JP2809677B2 - 転造ダイス用鋼 - Google Patents
転造ダイス用鋼Info
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- JP2809677B2 JP2809677B2 JP6946189A JP6946189A JP2809677B2 JP 2809677 B2 JP2809677 B2 JP 2809677B2 JP 6946189 A JP6946189 A JP 6946189A JP 6946189 A JP6946189 A JP 6946189A JP 2809677 B2 JP2809677 B2 JP 2809677B2
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- carbide
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種ねじ、スプライン軸、セレーション軸
などの転造に用いる転造ダイス用工具鋼に関するもので
ある。
などの転造に用いる転造ダイス用工具鋼に関するもので
ある。
転造による加工は、従来ねじ製造に主に用いられてき
たが、転造機構の改良や、高精度化に伴い、自動車部品
のスプライン軸やセレーション軸の製造にも適用されて
きている。転造ダイスの材質は、一部転造条件が過酷な
場合には、高速度工具鋼も用いられることはあるが、主
にSKD11を基本として、合金元素の添加、変動により改
良が行なわれている。
たが、転造機構の改良や、高精度化に伴い、自動車部品
のスプライン軸やセレーション軸の製造にも適用されて
きている。転造ダイスの材質は、一部転造条件が過酷な
場合には、高速度工具鋼も用いられることはあるが、主
にSKD11を基本として、合金元素の添加、変動により改
良が行なわれている。
その一例として特公昭64−5100号に開示された冷間工
具鋼がある。この冷間工具鋼は概ねC 0.9〜1.3％、Si
0.5〜2.0％、Mn 0.1〜2.0％、Cr 5.0〜11.0％、Mo 1.3
〜4.0％、V 0.1〜0.35％、残部Feからなる組成を有し、
450℃以上の高温焼もどし処理を施して二次硬化硬さを
増大させることにより寿命および放電加工性の向上を図
ったものである。また、特公昭64−5100号の冷間工具鋼
のＮ、Ｓ、Ｏ、Ｐの量を低減し、靭性を向上した冷間工
具鋼（特開昭64−11945号）、Ｎ、Ｓ、Ｏ、Ｐを低減す
るとともに微量の希土類元素を添加し靭性を向上した冷
間工具鋼（特開昭64−31952号）等も知られている。
具鋼がある。この冷間工具鋼は概ねC 0.9〜1.3％、Si
0.5〜2.0％、Mn 0.1〜2.0％、Cr 5.0〜11.0％、Mo 1.3
〜4.0％、V 0.1〜0.35％、残部Feからなる組成を有し、
450℃以上の高温焼もどし処理を施して二次硬化硬さを
増大させることにより寿命および放電加工性の向上を図
ったものである。また、特公昭64−5100号の冷間工具鋼
のＮ、Ｓ、Ｏ、Ｐの量を低減し、靭性を向上した冷間工
具鋼（特開昭64−11945号）、Ｎ、Ｓ、Ｏ、Ｐを低減す
るとともに微量の希土類元素を添加し靭性を向上した冷
間工具鋼（特開昭64−31952号）等も知られている。
転造製品の適用拡大に伴い、これらの素材、つまり被
加工材の材質も多様になってきている。自動車部品等に
おいては、硬さHRC40前後の調質材を転造する場合も現
われてきている。また、難加工材であるステンレスの転
造も増加してきている。このような状況のもとで、転造
ダイスの使用条件は過酷になってきており、従来の転造
ダイス材では、山部の欠損や摩耗により十分な工具寿命
を維持することが難しくなってきている。このため、転
造ダイスの廃却原因を詳しく調査した結果、残留炭化物
の性状が工具寿命を左右する主因であり、また主に結晶
粒界に残存する不純物によって粒界が脆化していると山
部の欠損が生じやすいことがわかった。つまり従来材
は、耐摩耗性を重視するあまり、M7C3型やMC型の30μｍ
以上の大型の１次炭化物を10数％から数10％と多量に分
布させた組織としていたが、欠損や摩耗はこれら大型の
１次炭化物の連鎖状分布を径路としてクラックが進展す
るか、炭化物単位の欠落による微小欠損の集積が原因で
あり、過剰の１次炭化物が逆効果として作用していたの
である。また、従来鋼は、高温焼もどしでは十分な硬さ
が得られないため、低温焼もどしにより使用されていた
が、難加工材の転造では、かなりの昇温があるため、高
温焼もどしにおいても十分な硬さの確保ができ、軟化抵
抗の高い材質が求められている。
加工材の材質も多様になってきている。自動車部品等に
おいては、硬さHRC40前後の調質材を転造する場合も現
われてきている。また、難加工材であるステンレスの転
造も増加してきている。このような状況のもとで、転造
ダイスの使用条件は過酷になってきており、従来の転造
ダイス材では、山部の欠損や摩耗により十分な工具寿命
を維持することが難しくなってきている。このため、転
造ダイスの廃却原因を詳しく調査した結果、残留炭化物
の性状が工具寿命を左右する主因であり、また主に結晶
粒界に残存する不純物によって粒界が脆化していると山
部の欠損が生じやすいことがわかった。つまり従来材
は、耐摩耗性を重視するあまり、M7C3型やMC型の30μｍ
以上の大型の１次炭化物を10数％から数10％と多量に分
布させた組織としていたが、欠損や摩耗はこれら大型の
１次炭化物の連鎖状分布を径路としてクラックが進展す
るか、炭化物単位の欠落による微小欠損の集積が原因で
あり、過剰の１次炭化物が逆効果として作用していたの
である。また、従来鋼は、高温焼もどしでは十分な硬さ
が得られないため、低温焼もどしにより使用されていた
が、難加工材の転造では、かなりの昇温があるため、高
温焼もどしにおいても十分な硬さの確保ができ、軟化抵
抗の高い材質が求められている。
また、鋼中に含まれるP,As,Sb等の特定の不純物は主
に粒界に偏析し、粒界の脆化の原因となっているので、
炭化物を起点にした転造ダイスのの山部のクラックはこ
の脆化した粒界に添って伝播することがわかった。
に粒界に偏析し、粒界の脆化の原因となっているので、
炭化物を起点にした転造ダイスのの山部のクラックはこ
の脆化した粒界に添って伝播することがわかった。
本発明は、これらの事実をもとになされたものであ
り、化学成分の適正化とミクロ組織の調整により、１次
炭化物の適量化を図り、靭性を重視した材質とし、高温
焼もどしにおいてもHRC62以上の硬さの得られる高性能
転造ダイス材を提供するものである。さらに転造ダイス
の微小クラックの原因となり易い硫化物系の非金属介在
物を最小限にとどめるため、Ｓ含有量を炭化物の面積率
とともに規制することが有効なこと、およびＰや他の不
純物であるAs、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biの含有量もある
特定値以下にすると、一段と靭性が向上し転造ダイスの
欠け防止に有効であることを見出したものである。
り、化学成分の適正化とミクロ組織の調整により、１次
炭化物の適量化を図り、靭性を重視した材質とし、高温
焼もどしにおいてもHRC62以上の硬さの得られる高性能
転造ダイス材を提供するものである。さらに転造ダイス
の微小クラックの原因となり易い硫化物系の非金属介在
物を最小限にとどめるため、Ｓ含有量を炭化物の面積率
とともに規制することが有効なこと、およびＰや他の不
純物であるAs、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biの含有量もある
特定値以下にすると、一段と靭性が向上し転造ダイスの
欠け防止に有効であることを見出したものである。
本発明は、重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜1.40
％、Mn 1.0％以下、S 0.004％以下、Cr 6.0〜10.0％、M
oとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.5％、ＶとNb
の１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5％を含み、残
部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、焼入れ
焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積率が２％以
上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下である転造
ダイス用鋼であって、不純物であるAs、Sn、Sb、Cu、
Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下であることを特徴とす
る転造ダイス用鋼、 および重量％で重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜
1.40％、Mn 1.0％以下、S 0.004％以下、Cr 6.0〜10.0
％、MoとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.5％、
ＶとNbの１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5％、Ni
とCoの１種または２種をNi＋Coで0.3〜1.5％を含み、残
部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、焼入れ
焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積率が２％以
上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下である転造
ダイス用鋼であって、不純物であるAs、Sn、Sb、Cu、
Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下であることを特徴とす
る転造ダイス用鋼、 および重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜1.40％、M
n 1.0％以下、S 0.004％以下、P 0.015％以下、Cr 6.0
〜10.0％、MoとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.
5％、ＶとNbの１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5％
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有
し、焼入れ焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積
率が２％以上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下
である転造ダイス用鋼であって、不純物であるAs、Sn、
Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下であることを
特徴とする転造ダイス用鋼、 および重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜1.40％、M
n 1.0％以下、S 0.004％以下、P 0.015％以下、Cr 6.0
〜10.0％、MoとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.
5％、ＶとNbの１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5
％、NiとCoの１種または２種をNi＋Coで0.3〜1.5％を含
み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
焼入れ焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積率が
２％以上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下であ
ることを特徴とする転造ダイス用鋼であって、不純物で
あるAs、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下
であることを特徴とする転造ダイス用鋼、 および真空溶解、真空脱ガスおよびエレクトロスラグ
溶解から選ばれる１種または２種以上の精練方法により
鋼塊を製造する工程、該鋼塊または該鋼塊を熱間加工す
る過程で、少なくとも一回以上1150〜1250℃で保持し、
高温拡散処理する工程を含む請求項１ないし４のいずれ
かに記載の転造ダイス用鋼の製造法である。
％、Mn 1.0％以下、S 0.004％以下、Cr 6.0〜10.0％、M
oとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.5％、ＶとNb
の１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5％を含み、残
部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、焼入れ
焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積率が２％以
上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下である転造
ダイス用鋼であって、不純物であるAs、Sn、Sb、Cu、
Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下であることを特徴とす
る転造ダイス用鋼、 および重量％で重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜
1.40％、Mn 1.0％以下、S 0.004％以下、Cr 6.0〜10.0
％、MoとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.5％、
ＶとNbの１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5％、Ni
とCoの１種または２種をNi＋Coで0.3〜1.5％を含み、残
部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、焼入れ
焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積率が２％以
上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下である転造
ダイス用鋼であって、不純物であるAs、Sn、Sb、Cu、
Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下であることを特徴とす
る転造ダイス用鋼、 および重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜1.40％、M
n 1.0％以下、S 0.004％以下、P 0.015％以下、Cr 6.0
〜10.0％、MoとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.
5％、ＶとNbの１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5％
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有
し、焼入れ焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積
率が２％以上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下
である転造ダイス用鋼であって、不純物であるAs、Sn、
Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下であることを
特徴とする転造ダイス用鋼、 および重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜1.40％、M
n 1.0％以下、S 0.004％以下、P 0.015％以下、Cr 6.0
〜10.0％、MoとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.
5％、ＶとNbの１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5
％、NiとCoの１種または２種をNi＋Coで0.3〜1.5％を含
み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、
焼入れ焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積率が
２％以上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下であ
ることを特徴とする転造ダイス用鋼であって、不純物で
あるAs、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下
であることを特徴とする転造ダイス用鋼、 および真空溶解、真空脱ガスおよびエレクトロスラグ
溶解から選ばれる１種または２種以上の精練方法により
鋼塊を製造する工程、該鋼塊または該鋼塊を熱間加工す
る過程で、少なくとも一回以上1150〜1250℃で保持し、
高温拡散処理する工程を含む請求項１ないし４のいずれ
かに記載の転造ダイス用鋼の製造法である。
以下に、本発明における化学成分の限定理由について
述べる。
述べる。
Ｃは、工具鋼の強度、耐摩耗性の主因をなす元素であ
り、十分な熱処理硬さを得るためには0.9％以上必要で
ある。またＣは、Cr、Mo、Ｖと炭化物を形成し、耐摩耗
性に寄与する。しかし過剰になると、凝固時の１次炭化
物が多くなり、靭性を劣化させる原因となるため、上限
を1.35％とした。
り、十分な熱処理硬さを得るためには0.9％以上必要で
ある。またＣは、Cr、Mo、Ｖと炭化物を形成し、耐摩耗
性に寄与する。しかし過剰になると、凝固時の１次炭化
物が多くなり、靭性を劣化させる原因となるため、上限
を1.35％とした。
Siは通常脱酸剤として添加されるが、本発明において
は、低温焼もどし（180〜250℃）において使用される場
合も想定し、この温度域で軟化抵抗を発現するため規定
した。この効果を十分に発揮するためには、少なくとも
0.70％以上が必要であるが、1.40％を越えると靭性が低
下してくるため、これを上限とした。
は、低温焼もどし（180〜250℃）において使用される場
合も想定し、この温度域で軟化抵抗を発現するため規定
した。この効果を十分に発揮するためには、少なくとも
0.70％以上が必要であるが、1.40％を越えると靭性が低
下してくるため、これを上限とした。
Crは、凝固時にM7C3型炭化物として晶出する。これは
工具鋼の耐摩耗性を発揮する主因となるものであるが、
その量は材質の靭性を大きく左右する。このため、Ｃ量
とのバランスから工具鋼としての耐摩耗性を維持するた
めには、6.0％以上必要であり、10％を越えると１次炭
化物が過量となり、靭性が劣化してくるためこれを上限
とした。
工具鋼の耐摩耗性を発揮する主因となるものであるが、
その量は材質の靭性を大きく左右する。このため、Ｃ量
とのバランスから工具鋼としての耐摩耗性を維持するた
めには、6.0％以上必要であり、10％を越えると１次炭
化物が過量となり、靭性が劣化してくるためこれを上限
とした。
Mo、Ｗは、Cr炭化物に固溶して耐摩耗性を高めるとと
もに、焼入性を向上させ、また焼もどしにおいて、炭化
物として析出し、強い２次硬化を示す元素である。転造
ダイスでは被加工材の種類、特に難加工材では加工中に
昇温するため、ダイスには高温焼もどしが必要になる場
合がある。したがって、高温焼もどしによる硬さをHRC6
2以上と設定しMo、Ｗ量を規定した。
もに、焼入性を向上させ、また焼もどしにおいて、炭化
物として析出し、強い２次硬化を示す元素である。転造
ダイスでは被加工材の種類、特に難加工材では加工中に
昇温するため、ダイスには高温焼もどしが必要になる場
合がある。したがって、高温焼もどしによる硬さをHRC6
2以上と設定しMo、Ｗ量を規定した。
Moは、靭性の改善にＷは耐摩耗性の向上にそれぞれ有
効であるため、用途により使い分けを行なうこととし、
Ｗの原子量はMoの約２倍であるため、（Mo＋W/2）とし
てまとめ硬さの設定から1.5〜2.5％とした。
効であるため、用途により使い分けを行なうこととし、
Ｗの原子量はMoの約２倍であるため、（Mo＋W/2）とし
てまとめ硬さの設定から1.5〜2.5％とした。
Ｖ、Nbはともに凝固時にMC型炭化物として晶出するも
のであり、硬質の炭化物として耐摩耗性に重要な役割を
担うとともに、結晶粒微細化の効果があり、靭性の向上
に有効である。また２次硬化元素であるため、高温焼も
どしによる硬さ確保に有利である。これら効果を発揮す
るためには、ＶとNbの１種または２種を（Ｖ＋Nb/2）で
少なくとも0.15％以上必要である。しかし、この型の炭
化物は多量になると連鎖状に分布し、分布方向の靭性を
劣化させるだけでなく、熱処理によってほとんど変化し
ない。このため後に述べるMC型炭化物量の規定から上限
を2.5％とした。
のであり、硬質の炭化物として耐摩耗性に重要な役割を
担うとともに、結晶粒微細化の効果があり、靭性の向上
に有効である。また２次硬化元素であるため、高温焼も
どしによる硬さ確保に有利である。これら効果を発揮す
るためには、ＶとNbの１種または２種を（Ｖ＋Nb/2）で
少なくとも0.15％以上必要である。しかし、この型の炭
化物は多量になると連鎖状に分布し、分布方向の靭性を
劣化させるだけでなく、熱処理によってほとんど変化し
ない。このため後に述べるMC型炭化物量の規定から上限
を2.5％とした。
Ni、Coはともに基地に固溶して靭性や焼付性を改善す
る効果がある。またNiは焼入性の向上にも寄与する。こ
のためには、NiとCoの１種または２種を（Ni＋Co）で少
なくとも0.3％以上必要であるが、過剰の添加はともに
熱処理硬さを低下させるため上限を1.5％とした。
る効果がある。またNiは焼入性の向上にも寄与する。こ
のためには、NiとCoの１種または２種を（Ni＋Co）で少
なくとも0.3％以上必要であるが、過剰の添加はともに
熱処理硬さを低下させるため上限を1.5％とした。
Mnは通常脱酸剤として添加されるが、１％を越えると
熱間加工性を害するだけでなく、被削性を劣化させるた
めこれを上限とした。
熱間加工性を害するだけでなく、被削性を劣化させるた
めこれを上限とした。
As、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Biは、凝固時に粒界部に濃縮
し、熱間加工後の縞状の偏析度を高めて靭性を低下さ
せ、また熱処理時オーステナイト粒界に偏析するので、
最終的に特に結晶粒界に残存して転造ダイスとして必要
な靭性の水準を低下させる。またPbは熱間加工方向に伸
びて靭性を低下させる。
し、熱間加工後の縞状の偏析度を高めて靭性を低下さ
せ、また熱処理時オーステナイト粒界に偏析するので、
最終的に特に結晶粒界に残存して転造ダイスとして必要
な靭性の水準を低下させる。またPbは熱間加工方向に伸
びて靭性を低下させる。
本発明は、前述のように炭化物組織を規制するととも
に、As、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biといった微量不純物元
素の含有量を特に低く抑えることにより、転造ダイスに
必要な靭性向上を図ったものである。本発明者の検討に
よるとAs、Sn等の含有量の合成は、0.13％以下にすると
粒界への偏析が軽減され、転造ダイスに生じた微小クラ
ックの進展が阻止されることを後述の抗折試験片および
転造ダイスの破断部のミクロ組織観察により確認した。
なお、各成分の望ましい規制量は、As 0.005％以下、Sn
0.003％以下、Sb 0.0015％以下、Cu 0.08％以下、B 0.
0005％以下、Pb 0.0002％以下、Bi 0.0001％以下であ
る。
に、As、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biといった微量不純物元
素の含有量を特に低く抑えることにより、転造ダイスに
必要な靭性向上を図ったものである。本発明者の検討に
よるとAs、Sn等の含有量の合成は、0.13％以下にすると
粒界への偏析が軽減され、転造ダイスに生じた微小クラ
ックの進展が阻止されることを後述の抗折試験片および
転造ダイスの破断部のミクロ組織観察により確認した。
なお、各成分の望ましい規制量は、As 0.005％以下、Sn
0.003％以下、Sb 0.0015％以下、Cu 0.08％以下、B 0.
0005％以下、Pb 0.0002％以下、Bi 0.0001％以下であ
る。
Ｓは特にMnと非金属介在物（MnS）を形成し、圧延方
向に伸びた状態で分布する傾向を持つ。この場合、特に
圧延方向の靭性が低下する。転造ダイスにおいては、刃
部の圧造方向にこの非金属介在物が並ぶと、刃の欠損に
つながるためできるだけ低Ｓとすることが望まれる。こ
の点について検討したところ、0.004％以下のＳにおい
て、改善効果が見られたのでこれを上限とした。
向に伸びた状態で分布する傾向を持つ。この場合、特に
圧延方向の靭性が低下する。転造ダイスにおいては、刃
部の圧造方向にこの非金属介在物が並ぶと、刃の欠損に
つながるためできるだけ低Ｓとすることが望まれる。こ
の点について検討したところ、0.004％以下のＳにおい
て、改善効果が見られたのでこれを上限とした。
Ｐは、転造ダイスの刃部に作用する衝撃力に耐えるた
めに低い方がよい。特に0.015％以下にすると衝撃値の
縦横の異方性を小さくできるために転造ダイスの寿命向
上に寄与する。
めに低い方がよい。特に0.015％以下にすると衝撃値の
縦横の異方性を小さくできるために転造ダイスの寿命向
上に寄与する。
前述したように、転造ダイス材の寿命を大きく左右す
るのは、凝固時に晶出する１次炭化物である。したがっ
て、本発明の効果を十分発揮するためには本発明の成分
範囲において、さらに１次炭化物の量を規定する必要が
ある。従来のSKD11レベルでは、M7C3型の１次炭化物の
面積率は、10〜12％であった。M7C3型１次炭化物を種々
の面積率を示す材質について靭性との関連を調査したと
ころ、９％以下において改善効果が見られるため、これ
を上限とした。しかし工具としての耐摩耗性も必要であ
り、完全になくすことはできない。耐摩耗性の面からは
少なくとも２％以上必要である。MC型炭化物は、耐摩耗
性に大きな効果があるだけでなく、凝固時にM7C3型炭化
物に先立って晶出し、M7C3型炭化物の分布状態を改善す
る効果もある。しかし、面積率で2.5％を越えると靭性
が低下してくるため、これを上限とした。
るのは、凝固時に晶出する１次炭化物である。したがっ
て、本発明の効果を十分発揮するためには本発明の成分
範囲において、さらに１次炭化物の量を規定する必要が
ある。従来のSKD11レベルでは、M7C3型の１次炭化物の
面積率は、10〜12％であった。M7C3型１次炭化物を種々
の面積率を示す材質について靭性との関連を調査したと
ころ、９％以下において改善効果が見られるため、これ
を上限とした。しかし工具としての耐摩耗性も必要であ
り、完全になくすことはできない。耐摩耗性の面からは
少なくとも２％以上必要である。MC型炭化物は、耐摩耗
性に大きな効果があるだけでなく、凝固時にM7C3型炭化
物に先立って晶出し、M7C3型炭化物の分布状態を改善す
る効果もある。しかし、面積率で2.5％を越えると靭性
が低下してくるため、これを上限とした。
本発明鋼を製造するには、Ｓ、ＰおよびAs、Sn、Sb、
Cu、Ｂ、Pb、Biなどの不純物を低め、非金属を最小限に
調整して靭性の向上を図るために真空溶解、真空脱ガス
およびエレクトロスラグ溶解から選ばれる１種または２
種以上を精練方法を適用することが望ましい。さらに上
述のM7C3型およびMC型の１次炭化物量を調整する手段と
して、本発明鋼の製造するに当って鋼塊または鋼塊を熱
間加工する過程で、少なくとも１回以上1150〜1250℃で
保持し高温拡散処理する工程を含むことが望ましい。拡
散温度は1150℃未満だと十分な元素の拡散、均質化が行
なわれないため、下限を1150℃とし、1250℃を越えると
一部炭化物が溶融し、機械的強度を下げるため上限を12
50℃とする。
Cu、Ｂ、Pb、Biなどの不純物を低め、非金属を最小限に
調整して靭性の向上を図るために真空溶解、真空脱ガス
およびエレクトロスラグ溶解から選ばれる１種または２
種以上を精練方法を適用することが望ましい。さらに上
述のM7C3型およびMC型の１次炭化物量を調整する手段と
して、本発明鋼の製造するに当って鋼塊または鋼塊を熱
間加工する過程で、少なくとも１回以上1150〜1250℃で
保持し高温拡散処理する工程を含むことが望ましい。拡
散温度は1150℃未満だと十分な元素の拡散、均質化が行
なわれないため、下限を1150℃とし、1250℃を越えると
一部炭化物が溶融し、機械的強度を下げるため上限を12
50℃とする。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第１表は
本発明鋼を評価するために従来鋼および比較鋼とともに
製造した本発明鋼の化学成分を示すものである。供試鋼
Noのうち、No.1が従来鋼であり、No.1,2は基本成分は本
発明の成分範囲内にあるが、As、Sn等の不純物およびM7
C3型炭化物の多いものである。供試鋼No.1については高
周波溶解、供試鋼No.2ないしNo.6については真空誘導溶
解、供試鋼No.7とNo.8についてはESR溶解、および供試
鋼No.9ないしNo.11については、真空脱ガス処理を行な
ったものである。供試鋼No.3ないしNo.11の本発明鋼の
鋼塊については、１次炭化物、特にM7C3型炭化物を調整
するために、1170℃で20時間保持する高温拡散処理を行
なった。
本発明鋼を評価するために従来鋼および比較鋼とともに
製造した本発明鋼の化学成分を示すものである。供試鋼
Noのうち、No.1が従来鋼であり、No.1,2は基本成分は本
発明の成分範囲内にあるが、As、Sn等の不純物およびM7
C3型炭化物の多いものである。供試鋼No.1については高
周波溶解、供試鋼No.2ないしNo.6については真空誘導溶
解、供試鋼No.7とNo.8についてはESR溶解、および供試
鋼No.9ないしNo.11については、真空脱ガス処理を行な
ったものである。供試鋼No.3ないしNo.11の本発明鋼の
鋼塊については、１次炭化物、特にM7C3型炭化物を調整
するために、1170℃で20時間保持する高温拡散処理を行
なった。
この高温拡散処理の条件は、１次炭化物が溶融しない
範囲でできるだけ高い温度が望まいので、温度としては
1150〜1250℃の範囲が最適である。すべての鋼塊は鍛造
圧延により、断面寸法が100mm×100mmの鋼片とした。こ
の鋼片に焼なまし処理を行ない供試材とした。
範囲でできるだけ高い温度が望まいので、温度としては
1150〜1250℃の範囲が最適である。すべての鋼塊は鍛造
圧延により、断面寸法が100mm×100mmの鋼片とした。こ
の鋼片に焼なまし処理を行ない供試材とした。
抗折試験片は、鋼片の圧延方向（以下Ｌ方向という）
と圧延方向に直角な方向（以下Ｔ方向という）よりφ５
×70mmlの試験片を採取し、所定の焼入れ焼もどしを行
ない試験に供した。なお、焼もどしは二次硬化を示す範
囲での高温焼もどしである。抗折試験は２点支持で、支
点間隔50mmで行ない、ミクロ組織の炭化物の定量はＬ方
向とＴ方向の試料の平均値として表わした。これらの結
果を第２表にまとめて示す。
と圧延方向に直角な方向（以下Ｔ方向という）よりφ５
×70mmlの試験片を採取し、所定の焼入れ焼もどしを行
ない試験に供した。なお、焼もどしは二次硬化を示す範
囲での高温焼もどしである。抗折試験は２点支持で、支
点間隔50mmで行ない、ミクロ組織の炭化物の定量はＬ方
向とＴ方向の試料の平均値として表わした。これらの結
果を第２表にまとめて示す。
本発明鋼は、HRC62以上の高い硬さが得られるととも
に一次炭化物の調整および不純物の規制により、従来材
に比較して高い抗折力と大きなたわみが得られ、靭性の
優れた材質であることがわかる。
に一次炭化物の調整および不純物の規制により、従来材
に比較して高い抗折力と大きなたわみが得られ、靭性の
優れた材質であることがわかる。
また、本発明鋼と類似する比較鋼でも、一次炭化物の
多いものは抗折力が小さいこと、さらに不純物の多い供
試鋼No.1、No.2に比較して大きく、本発明鋼の靭性値の
縦横の差異が小さいことがわかる。
多いものは抗折力が小さいこと、さらに不純物の多い供
試鋼No.1、No.2に比較して大きく、本発明鋼の靭性値の
縦横の差異が小さいことがわかる。
また耐摩耗性について、大越式摩耗試験を行なった結
果を同時に示した。これは相手材をSKD61（HRC40）と
し、摩擦速度1.37m/s、摩擦距離400m、最終荷重6.3kgの
条件で試験を行ない、摩耗体積を測定し、従来鋼の摩耗
体積を100とした場合の指数である。比較鋼はM7C3型炭
化物およびMC型炭化物量が多く耐摩耗性に優れているが
靭性で劣る。本発明鋼は靭性を重視した材質であるが、
耐摩耗性においても従来鋼と遜色なく、またMC型炭化物
の多い供試鋼No.5、No.11では従来鋼より優れているこ
とがわかる。
果を同時に示した。これは相手材をSKD61（HRC40）と
し、摩擦速度1.37m/s、摩擦距離400m、最終荷重6.3kgの
条件で試験を行ない、摩耗体積を測定し、従来鋼の摩耗
体積を100とした場合の指数である。比較鋼はM7C3型炭
化物およびMC型炭化物量が多く耐摩耗性に優れているが
靭性で劣る。本発明鋼は靭性を重視した材質であるが、
耐摩耗性においても従来鋼と遜色なく、またMC型炭化物
の多い供試鋼No.5、No.11では従来鋼より優れているこ
とがわかる。
本発明は、従来の転造ダイスの廃却原因の解析に基づ
きなされたものであり、１次炭化物を適正化すること、
および不純物を規制することにより、高硬度でしかも高
い靭性を有する転造ダイス用鋼を開発したものである。
本発明により、過酷な転造条件においても、長寿命を有
する転造ダイスを製造することができる。
きなされたものであり、１次炭化物を適正化すること、
および不純物を規制することにより、高硬度でしかも高
い靭性を有する転造ダイス用鋼を開発したものである。
本発明により、過酷な転造条件においても、長寿命を有
する転造ダイスを製造することができる。
Claims (5)
- 【請求項１】重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜1.40
％、Mn 1.0％以下、S 0.004％以下、Cr 6.0〜10.0％、M
oとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.5％、ＶとNb
の１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5％を含み、残
部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有し、焼入れ
焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積率が２％以
上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下である転造
ダイス用鋼であって、不純物であるAs、Sn、Sb、Cu、
Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下であることを特徴とす
る転造ダイス用鋼。 - 【請求項２】重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜1.40
％、Mn 1.0％以下、S 0.004％以下、Cr 6.0〜10.0％、M
oとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5〜2.5％、ＶとNb
の１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜2.5％、NiとCoの
１種または２種をNi＋Coで0.3〜1.5％を含み、残部Feお
よび不可避的不純物からなる組成を有し、焼入れ焼もど
し組織における、M7C3型炭化物の面積率が２％以上９％
以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下である転造ダイス
用鋼であって、不純物であるAs、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Pb、
Biの合計量が0.13％以下であることを特徴とする転造ダ
イス用鋼。 - 【請求項３】重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜1.40
％、Mn 1.0％以下、S 0.004％以下、P 0.015％以下、Cr
6.0〜10.0％、MoとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5
〜2.5％、ＶとNbの１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜
2.5％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組
成を有し、焼入れ焼もどし組織における、M7C3型炭化物
の面積率が２％以上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5
％以下である転造ダイス用鋼であって、不純物であるA
s、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％以下であ
ることを特徴とする転造ダイス用鋼。 - 【請求項４】重量％でC 0.90〜1.35％、Si 0.70〜1.40
％、Mn 1.0％以下、S 0.004％以下、P 0.015％以下、Cr
6.0〜10.0％、MoとＷの１種または２種をMo＋W/2で1.5
〜2.5％、ＶとNbの１種または２種をＶ＋Nb/2で0.15〜
2.5％、NiとCoの１種または２種をNi＋Coで0.3〜1.5％
を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有
し、焼入れ焼もどし組織における、M7C3型炭化物の面積
率が２％以上９％以下、MC炭化物の面積率が2.5％以下
であることを特徴とする転造ダイス用鋼であって、不純
物であるAs、Sn、Sb、Cu、Ｂ、Pb、Biの合計量が0.13％
以下であることを特徴とする転造ダイス用鋼。 - 【請求項５】真空溶解、真空脱ガスおよびエレクトロス
ラグ溶解から選ばれる１種または２種以上の精練方法に
より鋼塊を製造する工程、該鋼塊またた該鋼塊を熱間加
工する過程で、少なくとも一回以上1150〜1250℃で保持
し、高温拡散処理する工程を含む請求項１ないし４のい
ずれかに記載の転造ダイス用鋼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6946189A JP2809677B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 転造ダイス用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6946189A JP2809677B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 転造ダイス用鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02247357A JPH02247357A (ja) | 1990-10-03 |
| JP2809677B2 true JP2809677B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=13403315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6946189A Expired - Lifetime JP2809677B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 転造ダイス用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2809677B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE206485T1 (de) * | 1998-01-06 | 2001-10-15 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Die herstellung von einem kaltarbeitswerkzeugstahl |
| CN101392354B (zh) * | 2008-10-24 | 2010-09-08 | 宁波禾顺新材料有限公司 | 一种高合金冷作模具钢 |
| CN103909092B (zh) * | 2014-03-24 | 2015-11-25 | 湖北时力模具材料有限公司 | 一种Cr12MoV冷作模具扁钢的一火轧制方法 |
| CN103938091B (zh) * | 2014-04-28 | 2016-08-24 | 钢铁研究总院 | 一种高韧性高耐磨冷作模具钢 |
| CN104004967B (zh) * | 2014-05-20 | 2017-01-25 | 滁州迪蒙德模具制造有限公司 | 一种金属模具的制造方法 |
| WO2017200096A1 (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-23 | 新日鐵住金株式会社 | レール |
| JP6631403B2 (ja) * | 2016-05-19 | 2020-01-15 | 日本製鉄株式会社 | 耐摩耗性および靭性に優れたレール |
| CN109280743B (zh) * | 2018-11-19 | 2020-07-28 | 湖北富烽新材料科技有限公司 | 一种轧辊用高强度耐磨钢及其生产方法 |
| CN110055475A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-26 | 江苏羽立新材料科技有限公司 | 一种轧辊用低磷硫稀土合金材料及其制备方法 |
| CN111549298B (zh) * | 2020-05-20 | 2021-02-05 | 北京科技大学 | 一种热作模具钢及其制备方法 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP6946189A patent/JP2809677B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02247357A (ja) | 1990-10-03 |
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