JP2662291B2

JP2662291B2 - 熱間プレス工具用鋼

Info

Publication number: JP2662291B2
Application number: JP1074090A
Authority: JP
Inventors: 義弘片岡; 典明腰塚
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JPH02254135A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）熱間プレス工具用鋼は、たとえば連続鋳造後の熱間ス
ラブに幅方向の挟圧を、加圧工具（以下金敷という）を
用いて反復して加え、スラブの先端から後端までを鋼片
サイズに対応して幅殺しするために開発された連続幅プ
レスにおける金敷の如きにおいて適合する。

この連続幅プレスは、サイズの種々に異なる鋼片を連
続鋳造法によって製造するためには、異なるサイズに対
応する連続鋳造用鋳型を必要とする不利に加えて、その
鋳型の交換に伴う生産性の低下が問題となることが、鋳
型のサイズを集約する要請を満たすために有用である。

しかしこのような連続幅プレスに用いられる金敷に
は、熱応力が加わるために熱疲労による割れが生じがち
で、金敷の交換による生産性の低下が懸念され、これを
防止するために耐熱疲労特性の高いことが望まれる。

この発明は、熱間プレス工具として上述したような使
途で有利に適合する熱間プレス工具用鋼を提案しようと
するものである。

（従来の技術）プレス型、鍛造型などに用いられる熱間金型用鋼は、
切削工具用、耐衝撃工具用及び冷間金型用などととも
に、JIS G4404に規格があるほか、同用途の熱間工具用
鋼に関し、特公昭54−38570号公報に開示がある。

（発明が解決しようとする課題）従来の技術に掲げたような金型用鋼、熱間工具用鋼
は、通常の熱間加工には十分な耐性を示すが、連続幅プ
レス用の金敷のような使途での適合性は不十分である。

すなわち連続幅プレス用金敷は大型で、1200℃以上の
熱間スラブの幅殺しに連続的に使用されるため、金敷の
実質内部の深くまで高温になり、冷却時には過大な熱応
力が発生して、熱疲労による割れが生じやすいところに
問題を残していたのである。

そこでこの発明の目的は、連続幅プレスなどにおける
厳しい条件下で使用される熱間プレス工具に有利に適合
する耐熱疲労特性の高い鋼を提供することにある。

（課題を解決するための手段）この発明は、Cr−Mo−Ｖ鋼を基本成分とし、これらに
Si,Mnを組み合わせた、マルテンサイト型熱間ダイス用
鋼をベースとして特に連続幅プレスに適合するようにC
r,Siの含有で耐酸化性を向上させ表面酸化スケールの発
生を少なくすること、及びSi,Cr,Mo,Vの含有で変態点を
上昇させ、かつＮ及び／又はNiの含有で高Cr鋼に特有の
δ−フェライトの出現を防止するとともに延性、じん性
を向上させることによって耐熱疲労特性を向上させて熱
疲労による金敷などの熱間プレス工具としての使用条件
下における割れを防止したものである。

またこの発明は、上述の成分に加えてA1,REMのうち１
種又は２種を含有させて耐酸化性を向上させ、耐熱疲労
特性をさらに向上させたものである。

すなわちこの発明は、 C:0.10 〜0.40wt％（以下単に％で示す）、 Si:0.80 〜2.5 ％、 Mn:0.10 〜2.0 ％、 Cr:5.5wt％を超え7.0％未満、 Mo:0.50 〜3.0 ％、 V:0.10 〜0.50％未満及び N:0.005〜0.10％を含有し、残部は鉄及び不可避的不純物よりなる熱間プ
レス工具用鋼（第１発明）である。

またこの発明は、 C:0.10 〜0.40％、 Si:0.80 〜2.5 ％、 Mn:0.10 〜2.0 ％、 Cr:5.5％を超え7.0％未満、 Mo:0.50 〜3.0 ％、 V:0.10 〜0.50％未満及び N:0.005〜0.10％を含み、さらに Al:0.005〜0.5 ％、 REM:0.005〜0.02％のうち１種又は２種を含有し、残部は鉄及び不可避的不
純物よりなる熱間プレス工具用鋼（第２発明）である。

またこの発明は、 C:0.10〜0.40％、 Si:0.80〜2.5 ％、 Mn:0.10〜2.0 ％、 Cr:5.5％を超え7.0％未満、 Ni:0.05〜1.2 ％、 Mo:0.50〜3.0％及び、 V:0.10〜0.50％未満、を含有し、かつCr/Ni≧５の条件を満たして、残可は鉄
及び不可避的不純物よりなる熱間プレス工具用鋼（第３
発明）である。

またこの発明は、 C:0.10〜0.40％、 Si:0.80〜2.5 ％、 Mn:0.10〜2.0 ％、 Cr:5.5％を超え7.0％未満、 Ni:0.05〜1.2 ％、 Mo:0.50〜3.0％及び、 V:0.10〜0.50％未満、を含み、かつGr/Ni≧５の条件を満たし、さらに Al :0.005〜0.5 ％ REM:0.005〜0.0.02％のうち１種又は２種又はを含有し、残部は熱及び不可避
的不純物よりなる熱間プレス工具用鋼（第４発明）であ
る。

またこの発明は、 C:0.10 〜0.40％、 Si:0.80 〜2.5 ％、 Mn:0.10 〜2.0 ％、 Cr:5.5％を超え7.0％未満、 Ni:0.05 〜1.2 ％、 Mo:0.50 〜3.0 ％、 V:0.10 〜0.50％未満及び N:0.005〜0.10％を含有し、かつCr/Ni≧５の条件を満たして、残部は鉄
及び不可避的不純物よりなる熱間プレス工具用鋼（第５
発明）である。

またこの発明は、 C:0.10 〜0.40％、 Si:0.80 〜2.5 ％、 Mn:0.10 〜2.0 ％、 Cr:5.5％を超え7.0％未満、 Ni:0.05 〜1.2 ％、 Mo:0.50 〜3.0％、 V:0.10 〜0.50％未満及び N:0.005〜0.10％を含み、かつCr/Ni≧５の条件を満たし、さらに Al :0.005〜0.5 ％、 REM:0.005〜0.02％のうち１種又は２種を含有し、残部は鉄及び不可避的不
純物よりなる熱間プレス工具用鋼（第６発明）である。

この発明の対象とする金敷は、単純な高温酸化だけで
なく、高温においてスラブとの接触面が機械的応力を受
けるとともに加熱、冷却が繰り返されるので選択酸化お
よび複雑な熱疲労による表面割れが問題となる。このた
め、応力集中源となるようなものの存在は有害であり、
かつ基地の延性、じん性を向上させる必要がある。

（作用）この発明に従う鋼の各成分。組成範囲の限定理由につ
いて述べる。

C:0.10〜0.40％Ｃは焼入性を向上し、焼入れ焼もどし硬さ及び高温硬
さを維持するのに必要である。またCr,MoおよびＶと結
合して炭化物を形成し、耐摩耗性、焼もどし軟化抵抗を
向上させる。さらに、多量に含有すると延性、じん性を
劣化させ、変態点の低下を招くので上限を0.40％とし、
一方少量では硬さ、耐摩耗性が不足するので下限を0.10
％とした。

Si:0.80〜2.5 ％ Siは、耐酸化性の維持及び変態点の上昇のために含有
させるが、多量の含有はじん性の劣化を招くので2.5％
以下とし、逆に少量では所望の効果がないので0.80％以
上とした。

Mn:0.10〜2.0 ％ Mnは焼入れ性の向上のために必要であるが、多きすぎ
ると変態点を低下させるので上限を2.0％とし、一方少
なすぎると所望の効果がないので0.10％以上とした。

Cr:5.5％を超え7.0％未満 Crは、炭窒素物を形成して基地中に分散して耐摩耗性
を向上させる。また一部は固溶し焼入れ性を向上させて
焼入れ焼もどし硬さ、高温強さを向上させる。さらに耐
高温酸化特性の向上、有効な成分であるが、5.5％以下
であるとその所望の効果に乏しく、一方7.0％以上で
は、異常粒の形成がみられ、組織の均一が不足して靭性
が低下し、また炭化物の溶解が遅くなるため焼入温度の
上昇など熱処理が複雑になる。以上の点と、経済性とを
考慮して、5.5％を超え7.0未満の範囲とした。

Mo:0.50〜3.0 ％ Moは、基地に固溶して焼入れ性を向上させるとともに
Ｃと結合して硬い炭化物を形成し、基地中に分散析出し
て耐摩耗性を向上させる。また焼もどし軟化抵抗及び高
温強さを増加させ、変態点を上昇させる。しかし含有量
が3.0％を超えるとじん性が劣化し、一方0.5％に満たな
いと十分な効果が得られないので0.5〜3.0％の範囲とし
た。

V:0.10〜0.50未満Ｖは、微細炭窒化物を析出させ焼もどし軟化抵抗、高
温強さを向上させ、また変態点を上昇させる。しかし0.
50％以上では粗大な炭化物を形成してじん性を低下さ
せ、またクリープ変形抵抗などの高温強さも低下するこ
とから上限を0.5％とした。一方0.10％に満たないと所
望の効果が得られないので0.10〜0.50％未満の範囲に限
定した。

第１発明、第２発明、第５発明及び第６発明では、Ｎ
を0.005〜0.10％の範囲で含有させる。

Ｎは、じん性向上のために0.005％以上含有させる
が、0.10％を超えるとかえってじん性が著しく劣化する
ので上限を0.10％とした。

第３発明、第４発明、第５発明及び第６発明では、Ni
を0.05〜1.2％の範囲で含有させる。

Niは、じん性向上のために含有させる。Ni含有量が0.
05％に満たないとその効果がなく、一方1.2％を超える
とその効果が飽和するとともに経済的にも不利となるた
め上限を1.2％とした。

またNiの含有により、粒界優先酸化が生じやすくなっ
て表面割れの起点となるため、これを防止するためにNi
を含有させる第３発明、第４発明、第５発明及び第６発
明ではCrのバランスを図り、Cr/Ni≧５の条件を満足さ
せる。この条件を満たさないと表面割れが発生しやすく
なる。

第２発明、第４発明及び第６発明では、Al:0.005〜0.
5％、REM:0.005〜0.02％のうち１種又は２種を含有させ
る。

Alは、結晶粒微細化効果によりじん性を向上させ、さ
らに耐酸化性を向上させる成分である。そのためには0.
005％以上の含有を必要とするが、0.5％を超えると粗大
なAINを形成し易く、じん性を劣化させるために上限を
0.5％とした。

La,Ceを主とした希土類元素（REM）は、耐酸化性を向
上させる成分であり、そのためには0.005％以上の含有
を必要とするが、0.02％を超えるとじん性が劣化するた
め上限を0.02％とした。

なお、この発明にしたがう鋼は、転炉又は電気炉で溶
製し、次いで造塊又は連続鋳造により鋼塊又はスラブを
製造し、鍛造又は圧延後、焼ならし−焼もどし−焼入れ
−焼もどしを含む熱処理を施し、その後機械加工により
所定の形状に加工し、実機使用に併することができる。

なお、焼ならし−焼もどしは組成、形状によっては省
略することができる。

（実施例）表１に示す各成分組成になる鋼を転炉にて溶製し、造
塊後450mm角の形状に鍛造し、1000℃×10h焼ならし、75
0℃×15h焼もどしの後荒機械加工を実施した後、1040℃
×10h油冷の焼入れ、700℃×12h空冷の焼もどしの熱処
理を施した後、所定の寸法の金敷に仕上げ、実機試験に
供した。実機試験における割れ深さを表１に併記した。

（発明の効果）この発明によれば、従来の熱間金型用鋼に不足してい
た耐熱疲労特性の向上を達成でき、したがって熱間スラ
ブの連続幅プレスなどに有利に適合するプレス工具の提
供を実現できる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.10 〜0.40wt％、 Si:0.80 〜2.5 wt％、 Mn:0.10 〜2.0 wt％、 Cr:5.5wt％を超え7.0wt％未満、 Mo:0.50 〜3.0 wt％、 V:0.10 〜0.50wt％未満及び N:0.005〜0.10wt％を含有し、残部は鉄及び不可避的不純物よりなる熱間プ
レス工具用鋼。
【請求項２】C:0.10 〜0.40wt％、 Si:0.80 〜2.5 wt％、 Mn:0.10 〜2.0 wt％、 Cr:5.5wt％を超え7.0wt％未満、 Mo:0.50 〜3.0 wt％、 V:0.10 〜0.50wt％未満及び N:0.005〜0.10wt％を含み、さらに Al :0.005〜0.5 wt％、 REM:0.005〜0.02wt％のうち１種又は２種を含有し、残部は鉄及び不可避的不
純物よりなる熱間プレス工具用鋼。
【請求項３】C:0.10〜0.40wt％、 Si:0.80〜2.5 wt％、 Mn:0.10〜2.0 wt％、 Cr:5.5wt％を超え7.0wt％未満、 Ni:0.05〜1.2 wt％、 Mo:0.50〜3.0 wt％及び、 V:0.10〜0.50wt％未満、を含有し、かつCr/Ni≧５の条件を満たして、残部は鉄
及び不可避的不純物よりなる熱間プレス工具用鋼。
【請求項４】C:0.10〜0.40wt％、 Si:0.80〜2.5 wt％、 Mn:0.10〜2.0 wt％、 Cr:5.5％を超え7.0wt％未満、 Ni:0.05〜1.2 wt％、 Mo:0.50〜3.0 wt％及び V:0.10〜0.50wt％未満を含み、かつCr/Ni≧５の条件を満たし、さらに Al :0.005〜0.5 wt％、 REM:0.005〜0.02wt％のうち１種又は２種を含有し、残部は熱及び不可避的不
純物よりなる熱間プレス工具用鋼。
【請求項５】C:0.10 〜0.40wt％、 Si:0.80 〜2.5 wt％、 Mn:0.10 〜2.0 wt％、 Cr:5.5wt％を超え7.0wt％未満、 Ni:0.05 〜1.2 wt％、 Mo:0.50 〜3.0 wt％、 V:0.10 〜0.50wt％未満及び N:0.005〜0.10wt％を含有し、かつCr/Ni≧５の条件を満たして、残部は鉄
及び不可避的不純物よりなる熱間プレス工具用鋼。
【請求項６】C:0.10 〜0.40wt％、 Si:0.80 〜2.5 wt％、 Mn:0.10 〜2.0 wt％、 Cr:5.5wt％を超え7.0wt％未満、 Ni:0.05 〜1.2 wt％、 Mo:0.50 〜3.0 wt％、 V:0.10 〜0.50wt％未満及び N:0.005〜0.10wt％を含み、かつCr/Ni≧５の条件を満たし、さらに Al :0.005〜0.5 wt％、 REM:0.005〜0.02wt％のうち１種又は２種を含有し、残部は鉄及び不可避的不
純物よりなる熱間プレス工具用鋼。