JPH01176054A

JPH01176054A - 冷間工具鋼

Info

Publication number: JPH01176054A
Application number: JP33462687A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kaede; 楓　博; Kikuo Sudo; 須藤　喜久雄; Tetsumi Ogawa; 小川　哲己
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-07-12

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］本発明は冷間加工用のダイスおよびポンチ、抜型、成形
型に用いられる常用硬さ、靭性、耐摩耗性に優れた冷間
工具鋼に関する。

［従来の技術］従来、冷間加工用のダイスおよびポンチ、抜型、成形型
には５ＫＤＩＩ等の合金工具鋼が使用されている。５Ｋ
ＤＩＩはＣおよびＣｒの含有量が高てため炭化物量は工
具鋼中最も多く、耐摩耗性が優れている。また、ＳＫＤ
系は熱間強度も重要視されるため焼入、焼もどしによっ
て２次硬化を生ずるようにＣｒ、　Ｗ　、　Ｖ　、　Ｍ
ｏ等の合金元素を多量に添加している。

このように５ＫＤ１１は耐摩耗性に優れているが、反面
Ｃ，Ｃｒｆｉが高いため巨大炭化物が存在し、機械加工
性および靭性が劣り、しかもＨＲＣ６０以上の硬さがな
かなか出ない、しかるに、近年冷間金型は高速化、高荷
重化とその使用条件が厳しくなってきており、５ＫＤＩ
Ｉでは対処しきれず使用時の割れ、欠けを生じ易いとい
う問題点がある。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は冷間加工用のダイスおよびポンチ、抜型、成形
型に用いられる５ＫＤＩＩの前記のごとき問題点を解決
すべくなされたもので、５２０℃程度という高温焼もど
しにより高硬度、高靭性を得ると共に耐摩耗性を改善し
た冷間工具鋼を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］発明者等はＳＫＤ系の合金工具鋼において、高温焼もど
しによって高硬度および高靭性を得るために各元素の作
用について鋭意研究を重ねた。その結果、Ｓｉを増加す
ることにより硬くて微細な素地を得、その中に微細なＭ
ｏ炭化物およびＣｒを均一に存在させることによって高
硬度および高靭性を得て本発明を完成した。

本発明の冷間工具鋼は第１発明として重旦比にしてＣ；
０．７〜１．５％、Ｓ　ｉ；０．７〜２．０％、Ｍｎ；
０　、１〜２．０％、Ｃｒニア、Ｏ〜１１．０％、Ｍｏ
；１．３〜３．０％を含有し、残部がＦｅならびに不純
物元素からなることを要旨とする。第２発明は第１発明
にさらにＮｉ；１．５％以下を含有し、第３発明は第１
発明にさらにＣｏ；０．５％以下、Ｚｒ；０．５％以下
、Ｔｉ；０．５％以下、Ｎｂ、０．５％以下、Ｗ、０．
５％以下のうち１ｆｆｆｉないし２種以上を含有し、第
４発明は第１発明にさらにＮｉ；１゜５％以下と、Ｃｏ
；０．５％以下、Ｚｒ；０．５％以下、Ｔｉ；０．５％
以下、Ｎｂ、０．５％以下、Ｗ、０．５％以下のうち１
ｆ！ｌないし２ｆ！ｌ以上を含有し、残部がＦｅならび
に不純物元素からなることを要旨とする。

［作用コ本発明の冷間工具鋼は高温焼もどしにより、硬くて微細
な結晶の素地に硬い炭化物を微細かつ均一に析出させる
ことにより、高硬度および高靭性を得ている。そのため
、Ｓｉを増加することにより硬くて微細な素地を得、そ
の中に徹細なＭｏ炭化物およびＣｒを均一に存在させて
いる。

従来鋼においてはＭｏ量だけを増量添加しても硬さはそ
れ（Ｉど上がらながったが、本発明ではＳｉ量の増加に
伴い、Ｓｉ系介在物を生じ結晶粒の成長を妨げ、結晶粒
が微細化され硬さ、靭性共に向上する。また、析出した
Ｍｏ炭化物はｖＩＬ細がっ均一なため、耐ｒ！！Ｉ靴性
も同時に向上する。

高温焼もどしにおいて、ＣｒはＣｒ炭化物の凝集を起こ
しやすいため、微細かつ均一な組織を得るために、Ｃｒ
Ｊｉを減らし素地中に固溶しているＣｒを媒介として、
炭化物がＷｆｆｉするのを防止している。

硬度および靭性について従来からＭｏの効果は知られて
いたが、本発明においては、Ｍｏの増量だけではあまり
顕著な効果が得られないことから、Ｓｉ含有量を増量添
加することによりＭｏ添加の効果を増大することができ
、Ｍｏ１．３％以上、Ｓｉ０．７％以上添加することに
より、従来鋼の５ＫＤｌｌに比べて２〜３倍の靭性とＨ
ａＣ６２以上の硬さを得ることができる。

次に本発明の冷間工具鋼の化学成分限定理由について説
明する。

Ｃ，０，７〜１．５％Ｃは基地に固溶し、あるいは高温焼もどしによりＣｒ、
Ｍｏ等と炭化物を生成し、十分な硬さと耐摩耗性を得る
ために必要な元素であり、前記効果を得るためには０．
７％以上の添加が必要である。

しかし、添加量が１．５％を越えると靭性が低下するの
で、上限を１．５％とした。

Ｓ　ｉ；０．７０〜２．００％Ｓｉは０．７％以上を添加すると素地の結晶粒を微細化
する。また、基地に固溶し基地を強化するとともに焼も
どし軟化抵抗性を増し、靭性を高め、硬さを増す、しか
し、２．００％を越えて添加すると、却って結晶粒が粗
大化してしまうため、靭性を低下させ、また焼なまし硬
さを増し機械加工性を低下するので、上限を２．００％
とした。

Ｍｎ：０．１０〜２．００％Ｍｎは製鋼時の脱酸のために添加され、かつ焼入性を向
上させるために必要な元素である。ｊｎ入性を向上させ
るためには０．１％以上の添加が必要である。しかし、
２．０％を越えて添加しても、その効果の向上が少なく
、却って焼入硬さ、被剛性、靭性を低下させるため、上
限を２．００％とした。

Ｃｒ；７．００〜１１．００％Ｃｒは焼入性を増し、かつ硬さを確保するために添加さ
れ、さらに耐摩耗性を向上し、基地に固溶し基地を強化
するとともにＣ「炭化物をつくり耐摩耗性を向上させる
。前記効果を得るためには７．００％以上の添加が必要
である。しかし、１１．００％を越えて添加すると靭性
、被剛性を低下させ、さらに巨大炭化物が生成し易くな
るので、上限を１１．００％とした。

Ｍａｉｌ　、３０〜３．００％Ｍｏは炭化物生成能力が強く耐摩耗性を向上させ、また
焼入性および焼もどし軟化抵抗を高める。

前記効果を得るためには１．３０％以上の添加が必要で
ある。しかし、３．００％を越えて添加しても効果は顕
著でなくなり、却って靭性および被剛性を低下させ経済
的でなくなるので、上限を３゜００％とした。

Ｎｉ；１．５０％以下Ｎｉは焼入性を良くするとともに靭性を向上させる。し
かし、１．５０％を越えて添加すると被削性が低下する
ため、上限を１．５０％とした。

ＣＯ：０．５％以下、Ｚｒ；０．５％以下、Ｔｉ；０．
５％以下、Ｎｂ；０．５％以下、Ｗｈ０．５％以下のう
ちＩＮないし２ＰＩＩ以上これらはすべて靭性を高めるために必要な元素である。

しかし、０．５０％を越えて添加すると、被削性が低下
し、また経済的にも不利となるため上限を０．５０％と
した。

［実施例］本発明の実施例について比較例および従来例と比較して
説明し、本発明の特徴を明らかにする。

第１表はこれら供試鋼の化学成分を示すものである。第
１表においてＡ−１１１は第１発明鋼、Ｈ〜Ｊは第２発
明鋼、Ｅ〜Ｇ鋼および！く〜Ｎ鋼は第３発明鋼、Ｏ〜Ｑ
鋼は第４発明鋼である。ＲｆＩ４は５ＫＤＩＩに相当す
る従来鋼、Ｓ鋼はＩＣ−１０Ｃｒ　−Ｉ　Ｍｏ　−０，
７Ｎ　ｉ　−０，２Ｖ鋼である従来鋼である。また、Ｔ
鋼はＳｉ含有量が本発明鋼よりも低い比較鋼、Ｕ鋼はＭ
ｏ含有旦が本発明鋼よりも低い比較鋼である。

（以下余白）第１表に示した供試鋼に、ついて、第２表に示す温度で
焼入れ焼もどしを行い、ロックウェル硬さ（）ｌ輿ｃ）
を測定した０次いで１０Ｒ−深さ２醜輸のノツチを入れ
た衝撃試験用の試験片および抗折試験片を作製し、シャ
ルピー衝撃値および曲げ抗折力を測定した。また、耐摩
耗性については大違式摩耗試験機を用い、定常摩耗状態
における摩擦距離１．摩擦荷重Ｐ、摩耗体積■を測定し
、比摩耗ｆｉ−Ｖ／Ｐ　−１を算出した。さらに、焼な
まし後の硬さおよび残留応力を測定し、結果を第２表に
併せて示した。

（以下余白）第２表から明らかなように、５２０℃程度という高温焼
もどしによって、焼もどし硬さは、従来鋼および比較鋼
が５７，９〜５９．８であるのに対し、本発明鋼は総て
６２以上であって、本発明鋼が高硬度をしめすことが確
認された。また、シャルピー衝撃値についても、従来鋼
および比較鋼が２．２〜３　、０　ｋｇｍ／　ｃｍ”で
あるのに、本発明鋼では４．０〜６゜２　ｋｇｍ／　ｃ
＋＊”であって、従来鋼および比較鋼の２〜３倍の値が
得られた。耐摩耗性は従来鋼および比較鋼が２．０〜２
．５Ｘ１０−−論３／ｌｔｇ４−であるのに対し、本発
明鋼は１．３〜１．７ＸＩＱ　−’Ｉ３７　ｋｇｆ−で
あって、本発明鋼が優れた耐摩耗性を示すことが明らか
となった０曲げ抗折力については、従来鋼および比較鋼
の３２２〜４３７ｋｇ／ｍｓ”に対して、本発明鋼は４
５１〜４８６　ｋｇ／輸鴎３を示し、曲げ抗折力におい
ても優れた値を示した。

第１図は本実施例における、ＭＯおよびＳｉ含有量と５
２０℃焼もどし硬さとの関係を示す図である。第１図に
おいて、１％Ｍｏを含有する従来鋼および比較鋼をプロ
ットした曲線ａは、Ｓｉ％増加によって硬さが僅かに増
加するに過ぎない、これに対して１．３％以上２％前後
ののＭｏを含有する本発明鋼をプロットした曲線すは、
０．７％以上のＳｉの添加により、硬度が顕著に増加す
ることが明らかとなっている。

また、本発明鋼と従来鋼５ＫＤＩＩの金属組織を顕微鏡
で観察した結果、従来鋼は巨大炭化物が存在するのに対
し、本発明鋼では微細な炭化物が均一に分散しており、
本発明鋼が高硬度、高靭性を示すことが確認できた。

［発明の効果］本発明の冷間工具鋼は以上説明したように、従来の合金
工具鋼である５ＫＤＩＩが巨大炭化物を生成し、かつ硬
さが不十分でさらに靭性に欠ける点を改善すべくなされ
たものであって、Ｓｉを増加することにより硬くて微細
な素地を得、その中に微細なＭｏ炭化物およびＣ「を均
一に存在させたものであって、本発明鋼は高温焼もどし
により、硬さＩ（ＩＣ６２以上の高硬度とし、シャルピ
ー街撃値は従来鋼の５ＫＤＩＩの２〜３倍の高靭性を得
、さらに曲げ抗折力、耐摩耗性についても従来鋼よりも
優れた値を示す等の卓越した効果があり、冷間鍛造用の
ダイスおよびポンチ、抜き型、成形型として有用な冷間
工具鋼である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭｏおよびＳｉ含有量と５２０℃焼もどし硬さ
Ｈ＊Ｃの関係を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量比にしてＣ；０．７〜１．５％、Ｓｉ；０．
７〜２．０％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃｒ；７．０
〜１１．０％、Ｍｏ；１．３〜３．０％を含有し、残部
がＦｅならびに不純物元素からなることを特徴とする冷
間工具鋼。
（２）重量比にしてＣ；０．７〜１．５％、Ｓｉ；０．
７〜２．０％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃｒ；７．０
〜１１．０％、Ｍｏ；１．３〜３．０％を含有し、さら
にＮｉ；１．５％以下を含有させ、残部がＦｅならびに
不純物元素からなることを特徴とする冷間工具鋼。
（３）重量比にしてＣ；０．７〜１．５％、Ｓｉ；０．
７〜２．０％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃｒ；７．０
〜１１．０％、Ｍｏ；１．３〜３．０％を含有し、さら
にＣｏ；０．５％以下、Ｚｒ；０．５％以下、Ｔｉ；０
．５％以下、Ｎｂ；０．５％以下、Ｗ；０．５％以下の
うち１種ないし２種以上を含有し、残部がＦｅならびに
不純物元素からなることを特徴とする冷間工具鋼。
（４）重量比にしてＣ；０．７〜１．５％、Ｓｉ；０．
７〜２．０％、Ｍｎ；０．１〜２．０％、Ｃｒ；７．０
〜１１．０％、Ｍｏ；１．３〜３．０％を含有し、さら
にＮｉ；１．５％以下と、Ｃｏ；０．５％以下、Ｚｒ；
０．５％以下、Ｔｉ；０．５％以下、Ｎｂ；０．５％以
下、Ｗ；０．５％以下のうち１種ないし２種以上を含有
し、残部がＦｅならびに不純物元素からなることを特徴
とする冷間工具鋼。