JPH01108348A

JPH01108348A - 低合金高速度工具鋼およびその製造方法

Info

Publication number: JPH01108348A
Application number: JP26356187A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nishida; 純一西田; Norimasa Uchida; 内田　憲正
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1989-04-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、冷間、温間、熱間において、塑性加工用圧造
工具などに使用される耐衝撃性および耐摩耗性に優れた
低合金高速度工具鋼に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に圧造工具用に用いられる高速度工具鋼に要求され
る機械的性質として、（１）優れた耐衝撃性を有すること、（２）　　優れた耐摩耗性を有すること、が挙げられる
。

これらの要求特性に対して特公昭４２−２０６１９号、
特公昭５０−１０８０８号、特公昭５５〜４９１４８号
、特公昭５７−２４０６３号、特公昭６２−Ｅ１５０３
号、特開昭６１〜２１３３４８号など低合金高速度工具
鋼の改良が行なわれてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕近年、被加工材の難加工化に伴い、圧造工具用としてさ
らに優れた耐衝撃性および耐摩耗性が必要となり、同時
にＩｉ質後の工具成形時の成形性（コールドホビング性
）に対しても優れていることが要求されている。

これらの要求特性に対して特公昭４２−２０６１９号。

特公昭５０−１０８０８号、特公昭５７−２４０６３号
に開示された材料には、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ等の炭化物生成元
素量が比較的多いため、１次炭化物が多くなり、耐摩耗
性は優れているが、耐Ｗｆ撃性の面で不足していた。

逆に特公昭５５〜４９１４８号に開示された材料は、炭
化物生成元素量が少量のために耐衝撃性に優れているが
、耐摩耗性に劣るなどの問題点がある。

一方、特開昭６１〜２１３３４８号には、Ｓｉｉを低く
することによって肋骨状共晶炭化物の生成を低減もしく
は阻止することが可能で、その結果１次炭化物景が減少
し、１次炭化物の平均粒径も小さくなり、高温強度およ
び靭性が向上したことを開示しているが、合金工具鋼の
観点からはＳｉ以外の基本元素（Ｃ，Ｍｎ、Ｃｒ、Ｗｌ
Ｍｏ、Ｖなど）については複数の従来鋼種の規定範囲を
最大公約数的に枠決めし、その他の元素についても従来
技術を集大成したもので圧造工具としては耐衝撃性が不
十分である。

本発明は、１次炭化物をできるだけ低く抑え、基地の機
械的性質を改善するために。

（１）耐熱温度を向上させる（高速摩耗領域における耐
摩耗性の改善）。

（２）結晶粒を微細化する（耐衝撃性の向上）。

等について追及した結果、圧造工具として優れた耐摩耗
性、耐衝撃性を兼ね備えた低合金高速度工具鋼を見出す
に至り、その適正組成および製造方法を提供するもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は１重量％で、ｃ　ｏ、５ｏ〜０．７０％、Ｓｉ
０．０５〜０，２５％、　Ｍｎ　０．６０％以下、　Ｃ
ｒ　３．０−５．０％、Ｖｏ、５〜１．８％、Ｎｂ　０
．１〜１．０％、およびＷ　０．１〜５．０％。

Ｍｏ　１．５〜４．０％の１種または２種（ただしＷ　
＋　２　Ｍ　。

３．０〜８．０％）を含み、残部Ｆｅおよび不純物元素
からなることを特徴とする低合金高速度工具鋼である。

さらに望ましくはＧｏ　０．５〜５．０％を含み、さら
に望ましくは鋼塊を熱間加工する前後いずれかの段階に
おいて、１１５０〜１１９０℃で２〜４０時間加熱保持
する高温拡散処理（以下ソーキングと記す）を行なう。

次に本発明による低合金高速度工具鋼の成分範囲の限定
理由について説明する。

ｃ　：　ｏ、ｓｏ〜０．７０％ＣはＷ、Ｍｏ、Ｖ等、炭化物形成元素と結合して硬い複
炭化物を生成し、また一部マトリックス中に固溶してマ
ルテンサイト基地の硬さを高め。

耐摩耗性を改善するのに有効な元素である。このような
効果を得るためには最低０．５％が必要である。

しかし、多すぎるとマトリックスの靭性を極端に低下さ
せ、耐衝撃性が悪くなるため上限を０．７％とした。

Ｓｉ：０．０５〜０．２５％本発明では、耐衝撃性および耐摩耗性を改善するために
、ＳＬ添加量を低くしたことを特徴とする。ＳＬ添加量
を低くすることにより、マトリックスの靭性が著しく改
善され、また高温強度が改善されるため、高速摩耗領域
での耐摩耗性が向上する。さらに、焼なまし硬さが低下
し、コールドホビング性が向上する。このような効果を
得るためには、Ｓｉ量が０．２５％以下で発揮される。

しかし、Ｓｉは脱酸剤として通常添加するため下限を０
．０５％とした。

Ｍｎ：０．６０％以下Ｍｎは、通常脱酸剤として添加されるため上限を０．６
０％とした。

Ｃｒ　：　３．０−５．０％Ｃｒは焼入性を良好にし、熱処理後工具鋼に必要な硬さ
および耐摩耗性を向上させる。このような効果を得るた
めには、３．０％以上の含有が必要である。しかし、Ｃ
ｒ含有量が多くなりすぎると、マルテンサイト組織を粗
大化させるので、マトリックスの靭性が低下する。特に
、炭化物の縞状偏析部のマトリックスに偏析し易く、縞
状偏析部の靭性を著しく低下させる弊害がある。このた
め上限を５．０％とした。

Ｗ　＋　２Ｍｏ　：　３．０〜８．０％ＷおよびＭｏは
、Ｃと結合して硬い複炭化物を形成し、耐摩耗性を高め
、さらに焼入れによって基地中に固溶して基地の焼もど
し硬さおよび耐熱性を高める作用がある。これらの効果
を得るためには、ｗ　ｏ、ｔ−ｓ、ｏ％、Ｍｏ　１．５
〜４．０％の範囲でＷ＋２ＭＯ量が３．０％以上添加す
る必要がある。しかし、Ｗ　＋　２　Ｍ　ｏ　Ｑが８．
０％を越えると材料が高価になるばかりでなく、複炭化
物の縞状偏析幅が増大し靭性が低下するのみならず、炭
化物量が多くなるため、Ｓｉ量低下によるマトリックス
の機械的性質の改善の効果が小さくなるので、その範囲
を３．０〜８．０％とした。なお、本発明では等量（原
子パーセントで）のＷとＭｏはほぼ等価の作用を有して
いる。

Ｖ　：　０．Ｓ〜１．８％ ■は炭素と結合し極めて硬い複炭化物を形成し耐摩耗性
を高めるが、添加量が多すぎると、粗大な炭化物（ＭＣ
型）を形成し靭性を阻害する。靭性と耐摩耗性のバラン
スから有効なＶの範囲を０．５〜１．８％とした。

Ｎｂ　：　０．１〜１．０％ＮｂはＶと同様、炭素と結合し極めて硬いＭＣ型炭化物
を形成し、耐摩耗性を向上させる。さらにＮｂは焼入時
の結晶粒成長を抑え結晶粒を微細化し、靭性の改善に効
果がある。これらの特性を得るためには最低０．１％が
必要であり、１．０％を越えるとＭＣ型炭化物が縞状に
偏析して靭性を阻害するために上限を１．０％とした。

Ｃｏ：０．５〜５．０％Ｇｏはマトリックスに固溶し、マトリックスの耐熱性１
強度を高め、耐摩耗性を改善する。これらの効果を得る
ためには０．５％以上の含有が必要である。しかし、Ｇ
ｏが高価な元素であることから上限を５．０％以下とし
た。

本発明鋼の製造に当っては１ｗＩ塊を熱間加工する０「
後いずれかの段階において、１１５０〜１１９０℃で２
〜４０時間ソーキング処理を行なう６ソーキングを行な
うことにより、非平衡炭化物は熱的に安定な平衡炭化物
となり、炭化物の形状もしだいに球状化する。また、炭
化物の縞状偏析部のマトリックスに偏析している元素を
均質、拡散化し、熱間加工と絡めて実施することにより
、炭化物の縞状偏析の軽減に極めて効果がある。ソーキ
ング温度は、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℃とした。１１
９０℃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１１９０℃とした。また保持時間が２時
間未満では、ソーキングの効果が不十分であり、４０時
間を趙えるとスケールの発生による損失やエネルギーコ
スト高など経済的な理由がらその範囲を２〜４０時間と
した。

〔実施例〕

次に実施例により本発明の詳細な説明する。

溶解炉にて第１表に示す化学成分の材料を溶製したのち
造塊してインゴットを得た６次にこのインゴットを１１
７０℃で１０時間のソーキングを行なった後、鍛造し、
次いで焼なましを行なって供試材とした。また同時にソ
ーキングを行なわないで鍛造したものも比較に供した。

各供試材は、１１５０℃焼入れ一り６０℃焼もどしの熱
処理を行ない、シャルピーｒ＃撃試験、大館式迅速摩耗
試験を行なった。

この結果を第２表に示す。

第２表 ※１　：　１０ｍｍＲノツチシャルピー衝撃試験片×２
：大越式Ｊ９耗試験条件は。

相手材：　ＳＣＭ４１５　　摩擦速度：　２．８６ｍ／
５ｅｅＪ９ｅ擦距離：　４００ｍ第１表および第２表に示すように、化学成分上本発明の
範囲を満足するものは、この範囲を満足しないもの（比
較鋼）に比べて、シャルピー衝撃値が大きくかつ比摩耗
量も少ない。また鍛造前にソーキングを行なったものは
、ソーキングを行なわないものに比ベシャルピー衝撃値
が大きく耐衝撃性が優れている。

Ｎｏ、１４〜Ｎｏ、２２は従来鋼種であるが、本発明鋼
は従来鋼種と比較してみても、耐衝撃性が優れかつ耐摩
耗性も優れている。

Ｎｏ、１７〜Ｎｏ、２２はＮｂの代りにＴａ、　　Ｚｒ
、　Ｈｆ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙを添加したものであるが、シ
ャルピー衝撃値がやや小さく耐衝撃性の面で本発明鋼に
比べ劣っている。

〔発明の効果〕

本発明は、従来の圧造工具鋼よりも、耐衝撃性および耐
摩耗性が優れており、圧造工具に要求される性質を十分
に満足し、圧造工具分野において広く利用され得る。

出願人　日立金属株式会社　′−）＼、

Claims

【特許請求の範囲】１　重量％で、Ｃ０．５０〜０．７０％、Ｓｉ０．０５
〜０．２５％、Ｍｎ０．６０％以下、Ｃｒ３．０〜５．
０％、Ｖ０．５〜１．８％、Ｎｂ０．１〜１．０％、お
よびＷ０．１〜５．０％、Ｍｏ１．５〜４．０％の１種
または２種（ただしＷ＋２Ｍｏ３．０〜８．０％）を含
み、残部Ｆｅおよび不純物元素からなることを特徴とす
る低合金高速度工具鋼。２　重量％で、Ｃ０．５０〜０．７０％、Ｓｉ０．０５
〜０．２５％、Ｍｎ０．６０％以下、Ｃｒ３．０〜５．
０％、Ｖ０．５〜１．８％、Ｎｂ０．１〜１．０％、Ｃ
ｏ０．５〜５．０％、およびＷ０．１〜５．０％、Ｍｏ
１．５〜４．０％の１種または２種（ただしＷ＋２Ｍｏ
３．０〜８．０％）を含み、残部Ｆｅおよび不純物元素
からなることを特徴とする低合金高速度工具鋼。３　重量％で、Ｃ０．５０〜０．７０％、Ｓｉ０．０５
〜０．２５％、Ｍｎ０．６０％以下、Ｃｒ３．０〜５．
０％、Ｖ０．５〜１．８％、Ｎｂ０．１〜１．０％、お
よびＷ０．１〜５．０％、Ｍｏ１．５〜４．０％の１種
または２種（ただしＷ＋２Ｍｏ３．０〜８．０％）を含
み、残部Ｆｅおよび不純物元素からなる鋼の製造工程で
鋼塊を熱間加工する前後いずれかの段階において、１１
５０〜１１９０℃で２〜４０時間加熱保持する高温拡散
処理を行なうことを特徴とする低合金高速度工具鋼の製
造方法。４　重量％で、Ｃ０．５０〜０．７０％、Ｓｉ０．０５
〜０．２５％、Ｍｎ０．６０％以下、Ｃｒ３．０〜５．
０％、Ｖ０．５〜１．８％、Ｎｂ０．１〜１．０％、Ｃ
ｏ０．５〜５．０％、およびＷ０．１〜５．０％、Ｍｏ
１．５〜４．０％の１種または２種（ただしＷ＋２Ｍｏ
３．０〜８．０％）を含み、残部Ｆｅおよび不純物元素
からなる特許請求の範囲第３項に記載の低合金高速度工
具鋼の製造方法。