JP3507879B2 - 冷間工具鋼 - Google Patents
冷間工具鋼Info
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Description
耗性及び被削性に優れた冷間工具鋼として利用可能な工
具鋼に関し、特にJIS G4404に規定されるSK
D11、SKD12及びSKD1が使用され得るダイ
ス、ゲージ、シャー刃、プレス型、パンチ、れんが型、
粉末成形型、金型刃物及びロール等に関する。
性、靭性改善を実施している。しかし、近年金型の費用
削減および短納期化と精密な寸法を要する冷間金型に対
応するため、焼入れあるいは焼戻しに伴う寸法変化(変
寸)を最小限にすることは特に重要である。このような
熱処理をする際には材料の方向により変寸率が熱処理
後、違うため、金型を切り出す方向も重要である。ま
た、その他に、たわみやねじりのような変形が生じがち
であるが、熱処理方法によって避けることができる。し
かし焼入焼戻し時の変寸は物理的あるいは冶金的に絶対
に避けることのできないものである。すなわち、この変
寸は熱応力と変態応力によって起こり、その変寸量は冷
却速度、弾性限、熱伝導率、残留オーステナイト量、炭
化物、形状によって左右される。
性、靭性や耐割れ性には一次炭化物を中心に組織の均一
性が重要であるとの観点から、炭素量や炭化物形成元素
の制御だけではなく熱間加工温度を1150〜900℃
の範囲に、圧下比を3以上に限定することにより一次炭
化物を分散させ、組織を均一化することに成功し、実際
に被削性が大きく向上すると開示している。また、特開
平8−120333号公報では、耐摩耗性を保持しつつ
被削性が改善された冷間工具鋼についての製造方法、即
ち冷間ダイス鋼等に用いて有効な耐摩耗性と被削性並び
に靭性が同時に改善できる工具鋼及びその製造方法を開
示している。更にまた、特開昭56−169751号公
報では、従来焼入性や熱処理歪へ大きな影響を与えない
と考えられていた鋼中のアルミニウムと窒素の量が、こ
れらの特性へきわめて重要な要因となることを見出し、
鋼中のアルミニウムと窒素の量を適正範囲にコントロー
ルすることにより、従来の鋼と同一の焼入性を持ち、し
かも熱処理歪みが低減、安定した鋼を提供すると開示し
ている。
の技術も、耐摩耗性、被削性、及び靭性改善を行ってい
るが、金型の費用削減及び短納期化と精密な寸法を要す
る冷間金型に対応するために、焼入れ又は焼戻しに伴う
寸法変化(変寸)を最小限にすることができないという
不都合があった。本発明は、上記の不都合を解消し、更
に変寸を極力少なくするための成分系を発明し、耐摩耗
性や被削性改善のため成分の最適化を実施し、また焼入
焼戻し処理後の熱処理変寸を最小にする成分を回帰分析
を実施し限定した冷間工具鋼を提供することを目的とす
る。
めに、本発明請求項1の冷間工具鋼は、重量%で、C:
1.10〜1.25、Cr:9.50〜11.00、S
i:0.18〜0.28、V:0.30、Mo:1.3
5、S:0.05〜0.15、Mn:0.20〜0.3
5、および重量比で、Cr/C:7.6〜10.0を含
有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを
特徴とする。
量%で、C:1.10〜1.25、Cr:9.50〜1
1.00、Si:0.20〜0.25、V:0.30、
Mo:1.35、S:0.07〜0.1、Mn:0.2
0〜0.29、および重量比で、Cr/C:7.6〜1
0.0を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物から
なることを特徴とする。
1.00以下であると耐摩耗性が著しく低下する。ま
た、図2に示すようにCが重量%で1.10未満および
1.35を越えると被削性が低下する。また、実施例に
おけるテストピースの試験結果を含めて考察すると、耐
摩耗性と被削性を同時に確保するためには、Cは冷間工
具鋼中1.10〜1.25重量%とする。
9.00未満および12.00を越えると、耐摩耗性が
低下し、被削性は図4に示すようにCrが多いほど低下
する。実施例におけるテストピースの試験結果を含めて
考察すると、Crは冷間工具鋼中9.50〜11.00
重量%とする。
が少ないほど被削性と熱処理による変寸異方性が改善さ
れる。具体的には、被削性が大きく改善するためSi≦
0.30とする必要がある。また、Siは脱酸剤として
添加、および焼入性を向上させるため0.10未満では
あまり効果がない。実施例における試験結果を含めて考
察すると、Siは冷間工具鋼中0.18〜0.28重量
%とする。特に0.20〜0.25重量%とするのが好
ましい。
重量%を超えると熱処理の時に最大変寸量が多くなるた
め好ましくない。Moは、焼入時に基地中に固溶し焼入
性および焼戻し抵抗性を高めるとともに、炭化物を形成
することにより耐摩耗性を向上させるために、1.00
重量%以上を添加する必要がある。実施例におけるテス
トピースの試験結果を含めて考察すると、Moは冷間工
具鋼中1.35重量%とする。
超えると熱処理の時に最大変寸率が大きくなるため好ま
しくない。Vは、結晶粒を微細化し、耐摩耗性を向上さ
せる。そのために必要な下限量は、0.20重量%以上
である。実施例におけるテストピースの試験結果を含め
て考察すると、Vは冷間工具鋼中0.30重量%とす
る。
おいて、10.0重量%を越えると悪くなり(図10参
照)、最大変寸率においても10.0重量%を越えると
悪くなる(図11参照)。また、図12に示すように1
0.0重量%を越えると被削性も著しく悪くなり、図1
3に示すように6.0重量%未満であると耐摩耗性が低
下する。実施例におけるテストピースの試験結果を含め
て考察すると、Cr/Cは、7.6〜10.0重量%の
範囲とする。
4重量%未満および0.17重量%を越えると、被削性
が低下する。実施例におけるテストピースの試験結果を
含めて考察すると、Sは冷間工具鋼中0.05〜0.1
5重量%とする。特に0.07〜0.1重量%とするの
が好ましい。
験結果から考察すると、冷間工具鋼中0.20〜0.3
5重量%とする。特に0.20〜0.29重量%とする
のが好ましい。
摩耗試験及び熱処理変寸の異方性の試験用テストピース
1〜18まで作製し、各試験に供した。
SKS93を準備し、各試験の基準試料とした。
以下の方法で、被削性試験、摩耗性試験及び熱処理変寸
の異方性の試験を実施した。
面切削(径方向切り込み0.5mm×軸方向15mm)
を実施し、SKS93を切削した工具刃先の摩耗が40
0μmまでの工具寿命を100として、各テストピース
の摩耗を比較した。
0.3m/秒で最終荷重6.3kgfで400mm摩耗
させ、その時のSKD11の摩耗量を10として、各テ
ストピースの摩耗量を測定した。
℃にて真空焼入し、200〜550℃で焼戻を実施し
て、マイクロメーターにて最も変寸した量を元の大きさ
で割ったものを最大変寸量(%)とし、また、長さ、幅
及び厚みでの変寸量(%)の幅を熱処理変寸の異方性と
した。
性試験、摩耗試験及び熱処理変寸の異方性の試験結果を
示す。また、図1から図14に、構成元素または構成元
素比と各試験結果を図示する。
100としたとき、試験17は120、試験16は11
0、で優れており、試験11、試験15、試験18は1
00でSKS93と同等であり、他の試験片はSKS9
3より劣っていた。耐摩耗性は、SKD11を10とし
たとき、試験8、試験11、試験15、試験16、試験
17、試験18は10でSKD11と同等であり、他の
試験片はSKD11より劣っていた。
含有率と被削性、あるいは耐摩耗性との関係を示した
が、本発明品の試験15、試験16、試験17、試験1
8の元素割合または構成が妥当であることがわかる。
17、試験18は被削性、耐摩耗性ともに優れており、
また熱処理の最大変寸、熱処理変寸の異方性も良好であ
った。この中で試験16、試験17は特に優れていた。
%で、C:1.10〜1.25、Cr:9.50〜1
1.00、Si:0.18〜0.28、S:0.05〜
0.15、および重量比で、Cr/C:7.6〜10.
0を含有させているので、被削性が改善される。
5、Cr:9.50〜11.00、V:0.30、およ
び重量比で、Cr/C:7.6〜10.0を含有するの
で、耐摩耗性が改善される。
1.35、および重量比で、Cr/C:7.6〜10.
0を含有するので、熱処理最大変寸が改善され、また、
重量%で、Si:0.18〜0.28、Mo:1.3
5、および重量比で、Cr/C:7.6〜10.0を含
有するので熱処理変寸の異方性も改善される。
グラフ図である。
ラフ図である。
すグラフ図である。
グラフ図である。
グラフ図である。
示すグラフ図である。
関係を示すグラフ図である。
性との関係を示すグラフ図である。
係を示すグラフ図である。
異方性との関係を示すグラフ図である。
との関係を示すグラフ図である。
示すグラフ図である。
を示すグラフ図である。
グラフ図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、C:1.10〜1.25、C
r:9.50〜11.00、Si:0.18〜0.2
8、V:0.30、Mo:1.35、S:0.05〜
0.15、Mn:0.20〜0.35、および重量比
で、Cr/C:7.6〜10.0を含有し、残部がFe
および不可避的不純物からなることを特徴とする冷間工
具鋼。 - 【請求項2】 重量%で、C:1.10〜1.25、C
r:9.50〜11.00、Si:0.20〜0.2
5、V:0.30、Mo:1.35、S:0.07〜
0.1、Mn:0.20〜0.29、および重量比で、
Cr/C:7.6〜10.0を含有し、残部がFeおよ
び不可避的不純物からなることを特徴とする冷間工具
鋼。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26801097A JP3507879B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 冷間工具鋼 |
US09/151,469 US6060018A (en) | 1997-09-12 | 1998-09-11 | Cold tool steel featuring high size stability, wear-resistance and machinability |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26801097A JP3507879B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 冷間工具鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1192871A JPH1192871A (ja) | 1999-04-06 |
JP3507879B2 true JP3507879B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=17452661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26801097A Expired - Fee Related JP3507879B2 (ja) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | 冷間工具鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3507879B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6663726B2 (en) | 2000-12-13 | 2003-12-16 | Hitachi Metals, Ltd. | High-hardness prehardened steel for cold working with excellent machinability, die made of the same for cold working, and method of working the same |
AU2003289470A1 (en) | 2002-12-25 | 2004-07-22 | Hitachi Metals, Ltd. | Cold die steel excellent in characteristic of suppressing dimensional change |
JP5345415B2 (ja) * | 2008-03-05 | 2013-11-20 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 被削性、熱処理変寸特性、衝撃特性に優れた冷間プレス金型用鋼およびプレス金型 |
-
1997
- 1997-09-12 JP JP26801097A patent/JP3507879B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH1192871A (ja) | 1999-04-06 |
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