JPH01268846A - 熱間プレス工具用鋼 - Google Patents

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） 連続鋳造法によって様々なサイズの鋼片を製造するため
に、鋼片のサイズに対応して連続鋳造用鋳型をそれぞれ
備えることは、その鋳型を交換することによる生産性の
低下という問題があるので、鋳型のサイズをいくつかに
集約できることが望まれていた。

このため連続鋳造後の熱間スラブに幅方向の挟圧を、加
圧工具（以下金敷という）を用いて金敷に対する熱間ス
ラブの相対的な送りごとに反復して加え、スラブの先端
から後端までを鋼片サイズに対応して幅殺しする連続幅
プレスが開発された。

この連続幅プレスに用いられる金敷は熱応力が加わるた
めに熱疲労による割れが生じがちで、金敷の交換による
生産性の低下を防止するために、耐熱疲労特性の高い金
敷が望まれる。

この発明は、熱間ブレス工具、例えば上述した金敷に有
利に適合する鋼を提案しようとするものである。

（従来の技術） プレス型、鍛造型などに用いられる熱間金型用鋼は、切
削工具用、耐衝撃工具用及び冷間合型用などとともにＪ
ＩＳ　Ｇ４４０４に規格があるほか、同用途の熱間工具
用鋼に関し、特公昭５４−３８５７０号公報に開示があ
る。

（発明が解決しようとする課題） これらの鋼は、通常の熱間加工には十分な耐性を示すが
、連続幅プレス用の金敷としての適合性は不十分である
。

すなわち連続幅プレス用金敷は大型で、１２００℃以上
の熱間スラブの幅殺しに連続的に使用されるため、熱間
圧延ロールに比べて金敷内部の奥深くまで高温になり、
冷却時に過大な熱応力が発生し：熱疲労による割れが生
じやすいところに問題を残していた。

そこでこの発明の目的は、連続幅プレスなどにおける厳
しい条件下で使用される熱間プレス工具に有利に適合す
る耐熱疲労特性の高い鋼を提供することにある。

（課題を解決するための手段） この発明は、Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ鋼を基本成分とし、これら
にＳｉＳＭｎ、　Ｎを組み合わせた、例えば連続幅プレ
スに適合するマルテンサイト型熱間金型用鋼で：［ｒ、
　３ｉの含有で耐酸化性を向上して表面酸化スケールの
発生を少なくすること、及びＳ＋、Ｍｏ、Ｖの含有で変
態点を上昇し、かつＣｒ当量の上限を制限して高Ｃｒ鋼
に特有のδ−フェライトの出現を防止することにより耐
熱疲労特性を向上して熱疲労による金敷などの熱間ブレ
ス工具の割れを防止したものである。

またこの発明は、上述の成分に加えてＡｌ、ＲＥＭのう
ち１種又は２種を含有させて耐酸化性を向上し、耐熱疲
労特性をさらに向上させたものである。

すなわちこの発明は Ｃ：０．０５〜０．３５ｗｔ％（以下単に％で示す）Ｓ
ｉ　：　０．８０〜２．５％、 Ｍｎ　：　０．１０〜２．０％、 Ｃｒ　：　７．０　〜１３．０％、 Ｍｏ　：　０．５０〜３．０％、 Ｖ：０．１０〜０．６０％及び Ｎ　：　０．００５〜０，１０％ を含有し、かつ下記に示すＣｒ当量が１６以下と満足し
、残部は鉄及び不可避的不純物よりなる熱間プレス工具
用鋼（第１発明）である。

記 Ｃｒ当量＝Ｃｒ＋６Ｓｉ　＋４Ｍｏ　＋１１Ｖ−４０Ｃ
−２Ｍｎ−３０Ｎ（ｗｔ％） またこの発明は、 Ｃ：　０．０５〜０．３５％、 Ｓｉ　：　０．８０〜２．５％、 Ｍｎ　：　０．１０〜２．０％、 Ｃｒ　：　７．０　〜１３．０％、 Ｍｏ　：　０．５０〜３．０％、 Ｖ：０．１０〜０．６０％、 Ｎ　：　０．００５〜０．１０％ を含み、さらに Ａｌ　　：０．００５〜０．５　　％、ＲＥＭ　：　０
．００５〜０．０２％ のうち１種又は２種を含有し、かつ下記に示すＣｒ当量
が１６以下を満足し、残部は鉄及び不可避的不純物より
なる熱間プレス工具用鋼（第２発明）である。

記 Ｃｒ当ｆｉ＝ｃｒ＋６ｓｉ　＋４Ｍｏ　＋１１Ｖ＋１２
＾１−１−４０Ｃ−２−３０Ｎ（ｗｔ％） この発明の対象とする金敷は、単純な熱応力だけでなく
、高温においてスラブとの接触面が機械的応力を受ける
。このため酸化層に部分的な割れが発生し、選択酸化お
よび熱疲労割れの起点となり耐熱疲労特性を劣化させる
。

この問題を解決するため、種々の組成になる鋼を酸化雰
囲気中（大気中）にて試験温度７５０℃、歪振幅０．７
％の高温疲労試験を実施し、亀裂の発生進展を調べた。

その結果について第１図に示す。

同図から明らかなように、Ｃｒ、　Ｓｉさらに加えて＾
１．ＲＥＭの含有が亀裂進展に対して有効であることが
わかった。

またこの発明の対象とする金敷は、熱疲労が問題となる
ため、応力集中源となるようなδ−フェライトの存在は
有害であり、かつδ−フェライトは、金敷の強度を増加
させるものの脆く、じん性が劣化するためにδ−フェラ
イトの生成を防止する必要がある。

（作　用） この発明に従う鋼の各化学成分範囲の限定理由について
述べる。

Ｃ：０．０５〜０．３５％ Ｃは焼入性を向上し、焼入れ焼もどし硬さ及び高温硬さ
を維持するのに必要である。またＣｒ５Ｍ。

およびＶと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性、焼もど
し軟化抵抗を向上させる。さらにオーステナイト形成成
分としてδ−フェライトの出現防止に必要な成分である
が、多量に含有するとじん性を劣化させ、変態点の低下
を招くので上限を０．３５％とし、一方少量では硬さ、
耐摩耗性が不足するとともにδ−フェライトの出現をも
たらすので下限を０．０５％とした。

Ｓｉ　：　０．８０〜２．０％ Ｓｉは、耐酸化性の維持及び変態点の上昇のために含有
させるが、多量の含有はじん性の劣化を招くので２．０
％以下とし、逆に少量では効果がないので０．８０％以
上とした。

Ｍｎ　：　０．１０〜２．０％ Ｍｎは焼入れ性の向上、δ−フェライトの生成防止のた
めに必要であるが、多すぎると変態点を低下させるので
上限を２．０％とし、一方少なすぎると効果がないので
０．１０％以上とした。

Ｃｒ　ニア、　Ｏ〜１３．０％ Ｃｒは、炭窒化物を形成して基地中に分散して耐摩耗性
を向上させる。また一部は固溶し焼入れ性を向上させて
焼入れ焼もどし硬さ、高温強さを向上させる。さらに耐
高温酸化特性の向上、変態点の上昇に有効な成分である
が、７．０％に満たないとその効果に乏しく、一方１３
．０％を超えるとδ−フェライトが出現して耐熱疲労特
性が低下するため７．０〜１３．０％の範囲とした。

Ｍｏ　：０．５０〜３．０％ Ｍｏは、基地に固溶して焼入れ性を向上させるとともに
Ｃと結合して硬い炭化物を形成し、基地中に分散析出し
て耐摩耗性を向上させる。また焼もどし軟化抵抗及び高
温強さを増加させ、変態点を上昇させる。しかし含有量
が３．０％を超えるとじん性が劣化し、一方０．５％に
満たないと十分な効果が得られないので０．５〜３．０
％の範囲とした。

Ｖ：０．１０〜０．６０％ ■は、微細炭窒化物を析出させ焼もどし軟化抵抗、高温
強さを向上させ、また変態点を上昇させる。しかし多す
ぎると粗大な炭化物を形成してじん性を低下させ、一方
少なすぎると効果が得られないので０．１０〜０．６０
％の範囲に限定した。

Ｎ：０．００５〜０．１０％ Ｎは、高温強さの向上とδ−フェライト生成防止のため
に０．００５％以上含有させるが、０．１０％を超える
とじん性が著しく劣化するため上限を０．１０％とした
。

第２発明ではＡｔ　：　０．００５〜０．２％　、ＲＢ
Ｍ　：０、００５〜０．０２％のうち１種又は２種を含
有させる。

Ａ＋は、結晶粒微細化効果によりじん性を向上させ、さ
らに耐酸化性を向上させる成分である。そのためには０
．００５％以上の含有を必要とするが、０．２０％を超
えると粗大なＡｌＮを形成し易く、じん性を劣化させる
ために上限を０．２０％とした。

Ｌａ、　Ｃｅを主とした希土類元素（ＲＥＭ　）は、耐
酸化性を向上させる成分であり、そのためには０．００
５％以上の含有を必要とするが、０．０２％を超えると
じん性が劣化するため上限を０．０２％とした。

第１発明、第２発明の成分系においては次に示すＣｒ当
量を１６以下にすることが必要である。

Ｃｒ当量＝Ｃｒ＋６Ｓｉ　＋４Ｍｏ　＋１１Ｖ＋１２Ａ
ｌ−４０Ｃ−２Ｍｎ　−３０Ｎ　　（％） Ｃｒ当量は、δ−フェライトの生成をよく表現する。第
２図に組成を変えてＣｒ当量を種々変化させ、Ｃｒ当量
がδ−フェライト量に及ぼす効果について調べた結果を
示す。同図から、Ｃｒ当量が１６を超えるとδ−フェラ
イトは生成していて、δ−フェライトの生成はＣｒ当量
を１６以下とすることにより防止できることがわかる°
。従ってＣｒ当量の上限を１６とした。

なお、この発明にしたがう鋼は、転炉又は電気炉で溶製
し、次いで造塊又は連続鋳造により鋼塊又はスラブを製
造し、鍛造又は圧延後、焼ならし−焼もどし一焼入れ一
焼もどしを含む熱処理を施し、その後機械加工により所
定の形状に加工し、実機使用に供することができる。

なお、焼ならし一焼もどしは組成、形状によっては省略
することができる。

（実施例） 表１に示す各成分組成になる鋼を転炉にて溶製し、造塊
後４５０　ｍｍ角の形状に鍛造し、１０００℃×１０ｈ
焼ならし、７５０℃×１５ｈ焼もどし後荒機械加工を実
施した後、１０４０℃×１０ｈ油冷の焼入れ、６３０℃
×１２ｈ空冷の焼もどしの熱処理を施した後、所定の寸
法の金敷に仕上げ、実機試験に供した。実機試験におけ
る割れ深さを表１に併記した。

（発明の効果） この発明によれば、従来の熱間金型用鋼に不足していた
耐熱疲労特性の向上を達成でき、したがって熱間スラブ
の連続幅プレスなどに有利に適合するプレス工具の提供
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高温疲労試験における繰り返し数と亀裂長さ
との関係を示すグラフ、 第２図は、Ｃｒ当量とδ−フェライト量との関係を示す
グラフである。 第１図 線板し佐（回）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｃ：０．０５〜０．３５ｗｔ％、 Ｓｉ：０．８０〜２．５ｗｔ％、 Ｍｎ：０．１０〜２．０ｗｔ％、 Ｃｒ：７．０〜１３．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．５０〜３．０ｗｔ％、 Ｖ：０．１０〜０．６０ｗｔ％及び Ｎ：０．００５〜０．１０ｗｔ％ を含有し、かつ下記に示すＣｒ当量が１６以下を満足し
   、残部は鉄及び不可避的不純物よりなる熱間プレス工具
   用鋼。 記 Ｃｒ当量＝Ｃｒ＋６Ｓｉ＋４Ｍｏ＋１１Ｖ−４０Ｃ−２
   Ｍｎ−３０Ｎ（ｗｔ％） ２、Ｃ：０．０５〜０．３５ｗｔ％、 Ｓｉ：０．８０〜２．５ｗｔ％、 Ｍｎ：０．１０〜２．０ｗｔ％、 Ｃｒ：７．０〜１３．０ｗｔ％、 Ｍｏ：０．５０〜３．０ｗｔ％、 Ｖ：０．１０〜０．６０ｗｔ％、 Ｎ：０．００５〜０．１０ｗｔ％ を含み、さらに Ａｌ：０．００５〜０．５ｗｔ％、 ＲＥＭ：０．００５〜０．０２ｗｔ％ のうち１種又は２種を含有し、かつ下記に示すＣｒ当量
   が１６以下を満足し、残部は鉄及び不可避的不純物より
   なる熱間プレス工具用鋼。 記 Ｃｒ当量＝Ｃｒ＋６Ｓｉ＋４Ｍｏ＋１１Ｖ＋１２Ａｌ−
   ４０Ｃ−２Ｍｎ−３０Ｎ（ｗｔ％）