、５００−５４０℃の中から焼戻し後の試料の硬度が最高となる温度を、選定した。この試料の組成が、下記の表１に示されている。 [Example 1]
The raw material was melted in a vacuum dielectric melting furnace, and a tool steel ingot was obtained from this raw material. This ingot was hot forged to obtain a square bar. The temperature of the ingot during forging was 1100-1200°C. One side of the square bar was 50 mm. This square bar was subjected to TRD treatment. The conditions of TRD processing were as follows.
Temperature: 1000°C
Time: 4 hours Cooling: Air cooling By this TRD treatment, a tool sample having a carbide layer having a thickness of 10 μm was obtained. This sample was tempered. As the tempering temperature, the temperature at which the hardness of the sample after tempering was the highest was selected from 500 to 540°C. The composition of this sample is shown in Table 1 below.

［実施例２−１６及び比較例１７−３０］
下記の表１及び２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２−１６及び比較例１７−３０の工具試料を得た。 [Example 2-16 and Comparative Example 17-30]
Tool samples of Examples 2-16 and Comparative Examples 17-30 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the compositions were as shown in Tables 1 and 2 below.

［固溶Ｃ量］
前述の方法にて、試料の固溶Ｃ量を測定した。下記の基準に基づき、格付けを行った。
Ａ：固溶Ｃ量が０．４質量％以上
Ｂ：固溶Ｃ量が０．４質量％未満
この結果が、下記の表１及び２に示されている。 [Solid C content]
The amount of solid solution C of the sample was measured by the method described above. The rating was based on the following criteria.
A: Solid solution C amount is 0.4% by mass or more B: Solid solution C amount is less than 0.4% by mass The results are shown in Tables 1 and 2 below.

［一次炭化物］
前述の方法にて、試料の一次炭化物の面積率を測定した。下記の基準に基づき、格付けを行った。
Ａ：面積率が５．５％以下
Ｂ：面積率が５．５％超
この結果が、下記の表１及び２に示されている。 [Primary carbide]
The area ratio of the primary carbides of the sample was measured by the method described above. The rating was based on the following criteria.
A: Area ratio of 5.5% or less B: Area ratio of more than 5.5% The results are shown in Tables 1 and 2 below.

［内部硬さ］
前述の方法にて、試料の内部硬さを測定した。下記の基準に基づき、格付けを行った。
Ａ：内部硬さが５８ＨＲＣ以上
Ａ’：内部硬さが５８ＨＲＣ未満
この結果が、下記の表１及び２に示されている。 [Internal hardness]
The internal hardness of the sample was measured by the method described above. The rating was based on the following criteria.
A: Internal hardness is 58 HRC or more A': Internal hardness is less than 58 HRC The results are shown in Tables 1 and 2 below.

［硬度差］
炭化物層と下地との境界から３０μｍ内側の硬度Ｈ１と、この境界から２ｍｍ内側の硬度Ｈ２とを、マイクロビッカース硬度計にて測定した。これらの硬度の差（Ｈ２−Ｈ１）を算出した。下記の基準に基づき、格付けを行った。
Ａ：硬度差が５０未満
Ｂ：硬度差が５０以上
この結果が、下記の表１及び２に示されている。 [Hardness difference]
The hardness H1 30 μm inside from the boundary between the carbide layer and the base and the hardness H2 2 mm inside from this boundary were measured with a micro Vickers hardness meter. The difference between these hardnesses (H2-H1) was calculated. The rating was based on the following criteria.
A: hardness difference is less than 50 B: hardness difference is 50 or more The results are shown in Tables 1 and 2 below.

［密着性］
試料をスクラッチ試験に供し、臨界荷重を測定した。スクラッチ試験の試験条件は、下記の通りである。
最小荷重：１Ｎ
荷重スピード：３０Ｎ／ｍｉｎ
スクラッチスピード：１．５１ｍｍ／ｍｉｎ
圧子：ダイヤモンド
圧子曲率半径：２００μｍ
下記の基準に基づき、格付けを行った。
Ａ：臨界荷重が３８Ｎ以上
Ｂ：臨界荷重が３８Ｎ未満
この結果が、下記の表１及び２に示されている。 [Adhesion]
The sample was subjected to a scratch test to measure the critical load. The test conditions for the scratch test are as follows.
Minimum load: 1N
Load speed: 30N/min
Scratch speed: 1.51 mm/min
Indenter: Diamond Indenter curvature radius: 200 μm
The rating was based on the following criteria.
A: Critical load is 38 N or more B: Critical load is less than 38 N The results are shown in Tables 1 and 2 below.

表１及び２に示されるように、各実施例の工具鋼は、全ての評価項目において優れている。 As shown in Tables 1 and 2, the tool steel of each example is excellent in all evaluation items.

比較例１７の鋼では、固溶Ｃ量が少ない。この鋼では、硬度差（Ｈ２−Ｈ１）が大きい。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 17 has a small amount of solute C. This steel has a large hardness difference (H2-H1). This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例１８の鋼では、Ｃの含有率が少ない。この鋼の内部硬さは小さい。従ってこの鋼では、硬度差（Ｈ２−Ｈ１）が大きい。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 18 has a low C content. The internal hardness of this steel is low. Therefore, in this steel, the hardness difference (H2-H1) is large. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例１９の鋼では、Ｃの含有率が過剰である。この鋼の炭化物層は、多量の一次炭化物を含む。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 19 has an excessive C content. The carbide layer of this steel contains a large amount of primary carbides. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２０の鋼では、Ｓｉの含有率が少ない。この鋼の内部硬さは小さい。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 20 has a low Si content. The internal hardness of this steel is low. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２１の鋼では、Ｓの含有率が多い。この鋼は、過剰の硫化物を含む。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 21 has a large S content. This steel contains excess sulfide. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２２の鋼では、Ｃｒの含有率が少ない。この鋼の内部硬さは小さい。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 22 has a low Cr content. The internal hardness of this steel is low. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２３の鋼では、Ｃｒの含有率が過剰である。この鋼では、Ｃｒ以外の元素の炭化物が十分には析出しないので、内部硬さが小さい。この鋼ではさらに、炭化物層が多量の一次炭化物を含む。一次炭化物の析出は、固溶Ｃ量を低下させる。この鋼では、硬度差（Ｈ２−Ｈ１）が大きい。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 In the steel of Comparative Example 23, the Cr content is excessive. In this steel, carbides of elements other than Cr do not precipitate sufficiently, so the internal hardness is small. In this steel, the carbide layer also contains a large amount of primary carbides. The precipitation of primary carbides reduces the amount of solid solution C. This steel has a large hardness difference (H2-H1). This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２４の鋼では、Ｍｏ及びＷの含有率Ｐ１が少ない。この鋼の内部硬さは小さい。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 24 has a low Mo and W content P1. The internal hardness of this steel is low. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２５の鋼では、Ｍｏ及びＷの含有率Ｐ１が過剰である。この鋼の炭化物層は、多量の一次炭化物を含む。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 In the steel of Comparative Example 25, the content ratio P1 of Mo and W is excessive. The carbide layer of this steel contains a large amount of primary carbides. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２６の鋼は、Ｖを実質的に含まない。この鋼の内部硬さは小さい。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 26 does not substantially contain V. The internal hardness of this steel is low. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２７の鋼で、固溶Ｃ量が少ない。従ってこの鋼では、硬度差（Ｈ２−Ｈ１）が大きい。さらにこの鋼では、Ｖの含有率が過剰である。この鋼の炭化物層は、多量の一次炭化物を含む。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 27 has a small amount of dissolved C. Therefore, in this steel, the hardness difference (H2-H1) is large. Further, in this steel, the V content is excessive. The carbide layer of this steel contains a large amount of primary carbides. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２８の鋼では、Ｋ値が小さい。従ってこの鋼では、固溶Ｃ量が少なく、硬度差（Ｈ２−Ｈ１）が大きい。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 In the steel of Comparative Example 28, the K value is small. Therefore, in this steel, the amount of solid solution C is small and the hardness difference (H2-H1) is large. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例２９の鋼では、Ｍｎの含有率が過剰である。従ってこの鋼では、Ｋ値が小さく、固溶Ｃ量が少ない。この鋼では、硬度差（Ｈ２−Ｈ１）が大きい。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 The steel of Comparative Example 29 has an excessive Mn content. Therefore, this steel has a small K value and a small amount of dissolved C. This steel has a large hardness difference (H2-H1). This steel has poor adhesion of the carbide layer.

比較例３０の鋼では、炭化物層が多量の一次炭化物を含む。この鋼は、炭化物層の密着性に劣る。 In the steel of Comparative Example 30, the carbide layer contains a large amount of primary carbide. This steel has poor adhesion of the carbide layer.

以上の評価結果から、本発明の優位性は明らかである。 From the above evaluation results, the superiority of the present invention is clear.

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 for various applications such as hand tools, machine tools, blades, dies, and die.

Claims

C: 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less,
Si: 0.7 mass% or more and 1.0 mass% or less,
Mn: 0.3 mass% or more and 0.6 mass% or less,
Cr: 5.0% by mass or more and 9.0% by mass or less,
V: 0.3 mass% or more and 0.7 mass% or less,
And S: including ≦0.070 mass% or less,
Further, the content P1 calculated by the following mathematical formula (I) includes Mo or W in an amount of 1.5% by mass or more and 3.4% by mass or less,
The balance is Fe and inevitable impurities,
The value K1 calculated by the following mathematical formula (II) is 8.0 or more,
The solid solution C amount at room temperature after TRD treatment is 0.4% by mass or more,
Cold tool steel having a primary carbide area ratio of 5.5% or less at room temperature after TRD treatment.
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 (I)
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C)-4.4 × P(Mn)-1.2 × P(Cr)-0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) (II)
(In the above formulas (I) and (II), P(Mo), P(W), P(C), P(Mn), P(Cr) and P(V) are Mo, W and C, respectively. , Mn, Cr and V are represented by mass content.)

The cold work tool steel according to claim 1, which has an internal hardness of 58 HRC or more after TRD treatment and tempering.

C: 0.6 mass% or more and 0.9 mass% or less,
Si: 0.7 mass% or more and 1.0 mass% or less,
Mn: 0.3 mass% or more and 0.6 mass% or less,
Cr: 5.0% by mass or more and 9.0% by mass or less,
V: 0.3 mass% or more and 0.7 mass% or less,
And S: including ≦0.070 mass% or less,
Further, the content P1 calculated by the following mathematical formula (I) includes Mo or W in an amount of 1.5% by mass or more and 3.4% by mass or less,
The balance is Fe and inevitable impurities,
The value K1 calculated by the following mathematical formula (II) is 8.0 or more,
The amount of solute C is 0.4% by mass or more,
The primary carbide area ratio is 5.5% or less,
A tool having a carbide layer by TRD treatment on its surface.
P1 = P(Mo)+ P(W) / 2 (I)
K1 = 15.0 + 8.0 × P(C)-4.4 × P(Mn)-1.2 × P(Cr)-0.2 × (P(Mo)
+ P(W) / 2)- 2.4 × P(V) (II)
(In the above formulas (I) and (II), P(Mo), P(W), P(C), P(Mn), P(Cr) and P(V) are Mo, W and C, respectively. , Mn, Cr and V are represented by mass content.)

The tool according to claim 3, wherein the internal hardness is 58 HRC or more.