JP6581782B2 - 被削性および軟化抵抗性に優れた高靱性熱間工具鋼 - Google Patents
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Description
(1)第1の手段は、化学成分が質量%で、C:0.30〜0.45%、Si:0.3超〜1.0%、Mn:0.6〜1.5%、Ni:0.6〜1.8%、Cr:1.4〜2.0%未満、更にMo、Wは、いずれか1種または2種がMo+W/2:1.0超〜1.8%、V、Nbは、いずれか1種または2種がV+Nb/2:0.2%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ式(1)から式(3)がそれぞれH≦8.8、A:0〜38、R≦1.45であることを特徴とする被削性および軟化抵抗性に優れた高靱性熱間工具鋼である。
H=0.60+13.20×C−0.86Mn+2.13Ni+1.57Mo−15.67×V ・・・ (式1)
A=−12.90−46.92×C+29.61×Mn+22.18×Ni+15.37Cr−21.95Mo ・・・ (式2)
R=Cr/(Mo+W/2) ・・・ (式3)
(3)第3の手段は、上記(1)または(2)に記載した熱間工具鋼であって、焼入れ焼戻し後の鋼材中に析出しているM2CとM6CとMCからなる円相当半径1μm以下である炭化物数が10000μm2あたり100個以上となることを特徴とする被削性および軟化抵抗性に優れた高靱性熱間工具鋼である。
C:0.30〜0.45%
Cは、硬質炭化物を形成し、硬さおよび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。その効果を得るためには、Cは0.35%以上が必要である。しかし、Cが0.45%を超えて含有されると、粗大な炭化物を形成し、靱性を圧下する。そこで、Cは、0.30〜0.45%とし、望ましくは0.35〜0.45%とする。
Siは、脱酸剤としておよび基地の硬さを得るために必要な元素であり、さらに切削時に、工具表面に付着して酸化皮膜を形成し、工具の焼付きを抑制する元素である。このためにはSiは、0.3%より多くする必要がある。しかし、Siは0.8%より多く含有されると、固溶強化が進み、靭性が悪化する。そこで、Siは0.3超〜1.0%とし、望ましくは0.31〜0.8%とする。
Mnは、脱酸剤としておよび焼入性を得るために必要な元素である。このためには、Mnは0.6%以上が必要である。しかし、Mnが1.5%より多く含有されると、マトリックスを脆化させるので靱性が悪化する。そこで、Mnは0.6〜1.5%とし、望ましくは0.7〜1.4%とする。
Niは、焼入性および靭性を得るために必要な元素である。このためには、Niは0.6以上が必要である。しかし、Niは1.5%より多く含有されると、焼なまし処理時にオーステナイト組織からフェライト+球状炭化物からなる組織への変態が起りにくくなり、焼なまし時のミクロ組織が部分的に、フェライト+球状炭化物からなるものとベイナイトとの混晶組織になり、合金元素の分布が不均一となり被削性が低下する。そこで、Niは0.6〜1.8%とし、望ましくは0.6〜1.5%とする。
Crは、硬質炭化物を形成し、硬さおよび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。その効果を得るために、Crは1.4%以上が必要である。しかし、Crは2.0%以上が含有されると、粗大な炭化物を形成して靭性および軟化抵抗性を悪化する。そこで、Crは1.4〜2.0%未満とし、望ましくは1.4〜1.8%とする。
Nは、鋼中に不可避的に存在する元素である。ただ不純物として残存する量を特に0.015%以下に抑えると、靭性が高くなる傾向がある。そこで、Nは望ましくは0.015%以下とし、より望ましくは0.010%以下とする。
MoおよびWは、硬質炭化物を形成し、硬さおよび耐摩耗性を向上させるとともに、焼入性、焼戻し軟化抵抗性を高める。その効果を得るためには、Mo+W/2(MoおよびWのうちのいずれか1種または2種)で1.0%より多くする必要である。しかし、Mo+W/2はMoおよびWのうちのいずれか1種または2種で、1.8%より多いと、粗大な炭化物を形成し靭性を悪化する。そこで、Mo+W/2(MoおよびWのうちのいずれか1種または2種)は1.0超〜1.8%とし、望ましくは1.1〜1.7%とする。
VおよびNbは、硬質炭化物を形成し、硬さおよび耐摩耗性を向上させるとともに、焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑制する効果があり、靭性の向上に寄与するが、一方で、0.2%より多いと、粗大な炭窒化物を形成し靱性および被削性を悪化する。そこで、V+Nb/2(VおよびNbのうちのいずれか1種または2種)は0.2%以下とし、望ましくは0.1〜0.2%とする。
Hは8.8より大きいと、軟化抵抗性を向上させるM2C型、M6C型、あるいはMC型などの析出炭化物を充分に析出せず、軟化抵抗性が低くなる。そこで、Hは8.8以下とし、望ましくはHは8.5以下とする。
Aは0より小さいと、鋼を鋳込んだときに合金元素の偏析が生じやすい。この合金元素の偏析は焼入れ焼戻し後の被削性を低下させるだけでなく、靭性の低下も招く。そこで、Aは0以上とする。一方、Aは38よりも大きくなると、焼なまし処理時にオーステナイト組織からフェライト+球状炭化物からなる組織への変態が起こりにくくなり、焼なまし後のミクロ組織が部分的にフェライトと球状炭化物との組織およびベイナイトの組織との混晶組織になり、合金元素の分布が不均一となる。この合金元素の分布の不均一さは、焼入れ焼戻し後の被削性を低下させ、さらに加えて、焼入れ焼戻し後の金型内に部分的に弱い組織を形成しやすくなり、靭性の低下を招く。そこで、Aは0〜38とする。
Rが1.45より大きいと、析出する炭化物が、軟化抵抗性を向上させるMoやV系の炭化物であるM2C、M6Cや、MCではなく、軟化抵抗性を低下させるCr系炭化物であるM7C3やM23C6が多く生じるようになる。そこで、軟化抵抗性を向上させるために、Rは1.45以下とする。
焼入れ焼戻し後の鋼材中に析出しているM2CとM6CとMCからなる円相当半径1μm以下である炭化物の数は10000μm2当たり100個以上とする理由は、10000μm2当たりのM2CとM6CとMCからなる炭化物の数が100個以上となることで軟化抵抗性が高くなり、軟化が起こりにくくなるからである。ただし、円相当半径が1μmを超える炭化物では軟化抵抗性への効果が現れない。
特許出願人 山陽特殊製鋼株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊
Claims (2)
- 化学成分が質量%で、
C:0.30〜0.45%、
Si:0.3超〜1.0%.
Mn:0.6〜1.5%、
Ni:0.6〜1.8%、
Cr:1.4〜2.0%未満、
更にMo、Wは、いずれか1種または2種がMo+W/2:1.0超〜1.8%、
V、Nbは、いずれか1種または2種がV+Nb/2:0.2%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、
かつ式(1)から式(3)がそれぞれH≦8.8、A:0〜38、R≦1.45であり、
焼入れ焼戻し後の鋼材中に析出しているM2C、M6CまたはMCからなる円相当半径1μm以下である炭化物数が10000μm2あたり100個以上となることを特徴とする被削性および軟化抵抗性に優れた高靱性熱間工具鋼。
H=0.60+13.20×C−0.86×Mn+2.13×Ni+1.57×Mo−15.67×V ・・・ (式1)
A=−12.90−46.92×C+29.61×Mn+22.18×Ni+15.37×Cr−21.95×Mo ・・・ (式2)
R=Cr/(Mo+W/2) ・・・ (式3) - 請求項1に記載の不可避的不純物であるNがN:≦0.015%であることを特徴とする被削性および軟化抵抗性に優れた高靱性熱間工具鋼。
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