JP2678536B2 - 冷間工具鋼 - Google Patents
冷間工具鋼Info
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- JP2678536B2 JP2678536B2 JP3318408A JP31840891A JP2678536B2 JP 2678536 B2 JP2678536 B2 JP 2678536B2 JP 3318408 A JP3318408 A JP 3318408A JP 31840891 A JP31840891 A JP 31840891A JP 2678536 B2 JP2678536 B2 JP 2678536B2
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- Japan
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- hardenability
- tool steel
- flame
- hardness
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- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フレームハードニング
（火炎焼入れ）性に優れた冷間工具鋼に関するものであ
る。
（火炎焼入れ）性に優れた冷間工具鋼に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車に代表される板金プレス金型等に
は、金型の必要部分のみを酸素−アセチレン火炎で急速
加熱して焼入れするフレームハードニングが行われてい
る。これらの用途の金型鋼には、短時間加熱においても
安定な焼入れ硬化性を有すること、使用時の耐摩耗性お
よび耐衝撃性が優れていること等の特性が要求される。
は、金型の必要部分のみを酸素−アセチレン火炎で急速
加熱して焼入れするフレームハードニングが行われてい
る。これらの用途の金型鋼には、短時間加熱においても
安定な焼入れ硬化性を有すること、使用時の耐摩耗性お
よび耐衝撃性が優れていること等の特性が要求される。
【０００３】これらの金型工具類に用いられる材料につ
いては、ＳＫ、ＳＫＳクラスや１％Ｃ−３％Ｃｒ系鋼が
使用され、さらに特公昭５６−３３４６１号公報又は特
公昭５６−３１８６９号公報で提案された鋼もある。
いては、ＳＫ、ＳＫＳクラスや１％Ｃ−３％Ｃｒ系鋼が
使用され、さらに特公昭５６−３３４６１号公報又は特
公昭５６−３１８６９号公報で提案された鋼もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＳＫ、ＳＫＳ系の鋼で
は、焼入れ性が悪く、フレーム加熱後、空冷焼入れでは
十分な硬さが得られないうえ、硬さむらが発生する。一
方、１％Ｃ−３％Ｃｒ系の鋼では、わずかでも過剰加熱
されると冷却後に多量の残留オーステナイトが発生し、
硬さ不足、硬さむら、耐摩耗性劣化等を招く。本発明
は、かかる問題点に鑑み、短時間加熱において安定な焼
入れ硬化性を有する冷間工具鋼を提供することを課題と
する。
は、焼入れ性が悪く、フレーム加熱後、空冷焼入れでは
十分な硬さが得られないうえ、硬さむらが発生する。一
方、１％Ｃ−３％Ｃｒ系の鋼では、わずかでも過剰加熱
されると冷却後に多量の残留オーステナイトが発生し、
硬さ不足、硬さむら、耐摩耗性劣化等を招く。本発明
は、かかる問題点に鑑み、短時間加熱において安定な焼
入れ硬化性を有する冷間工具鋼を提供することを課題と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の課題
を解決するために従来の成分について多くの改良研究を
重ねた結果、フレームハードニングにおけるような短時
間急速加熱においても元素の固溶を十分に可能にするた
めには、強炭化物生成元素であるＭｏとＶを極力抑制す
る必要があること、さらに、これらの元素抑制による、
耐摩耗性劣化を補うには、微量のＮｂ添加が非常に有効
である事を見出し、本発明を完成した。
を解決するために従来の成分について多くの改良研究を
重ねた結果、フレームハードニングにおけるような短時
間急速加熱においても元素の固溶を十分に可能にするた
めには、強炭化物生成元素であるＭｏとＶを極力抑制す
る必要があること、さらに、これらの元素抑制による、
耐摩耗性劣化を補うには、微量のＮｂ添加が非常に有効
である事を見出し、本発明を完成した。
【０００６】即ち、本願の第１の発明は、重量％で、 Ｃ ：０．６〜０．８％、 Ｓｉ：０．５〜１．５％、 Ｍｎ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１．０〜１．８％、 Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からなる火炎焼
入れ性に優れた冷間工具鋼にある。
入れ性に優れた冷間工具鋼にある。
【０００７】また、本願の第２の発明は、重量％で、 Ｃ ：０．６〜０．８％、 Ｓｉ：０．５〜１．５％、 Ｍｎ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１．０〜１．８％、 Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、 Ｍｏ：０．１０％未満、 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からなる火炎焼
入れ性に優れた冷間工具鋼にある。
入れ性に優れた冷間工具鋼にある。
【０００８】（削除）
【０００９】また、本願の第３の発明は、重量％で、 Ｃ ：０．６〜０．８％、 Ｓｉ：０．５〜１．５％、 Ｍｎ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１．０〜１．８％、 Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、 Ｍｏ：０．１０％未満、 Ｖ ：０．１０％未満、 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からなる火炎焼
入れ性に優れた冷間工具鋼にある。
入れ性に優れた冷間工具鋼にある。
【００１０】
【作用】次に本発明の化学成分の限定理由について述べ
る。Ｃは、フレームハードニングにより十分なマトリッ
クス硬さを得るために不可欠な元素であり、空冷により
ＨＲＣ６０程度以上の硬さを得るためには、少なくとも
０．６％必要である。一方、多量に添加すると靭性の低
下をきたすので、上限を０．８％とした。Ｓｉは、主に
脱酸材として添加されると共に、焼入れ性に有効な元素
である。０．５％未満では、これらの硬化が得られず、
１．５％を超えて添加すると被削性を劣化させるうえ靭
性の低下も生じるので上限を１．５％とした。Ｍｎは、
Ｓｉと同様に脱酸材として添加し鋼の清浄度を高めると
ともに焼入性を向上させる元素で、少なくとも０．５％
添加する必要がある。しかし１．５％を超えて添加する
と残留オーステナイトを多く生成し硬さ低下および硬さ
むらを生じるので上限を１．５％とした。Ｃｒは、Ｃと
結合して硬質炭化物を形成し耐摩耗性を向上させるとと
もに、焼入性を高める元素であるが、多量に添加すると
フレーム加熱時のＣ元素の固溶を遅らせると共に、過剰
加熱された場合、多量の残留オーステナイトを生成し硬
さ低下をもたらす。即ち、フレームハードニングにおけ
る適性焼入れ温度範囲を狭めることになる。以上のこと
から、Ｃｒ量を１．０〜１．８％とした。Ｎｂは、極微
量添加により微細な硬質炭化物を形成し、耐摩耗性を向
上させるとともに、結晶粒微細化効果が大きく靭性も向
上させる。本発明鋼においてこの効果を得るためには少
なくとも０．０３％必要であり、０．１５％を超えて添
加しても結晶粒微細化効果が飽和すると共に炭化物が粗
大化し靭性を劣化させるので上限を０．１５％とした。
Ｍｏは、耐摩耗性や焼入性を向上させる元素であるが、
多量に添加すると焼入れ加熱時のＣの固溶を遅らせフレ
ームハードニング性を阻害する。このため本発明では、
その添加量を０．１０％未満と規制した。Ｖは、固溶し
にくい微細な炭化物を形成し耐摩耗性を高めるとともに
結晶粒を微細化して靭性を向上させる元素であるが、縞
状偏析を助長し、焼入れ時のひずみを多くする。また、
Ｍｏと同様に、多量に添加すると焼入れ加熱時のＣの固
溶を遅らせフレームハードニング性を阻害する。このた
め本発明では、その添加量を０．１０％未満と規制し
た。
る。Ｃは、フレームハードニングにより十分なマトリッ
クス硬さを得るために不可欠な元素であり、空冷により
ＨＲＣ６０程度以上の硬さを得るためには、少なくとも
０．６％必要である。一方、多量に添加すると靭性の低
下をきたすので、上限を０．８％とした。Ｓｉは、主に
脱酸材として添加されると共に、焼入れ性に有効な元素
である。０．５％未満では、これらの硬化が得られず、
１．５％を超えて添加すると被削性を劣化させるうえ靭
性の低下も生じるので上限を１．５％とした。Ｍｎは、
Ｓｉと同様に脱酸材として添加し鋼の清浄度を高めると
ともに焼入性を向上させる元素で、少なくとも０．５％
添加する必要がある。しかし１．５％を超えて添加する
と残留オーステナイトを多く生成し硬さ低下および硬さ
むらを生じるので上限を１．５％とした。Ｃｒは、Ｃと
結合して硬質炭化物を形成し耐摩耗性を向上させるとと
もに、焼入性を高める元素であるが、多量に添加すると
フレーム加熱時のＣ元素の固溶を遅らせると共に、過剰
加熱された場合、多量の残留オーステナイトを生成し硬
さ低下をもたらす。即ち、フレームハードニングにおけ
る適性焼入れ温度範囲を狭めることになる。以上のこと
から、Ｃｒ量を１．０〜１．８％とした。Ｎｂは、極微
量添加により微細な硬質炭化物を形成し、耐摩耗性を向
上させるとともに、結晶粒微細化効果が大きく靭性も向
上させる。本発明鋼においてこの効果を得るためには少
なくとも０．０３％必要であり、０．１５％を超えて添
加しても結晶粒微細化効果が飽和すると共に炭化物が粗
大化し靭性を劣化させるので上限を０．１５％とした。
Ｍｏは、耐摩耗性や焼入性を向上させる元素であるが、
多量に添加すると焼入れ加熱時のＣの固溶を遅らせフレ
ームハードニング性を阻害する。このため本発明では、
その添加量を０．１０％未満と規制した。Ｖは、固溶し
にくい微細な炭化物を形成し耐摩耗性を高めるとともに
結晶粒を微細化して靭性を向上させる元素であるが、縞
状偏析を助長し、焼入れ時のひずみを多くする。また、
Ｍｏと同様に、多量に添加すると焼入れ加熱時のＣの固
溶を遅らせフレームハードニング性を阻害する。このた
め本発明では、その添加量を０．１０％未満と規制し
た。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
表１に示したＡ〜Ｋの１０ヒートを１００ｋｇ真空誘導
溶解炉にて出鋼し、平均径１９０ｍｍの鋳塊に鋳込み、
これを径３０ｍｍ及びフレームハードニング試験用の５
０ｍｍ×６０ｍｍ×３００ｍｍに鍛伸して供試材とし
た。
表１に示したＡ〜Ｋの１０ヒートを１００ｋｇ真空誘導
溶解炉にて出鋼し、平均径１９０ｍｍの鋳塊に鋳込み、
これを径３０ｍｍ及びフレームハードニング試験用の５
０ｍｍ×６０ｍｍ×３００ｍｍに鍛伸して供試材とし
た。
【００１２】
【表１】
【００１３】各特性試験方法を次に示す。 １）焼入れ硬さの試験は、直径３０ｍｍ×長さ３０ｍｍ
の試験片を８００゜Ｃ〜１１００゜Ｃ×２０分保持後空
冷焼入れし、Ｄ／４部の硬さを測定した。評価は、ＨＲ
Ｃ６４以上が得られる焼入れ温度範囲で行った。 ２）シャルピー衝撃試験は、角１０ｍｍ×長さ５５ｍ
ｍ、５ｍｍＲ，深さ２ｍｍのＣノッチの試験片をＨＲＣ
６４になるよう各焼入れ温度から空冷焼入れし、常温で
試験を行った。 ３）大越式摩耗試験は、７ｍｍ×２５ｍｍ×５０ｍｍの
試験片をＨＲＣ６４になるよう各焼入れ温度から空冷焼
入れし、常温で試験を行った。試験相手材は、ＳＣＭ４
２０（ＨＲＢ８６），摩擦速度１ｍ／ｓｅｃ、摩擦距離
２００ｍ，最終荷重６１．８Ｎであった。 ４）フレームハードニング試験は、５０ｍｍ×６０ｍｍ
×３００ｍｍの試験片のコーナーを火口＃２の溶断用バ
ーナーにて目標温度９５０℃に加熱し、空冷後の表面硬
さを測定した。その結果を表２に示す。
の試験片を８００゜Ｃ〜１１００゜Ｃ×２０分保持後空
冷焼入れし、Ｄ／４部の硬さを測定した。評価は、ＨＲ
Ｃ６４以上が得られる焼入れ温度範囲で行った。 ２）シャルピー衝撃試験は、角１０ｍｍ×長さ５５ｍ
ｍ、５ｍｍＲ，深さ２ｍｍのＣノッチの試験片をＨＲＣ
６４になるよう各焼入れ温度から空冷焼入れし、常温で
試験を行った。 ３）大越式摩耗試験は、７ｍｍ×２５ｍｍ×５０ｍｍの
試験片をＨＲＣ６４になるよう各焼入れ温度から空冷焼
入れし、常温で試験を行った。試験相手材は、ＳＣＭ４
２０（ＨＲＢ８６），摩擦速度１ｍ／ｓｅｃ、摩擦距離
２００ｍ，最終荷重６１．８Ｎであった。 ４）フレームハードニング試験は、５０ｍｍ×６０ｍｍ
×３００ｍｍの試験片のコーナーを火口＃２の溶断用バ
ーナーにて目標温度９５０℃に加熱し、空冷後の表面硬
さを測定した。その結果を表２に示す。
【００１４】
【表２】
【００１５】表２に示す通り、本発明鋼は、比較鋼に比
べ硬さ、靭性、耐摩耗性、フレームハードニング性の全
ての特性を満足した優れた鋼であることが明らかとなっ
た。
べ硬さ、靭性、耐摩耗性、フレームハードニング性の全
ての特性を満足した優れた鋼であることが明らかとなっ
た。
【００１６】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明鋼は、従来
鋼に比べ、一層フレームハードニング性を改善したもの
であり、板金プレス等の曲げ型、抜き型、絞り型に適し
た材料である。また、ズブ焼入れにおいても、ＳＫ、Ｓ
ＫＳ系以上の焼入れ性と靭性を有しており、従来の冷間
工具用金型としても利用価値の広い金型材料であり、産
業上寄与するところは、大である。
鋼に比べ、一層フレームハードニング性を改善したもの
であり、板金プレス等の曲げ型、抜き型、絞り型に適し
た材料である。また、ズブ焼入れにおいても、ＳＫ、Ｓ
ＫＳ系以上の焼入れ性と靭性を有しており、従来の冷間
工具用金型としても利用価値の広い金型材料であり、産
業上寄与するところは、大である。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．６〜０．８％、 Ｓｉ：０．５〜１．５％、 Ｍｎ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１．０〜１．８％、 Ｎｂ：０．０３〜０．１５％ を含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からなる火炎焼
入れ性に優れた冷間工具鋼。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．６〜０．８％、 Ｓｉ：０．５〜１．５％、 Ｍｎ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１．０〜１．８％、 Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、 Ｍｏ：０．１０％未満、 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からなる火炎焼
入れ性に優れた冷間工具鋼。 - 【請求項３】 重量％で、 Ｃ ：０．６〜０．８％、 Ｓｉ：０．５〜１．５％、 Ｍｎ：０．５〜１．５％、 Ｃｒ：１．０〜１．８％、 Ｎｂ：０．０３〜０．１５％、 Ｍｏ：０．１０％未満、 Ｖ ：０．１０％未満、 を含有し、残部Ｆｅ及び不可避の不純物からなる火炎焼
入れ性に優れた冷間工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318408A JP2678536B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 冷間工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3318408A JP2678536B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 冷間工具鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05125482A JPH05125482A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2678536B2 true JP2678536B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=18098822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3318408A Expired - Fee Related JP2678536B2 (ja) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | 冷間工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2678536B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5613464A (en) * | 1979-07-14 | 1981-02-09 | Daido Steel Co Ltd | Cold working die steel |
-
1991
- 1991-11-05 JP JP3318408A patent/JP2678536B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05125482A (ja) | 1993-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |