JPH0253505B2 - - Google Patents
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- JPH0253505B2 JPH0253505B2 JP503682A JP503682A JPH0253505B2 JP H0253505 B2 JPH0253505 B2 JP H0253505B2 JP 503682 A JP503682 A JP 503682A JP 503682 A JP503682 A JP 503682A JP H0253505 B2 JPH0253505 B2 JP H0253505B2
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
本願発明は性能の良好な熱間工具鋼に関し、さ
らに詳しくは高温での耐摩耗性にとくにすぐれ、
かつ十分な靭性を有し、高温でのクリープラプチ
ヤー特性がすこぶる良好である熱間工具鋼に関す
るものである。 従来の熱間工具鋼にはJIS SKD61に代表され
る5Cr系熱間工具鋼、AISI H10の3Cr−3Mo系熱
間工具鋼、0.2C−3Ni−3Moに代表される析出硬
化化系熱間工具鋼があり用途に応じて使いわけら
れている。それらを熱処理状態で区分すると、前
2者系の熱間工具鋼は焼なまし状態で金型に粗加
工してその後焼入れ、焼もどしの調質を行つたの
ち精加工して型打ちに供されるのに対して、後者
の析出硬化系の熱間工具鋼は、あらかじめ調質し
た状態で金型加工が行なわれる、いわゆるプレハ
ードン鋼である。 これらの鋼の焼入れは熱間工具鋼として必要な
靭性と耐摩耗性を確保するためにいずれも油冷な
どにより出来るだけ早く冷却するのが一般的であ
り、そのため使用面あるいは性能面でさまざまな
制約があつた。すなわち、前2者の熱間工具鋼は
必要な耐摩耗性を確保するためHRC48前後に調質
するのが一般的であるが、これは切削加工が困難
な硬さであり、面下げ加工のときは、その都度焼
なまし−再調質をしなければならない。また、こ
の系統の熱間工具鋼は一般に600℃以上の高温焼
もどし処理がされるため、高温での軟化が早いこ
とと靭性も低いためワレのトラブルが生じやすい
という欠点がある。 一方、後者の析出硬化系熱間工具鋼は前2者系
の熱間工具鋼の欠点を改善したプレハードン鋼で
あるが、これにも一長一短があり用途が著しく制
限されている。すなわち、その硬化機構はMo2C
などの炭化物の析出によるものであるが、油焼入
れで切削加工可能な硬さHRC≦45とするためC
添加量は0.2%前後と低く限定される。したがつ
て、熱間工具鋼として必要な強度を確保するため
にMo、V、Wなど炭化物形成元素を多量に添加
しなければならないし、さらにまた焼もどしは
450℃以下の低温焼もどしに限定されるため熱処
理残留応力が高くて金型加工中ならびに型打初期
にワレが発生しやすいという欠点があつた。 最近の熱間鍛造業界の技術的進歩は著しく、鍛
造作業の自動化、高速化には目ざましいものがあ
り、それにともなつて長寿命が得られかつ信頼性
の高い熱間工具鋼のニーズが高まつてきたが、従
来の熱間工具鋼ではこのような新しい情勢に対処
できなくなりつつあり、それらに代る靭性と高温
での耐摩耗性にすぐれ、長寿命が得られる新しい
熱間工具鋼の開発が強く要望されている。 本願発明は上記要求に対処して、靭性と耐摩耗
性という相反する特性をともに改善するには未変
態の残留オーステナイトを活用するのが最も良適
な手段であるという全く新しい知見に基づいて本
願発明を完成した。 すなわち本願発明は、 (1) 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本
合金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜
5.0%の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:
0.01〜7.0%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜
0.5%、Nb:0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:
0.001〜0.500%とを含有し、残部が実質的にFe
からなり、未変態オーステナイトが体積率で8
%以上残留していることを特徴とする靭性およ
び高温でのクリープラプチヤー特性に優れた熱
間工具鋼。 (2) 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本
合金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜
5.0%の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:
0.01〜7.0%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜
0.5%、Nb:0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:
0.001〜0.500%とを含有し、さらにCu:3.0%
以下、Co:0.05〜4.0%、Ca:0.0005〜0.0100
%、B:0.0005〜0.0100%、希土類元素:
0.0005〜0.400%の1種以上を含有し、残部が
実質的にFeからなり、未変態オーステナイト
が体積率で8%以上残留していることを特徴と
する靭性および高温でのクリープラプチヤー特
性に優れた熱間工具鋼。 (3) 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本
合金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜
5.0%の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:
0.01〜7.0%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜
0.5%、Nb:0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:
0.001〜0.500%とを含有し、さらにS:0.03〜
0.40%、Se:0.01〜0.40%、Te:0.01〜0.40%、
Bi:0.02〜0.40%、Pb:0.03〜0.40%の1種以
上を含有し、残部が実質的にFeからなり、未
変態オーステナイトが体積率で8%以上残留し
ていることを特徴とする靭性および高温でのク
リープラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 (4) 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本
合金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜
5.0%の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:
0.01〜7.0%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜
0.5%、Nb:0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:
0.001〜0.500%とを含有し、さらにCu:3.0%
以下、Co:0.05〜4.0%、Ca:0.0005〜0.0100
%、B:0.0005〜0.0100%、希土類元素:
0.0005〜0.400%の1種以上、ならびにS:0.03
〜0.40%、Se:0.01〜0.40%、Te:0.01〜0.40
%、Bi:0.02〜0.40%、Pb:0.03〜0.40%の1
種以上を含有し、残部が実質的にFeからなり、
未変態オーステナイトが体積率で8%以上残留
していることを特徴とする靭性および高温での
クリープラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 である。 なお、本発明に記載する希土類元素とはY、
La、Ce、Ndおよびその他の希土類元素を示すも
のとする。 本願発明は前述したごとく、最近の熱間工具鋼
に対する要求特性の苛酷化に対処して合金設計さ
れたものであり、その特徴とするところは、上述
した成分組成の合金を焼入れする際にその焼入れ
条件を調整して、例えばAc3C以上の温度でオー
ステナイト化したのち、550℃→150℃間を徐冷焼
入れし、あるいはAc3以上の温度でオーステナイ
ト化したのち、Ms±150℃の温度で恒温保持して
焼入れし、その後500℃以下の焼もどしをして体
積率で8%以上のオーステナイトを残留せしめ、
それによつて靭性を付与すると同時に高温でのク
リープラプチヤー特性を著しく向上させ、靭性と
耐摩耗性とい相反する特性をともに改善した画期
的な熱間工具鋼である。 さらにまた本願発明鋼は、前記組成範囲内で成
分バランスを適宜選定することにより、焼入れ後
500℃以下の焼もどし状態における硬さを調整す
ることができ、その硬さに応じてプレハードン鋼
としても、あるいは調質鋼としても使用できる。
すなわち、上記硬さがHRC≦45の場合にはプレ
ハードン鋼として使用でき、HRC>45の場合に
は調質鋼として使用できる。後者の場合は、特に
長寿命を要求されるときに好適である。最近の金
型加工技術の進歩によつて後者の場合でもプレハ
ードン鋼として使われるケースが多くなつてき
た。 本願発明鋼は靭性と耐摩耗性を兼備したもので
あり、その被削性は一般に悪い。そこでS、Se、
Teなどの快削元素を用途に応じて適量添加し、
その被削性を改善することは実用上非常に有益で
ある。 次に本願発明鋼の成分組成範囲の限定理由を以
下にのべる。 C:0.10〜0.60% 熱間工具鋼の強度を向上させ、耐摩耗性を付与
するのに必須な元素であり、熱間工具鋼として必
要な強度、特に高温でのクリープラプチヤー強度
と耐摩耗性を確保するためには0.10%以上含有す
る必要がある。C量の増加とともに強度は増加
し、耐摩耗性の向上が図られるが、それとともに
靭性が劣化するため0.60%以下に限定した。 Si:2.0%以下 溶製時の脱酸効果のほか、基地の強化、耐酸化
性の向上に有効な元素であり、積極的に含有する
ことが望ましい。ただし多量に含有すると地キズ
が多くなると同時に被削性、靭性、耐ヒートチエ
ツク性が低下するため2.0%以下に限定した。 Mn:2.0%以下 溶製時の脱酸、脱硫効果のほかの焼入性確保の
ために有効な元素であり、積極的に含有すること
が望ましい。ただし多量に含有すると被削性が低
下するので2.0%以下に限定した。 Mo:0.10〜7.0% Moはベイナイト変態を促進し、本願発明鋼の
特徴である安定な残留オーステナイトを生成させ
る元素であると同時に、Mo2C炭化物の析出によ
つて高温でのクリープラプチヤー特性を高めるの
に有効な元素である。安定な残留オーステナイト
の生成ならびに熱間工具鋼として必要なクリープ
ラプチヤー特性を確保するために少なくとも0.10
%含有しなければならない。ただし多量に含有す
ると靭性、被削性が大巾に低下するので7.0%以
下に限定した。 Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜5.0% Ni、Crは本願発明鋼の特徴である安定な残留
オーステナイトを生成させる元素で、いずれかが
含有されていなければならない。そして、焼もど
し後に体積率で8%以上の残留オーステナイトを
生成させるには各々0.30%以上含有していなけれ
ばならない。Cr、Niの含有量が多くなるととも
に安定な残留オーステナイトが増加し、その分解
によつて高温でのクリープラプチヤー特性も向上
し高温での耐摩耗性が向上するが、多量に含有す
るとクリープラプチヤー特性は逆に低下するので
Cr、Niの上限はそれぞれ7.0%、5.0%に限定し
た。 V:0.01〜3.0%、W:0.01〜7.0% V、Wは熱間工具鋼として必要な高温でのクリ
ープラプチヤー特性の向上には有効な元素であ
り、それぞれ0.01%以上の含有が望ましい。ただ
し多量に含有すると安定な未溶解炭化物が増加し
靭性、被削性、耐ヒートチエツク性が著しく低下
するのでVは3.0%以下、Wは7.0以下に限定し
た。 Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.5%、Nb:0.001
〜0.5% Ti、Zr、Nbはいずれも強力な炭化物成形元素
であり、微量の含有で高温でのクリープラプチヤ
ー特性を高め、耐摩耗性を向上させるのに有効な
元素であり、少なくとも0.001%含有することが
望ましい。ただし多量に含有すると未溶解炭化物
が多くなり、靭性に悪影響をおよぼすので0.5%
以下に限定した。 Mg:0.001〜0.500% Mgは結晶粒界を強化すると同時に表面に剥離
しにくいスケールを生成させ、クリープラプチヤ
ー特性を改善するのに有効な元素である。クリー
プラプチヤー特性を改善するためには少なくとも
0.0001%含有しなければならない。ただし多量に
添加してもその効果は飽和に達し、また、鋼の清
浄度を劣化させるので0.500%以下に限定した。 Cu:3.0%以下 Cuは剥離しにくい表面スケールを生成させて
高温でのクリープラプチヤー特性を高める元素で
あり、目的に応じて適量含有することが望まし
い。しかし多量に含有すると靭性が低下するので
3.0%以下にした。 Co:0.05〜4.0% Coは残留オーステナイトの安定化に有効な元
素であり、また高温における炭化物の凝集を抑制
し高温でのクリープラプチヤー特性を高める元素
であり0.05%以上の含有が望ましい。ただし多量
に含有すると耐ヒートチエツク性を劣化し金型の
大ワレを促進するので4.0%以下に限定した。 B:0.0005〜0.0100% Bは焼入性向上に有効な元素であり、クリープ
ラプチヤー特性の向上にも有効な元素であつて、
特に大型材には積極的に含有するのが望ましい。
焼入性向上には少なくとも0.0005%含有する必要
があるが多量に含有すると靭性・耐ヒートチエツ
ク性が低下するので0.0100%以下に限定した。 Ca:0.0005〜0.0100%、希土類元素:0.0005〜
0.400% 上記元素は耐酸化性を高め、剥離しにくいスケ
ールを生成させ高温でのクリープラプチヤー特性
を向上させるのに有効な元素であり目的に応じて
適量含有することが望ましいが、必要以上に含有
すると靭性、耐ヒートチエツク性が低下するので
Caは0.0005〜0.0100%、希土類元素の各々は
0.0005〜0.400%の範囲が望ましい。 S:0.03〜0.40%、Se:0.01〜0.40%、Te:0.01
〜0.40%、Bi:0.02〜0.40%、Pb:0.03〜0.40% S、Se、Te、Bi、Pbはいずれも被削性を向上
させる元素であり、このような効果を得るために
これらの1種以上をSにあつては0.03%以上、Se
にあつては0.01%以上、Teにあつては0.01%以
上、Biにあつては0.02%以上、Pbにあつては0.03
%以上添加するのもよい。しかし、多量に添加す
ると熱間加工性や靭性を害するので、いずれも
0.40%以下にする必要がある。 実施例 第1表に示すごとき成分組成の本願発明鋼およ
び従来から用いられている熱間工具鋼を溶製し、
その特性を調査した。なお、No.1〜16は本願発明
鋼でありNo.17〜19は比較のため溶製したJIS
SKD61、0.2C−3Ni−3Mo、AISI H10にそれぞ
れ相当する鋼である。
らに詳しくは高温での耐摩耗性にとくにすぐれ、
かつ十分な靭性を有し、高温でのクリープラプチ
ヤー特性がすこぶる良好である熱間工具鋼に関す
るものである。 従来の熱間工具鋼にはJIS SKD61に代表され
る5Cr系熱間工具鋼、AISI H10の3Cr−3Mo系熱
間工具鋼、0.2C−3Ni−3Moに代表される析出硬
化化系熱間工具鋼があり用途に応じて使いわけら
れている。それらを熱処理状態で区分すると、前
2者系の熱間工具鋼は焼なまし状態で金型に粗加
工してその後焼入れ、焼もどしの調質を行つたの
ち精加工して型打ちに供されるのに対して、後者
の析出硬化系の熱間工具鋼は、あらかじめ調質し
た状態で金型加工が行なわれる、いわゆるプレハ
ードン鋼である。 これらの鋼の焼入れは熱間工具鋼として必要な
靭性と耐摩耗性を確保するためにいずれも油冷な
どにより出来るだけ早く冷却するのが一般的であ
り、そのため使用面あるいは性能面でさまざまな
制約があつた。すなわち、前2者の熱間工具鋼は
必要な耐摩耗性を確保するためHRC48前後に調質
するのが一般的であるが、これは切削加工が困難
な硬さであり、面下げ加工のときは、その都度焼
なまし−再調質をしなければならない。また、こ
の系統の熱間工具鋼は一般に600℃以上の高温焼
もどし処理がされるため、高温での軟化が早いこ
とと靭性も低いためワレのトラブルが生じやすい
という欠点がある。 一方、後者の析出硬化系熱間工具鋼は前2者系
の熱間工具鋼の欠点を改善したプレハードン鋼で
あるが、これにも一長一短があり用途が著しく制
限されている。すなわち、その硬化機構はMo2C
などの炭化物の析出によるものであるが、油焼入
れで切削加工可能な硬さHRC≦45とするためC
添加量は0.2%前後と低く限定される。したがつ
て、熱間工具鋼として必要な強度を確保するため
にMo、V、Wなど炭化物形成元素を多量に添加
しなければならないし、さらにまた焼もどしは
450℃以下の低温焼もどしに限定されるため熱処
理残留応力が高くて金型加工中ならびに型打初期
にワレが発生しやすいという欠点があつた。 最近の熱間鍛造業界の技術的進歩は著しく、鍛
造作業の自動化、高速化には目ざましいものがあ
り、それにともなつて長寿命が得られかつ信頼性
の高い熱間工具鋼のニーズが高まつてきたが、従
来の熱間工具鋼ではこのような新しい情勢に対処
できなくなりつつあり、それらに代る靭性と高温
での耐摩耗性にすぐれ、長寿命が得られる新しい
熱間工具鋼の開発が強く要望されている。 本願発明は上記要求に対処して、靭性と耐摩耗
性という相反する特性をともに改善するには未変
態の残留オーステナイトを活用するのが最も良適
な手段であるという全く新しい知見に基づいて本
願発明を完成した。 すなわち本願発明は、 (1) 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本
合金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜
5.0%の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:
0.01〜7.0%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜
0.5%、Nb:0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:
0.001〜0.500%とを含有し、残部が実質的にFe
からなり、未変態オーステナイトが体積率で8
%以上残留していることを特徴とする靭性およ
び高温でのクリープラプチヤー特性に優れた熱
間工具鋼。 (2) 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本
合金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜
5.0%の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:
0.01〜7.0%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜
0.5%、Nb:0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:
0.001〜0.500%とを含有し、さらにCu:3.0%
以下、Co:0.05〜4.0%、Ca:0.0005〜0.0100
%、B:0.0005〜0.0100%、希土類元素:
0.0005〜0.400%の1種以上を含有し、残部が
実質的にFeからなり、未変態オーステナイト
が体積率で8%以上残留していることを特徴と
する靭性および高温でのクリープラプチヤー特
性に優れた熱間工具鋼。 (3) 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本
合金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜
5.0%の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:
0.01〜7.0%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜
0.5%、Nb:0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:
0.001〜0.500%とを含有し、さらにS:0.03〜
0.40%、Se:0.01〜0.40%、Te:0.01〜0.40%、
Bi:0.02〜0.40%、Pb:0.03〜0.40%の1種以
上を含有し、残部が実質的にFeからなり、未
変態オーステナイトが体積率で8%以上残留し
ていることを特徴とする靭性および高温でのク
リープラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 (4) 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本
合金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜
5.0%の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:
0.01〜7.0%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜
0.5%、Nb:0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:
0.001〜0.500%とを含有し、さらにCu:3.0%
以下、Co:0.05〜4.0%、Ca:0.0005〜0.0100
%、B:0.0005〜0.0100%、希土類元素:
0.0005〜0.400%の1種以上、ならびにS:0.03
〜0.40%、Se:0.01〜0.40%、Te:0.01〜0.40
%、Bi:0.02〜0.40%、Pb:0.03〜0.40%の1
種以上を含有し、残部が実質的にFeからなり、
未変態オーステナイトが体積率で8%以上残留
していることを特徴とする靭性および高温での
クリープラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 である。 なお、本発明に記載する希土類元素とはY、
La、Ce、Ndおよびその他の希土類元素を示すも
のとする。 本願発明は前述したごとく、最近の熱間工具鋼
に対する要求特性の苛酷化に対処して合金設計さ
れたものであり、その特徴とするところは、上述
した成分組成の合金を焼入れする際にその焼入れ
条件を調整して、例えばAc3C以上の温度でオー
ステナイト化したのち、550℃→150℃間を徐冷焼
入れし、あるいはAc3以上の温度でオーステナイ
ト化したのち、Ms±150℃の温度で恒温保持して
焼入れし、その後500℃以下の焼もどしをして体
積率で8%以上のオーステナイトを残留せしめ、
それによつて靭性を付与すると同時に高温でのク
リープラプチヤー特性を著しく向上させ、靭性と
耐摩耗性とい相反する特性をともに改善した画期
的な熱間工具鋼である。 さらにまた本願発明鋼は、前記組成範囲内で成
分バランスを適宜選定することにより、焼入れ後
500℃以下の焼もどし状態における硬さを調整す
ることができ、その硬さに応じてプレハードン鋼
としても、あるいは調質鋼としても使用できる。
すなわち、上記硬さがHRC≦45の場合にはプレ
ハードン鋼として使用でき、HRC>45の場合に
は調質鋼として使用できる。後者の場合は、特に
長寿命を要求されるときに好適である。最近の金
型加工技術の進歩によつて後者の場合でもプレハ
ードン鋼として使われるケースが多くなつてき
た。 本願発明鋼は靭性と耐摩耗性を兼備したもので
あり、その被削性は一般に悪い。そこでS、Se、
Teなどの快削元素を用途に応じて適量添加し、
その被削性を改善することは実用上非常に有益で
ある。 次に本願発明鋼の成分組成範囲の限定理由を以
下にのべる。 C:0.10〜0.60% 熱間工具鋼の強度を向上させ、耐摩耗性を付与
するのに必須な元素であり、熱間工具鋼として必
要な強度、特に高温でのクリープラプチヤー強度
と耐摩耗性を確保するためには0.10%以上含有す
る必要がある。C量の増加とともに強度は増加
し、耐摩耗性の向上が図られるが、それとともに
靭性が劣化するため0.60%以下に限定した。 Si:2.0%以下 溶製時の脱酸効果のほか、基地の強化、耐酸化
性の向上に有効な元素であり、積極的に含有する
ことが望ましい。ただし多量に含有すると地キズ
が多くなると同時に被削性、靭性、耐ヒートチエ
ツク性が低下するため2.0%以下に限定した。 Mn:2.0%以下 溶製時の脱酸、脱硫効果のほかの焼入性確保の
ために有効な元素であり、積極的に含有すること
が望ましい。ただし多量に含有すると被削性が低
下するので2.0%以下に限定した。 Mo:0.10〜7.0% Moはベイナイト変態を促進し、本願発明鋼の
特徴である安定な残留オーステナイトを生成させ
る元素であると同時に、Mo2C炭化物の析出によ
つて高温でのクリープラプチヤー特性を高めるの
に有効な元素である。安定な残留オーステナイト
の生成ならびに熱間工具鋼として必要なクリープ
ラプチヤー特性を確保するために少なくとも0.10
%含有しなければならない。ただし多量に含有す
ると靭性、被削性が大巾に低下するので7.0%以
下に限定した。 Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜5.0% Ni、Crは本願発明鋼の特徴である安定な残留
オーステナイトを生成させる元素で、いずれかが
含有されていなければならない。そして、焼もど
し後に体積率で8%以上の残留オーステナイトを
生成させるには各々0.30%以上含有していなけれ
ばならない。Cr、Niの含有量が多くなるととも
に安定な残留オーステナイトが増加し、その分解
によつて高温でのクリープラプチヤー特性も向上
し高温での耐摩耗性が向上するが、多量に含有す
るとクリープラプチヤー特性は逆に低下するので
Cr、Niの上限はそれぞれ7.0%、5.0%に限定し
た。 V:0.01〜3.0%、W:0.01〜7.0% V、Wは熱間工具鋼として必要な高温でのクリ
ープラプチヤー特性の向上には有効な元素であ
り、それぞれ0.01%以上の含有が望ましい。ただ
し多量に含有すると安定な未溶解炭化物が増加し
靭性、被削性、耐ヒートチエツク性が著しく低下
するのでVは3.0%以下、Wは7.0以下に限定し
た。 Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.5%、Nb:0.001
〜0.5% Ti、Zr、Nbはいずれも強力な炭化物成形元素
であり、微量の含有で高温でのクリープラプチヤ
ー特性を高め、耐摩耗性を向上させるのに有効な
元素であり、少なくとも0.001%含有することが
望ましい。ただし多量に含有すると未溶解炭化物
が多くなり、靭性に悪影響をおよぼすので0.5%
以下に限定した。 Mg:0.001〜0.500% Mgは結晶粒界を強化すると同時に表面に剥離
しにくいスケールを生成させ、クリープラプチヤ
ー特性を改善するのに有効な元素である。クリー
プラプチヤー特性を改善するためには少なくとも
0.0001%含有しなければならない。ただし多量に
添加してもその効果は飽和に達し、また、鋼の清
浄度を劣化させるので0.500%以下に限定した。 Cu:3.0%以下 Cuは剥離しにくい表面スケールを生成させて
高温でのクリープラプチヤー特性を高める元素で
あり、目的に応じて適量含有することが望まし
い。しかし多量に含有すると靭性が低下するので
3.0%以下にした。 Co:0.05〜4.0% Coは残留オーステナイトの安定化に有効な元
素であり、また高温における炭化物の凝集を抑制
し高温でのクリープラプチヤー特性を高める元素
であり0.05%以上の含有が望ましい。ただし多量
に含有すると耐ヒートチエツク性を劣化し金型の
大ワレを促進するので4.0%以下に限定した。 B:0.0005〜0.0100% Bは焼入性向上に有効な元素であり、クリープ
ラプチヤー特性の向上にも有効な元素であつて、
特に大型材には積極的に含有するのが望ましい。
焼入性向上には少なくとも0.0005%含有する必要
があるが多量に含有すると靭性・耐ヒートチエツ
ク性が低下するので0.0100%以下に限定した。 Ca:0.0005〜0.0100%、希土類元素:0.0005〜
0.400% 上記元素は耐酸化性を高め、剥離しにくいスケ
ールを生成させ高温でのクリープラプチヤー特性
を向上させるのに有効な元素であり目的に応じて
適量含有することが望ましいが、必要以上に含有
すると靭性、耐ヒートチエツク性が低下するので
Caは0.0005〜0.0100%、希土類元素の各々は
0.0005〜0.400%の範囲が望ましい。 S:0.03〜0.40%、Se:0.01〜0.40%、Te:0.01
〜0.40%、Bi:0.02〜0.40%、Pb:0.03〜0.40% S、Se、Te、Bi、Pbはいずれも被削性を向上
させる元素であり、このような効果を得るために
これらの1種以上をSにあつては0.03%以上、Se
にあつては0.01%以上、Teにあつては0.01%以
上、Biにあつては0.02%以上、Pbにあつては0.03
%以上添加するのもよい。しかし、多量に添加す
ると熱間加工性や靭性を害するので、いずれも
0.40%以下にする必要がある。 実施例 第1表に示すごとき成分組成の本願発明鋼およ
び従来から用いられている熱間工具鋼を溶製し、
その特性を調査した。なお、No.1〜16は本願発明
鋼でありNo.17〜19は比較のため溶製したJIS
SKD61、0.2C−3Ni−3Mo、AISI H10にそれぞ
れ相当する鋼である。
【表】
第1図に第1表に示す供試材のうちMg以外の
組成はNo.2とほぼ同じ供試材についてクリープラ
プチヤー特性におよぼすMgの影響について調査
した結果を示した。Mgの効果は0.001%以上にな
ると顕著になり0.500%でほぼ飽和に達すること
が第1図からわかる。なお、供試材の熱処理条件
は、焼入れ後400℃で焼もどした。また、ラプチ
ヤー試験温度は650℃で、応力は20Kg/mm2とした。 第2図に第1表に示す供試材のうち本願発明鋼
であるNo.1〜5について高温でのクリープラプチ
ヤー特性におよぼす残留オーステナイト量の影響
を調査した結果を示した。クリープラプチヤー特
性は試験温度650℃、応力が20Kgf/mm2という条
件で試験を行い、その時のラプチヤー時間で評価
したが、その表示は低温焼もどし(400℃)材と
同じ硬さに高温焼もどし(500〜630℃の適温を選
定して低温焼もどし材と同一かたさに調整)で調
質した同一供試材のラプチヤー時間を1としその
対比で行つた。 各供試材の焼入温度を第2表に示す。
組成はNo.2とほぼ同じ供試材についてクリープラ
プチヤー特性におよぼすMgの影響について調査
した結果を示した。Mgの効果は0.001%以上にな
ると顕著になり0.500%でほぼ飽和に達すること
が第1図からわかる。なお、供試材の熱処理条件
は、焼入れ後400℃で焼もどした。また、ラプチ
ヤー試験温度は650℃で、応力は20Kg/mm2とした。 第2図に第1表に示す供試材のうち本願発明鋼
であるNo.1〜5について高温でのクリープラプチ
ヤー特性におよぼす残留オーステナイト量の影響
を調査した結果を示した。クリープラプチヤー特
性は試験温度650℃、応力が20Kgf/mm2という条
件で試験を行い、その時のラプチヤー時間で評価
したが、その表示は低温焼もどし(400℃)材と
同じ硬さに高温焼もどし(500〜630℃の適温を選
定して低温焼もどし材と同一かたさに調整)で調
質した同一供試材のラプチヤー時間を1としその
対比で行つた。 各供試材の焼入温度を第2表に示す。
【表】
残留オーステナイト量の調整は500℃→150℃間
の冷却速度を適宜変化させて行つた。 (尚、高温焼もどし材の残留オーステナイト量は
ほゞ0%である。) 本願発明鋼は残留オーステナイトが5%以上に
なるとクリープラプチヤー特性は急激に良くなつ
ている。この調査結果から本願発明鋼において
は、十分なクリープラプチヤー特性を得るため
に、残留オーステナイトが体積率で8%以上であ
るようにした。 第3表は第1表に示す供試材について熱間工具
鋼としての特性を確認するため鍛造により150mm
角×400mm長さのブロツクを成形し、その靭性
(鍛伸方向の撃値値で評価)、クリープラプチヤー
時間(試験条件:650℃、20Kgf/mm2)ならびに
被削性を示した。なお、各供試材の焼入れは本願
発明鋼であるNo.1〜16は550→150℃間を7℃/
min以下の冷却速度で適宜冷却し徐冷焼入れを行
つたが、比較鋼であるNo.17〜19は油焼入れとし
た。供試材は超硬工具(M20種)による長手旋削
を行い、切削速度が80m/minの時の切削時間で
評価し、第3表ではNo.17対比で表示した。
の冷却速度を適宜変化させて行つた。 (尚、高温焼もどし材の残留オーステナイト量は
ほゞ0%である。) 本願発明鋼は残留オーステナイトが5%以上に
なるとクリープラプチヤー特性は急激に良くなつ
ている。この調査結果から本願発明鋼において
は、十分なクリープラプチヤー特性を得るため
に、残留オーステナイトが体積率で8%以上であ
るようにした。 第3表は第1表に示す供試材について熱間工具
鋼としての特性を確認するため鍛造により150mm
角×400mm長さのブロツクを成形し、その靭性
(鍛伸方向の撃値値で評価)、クリープラプチヤー
時間(試験条件:650℃、20Kgf/mm2)ならびに
被削性を示した。なお、各供試材の焼入れは本願
発明鋼であるNo.1〜16は550→150℃間を7℃/
min以下の冷却速度で適宜冷却し徐冷焼入れを行
つたが、比較鋼であるNo.17〜19は油焼入れとし
た。供試材は超硬工具(M20種)による長手旋削
を行い、切削速度が80m/minの時の切削時間で
評価し、第3表ではNo.17対比で表示した。
【表】
【表】
第3表に示すように本願発明鋼であるNo.1〜16
は比較鋼のNo.17〜19に比べてラプチヤー時間、靭
性が著しくすぐれていた。特に、No.6〜10はNo.1
〜5と比較してラプチヤー時間が相当長くなつて
いるが、これはCu、Co、Caなどによる効果であ
る。No.1〜10の被削性はかなり悪かつたが、No.11
〜16に示すよう快削元素添加による被削性向上は
顕著であつた。 以上の実施例にみられるごとく本願発明の熱間
工具鋼は高温でのすぐれたクリープラプチヤー特
性と靭性を兼備しており、最近の苛酷な条件のも
とで使われ、しかも高寿命が要求される熱間工具
鋼としてきわめて好適な鋼である。 なお、本願発明鋼において体積率で8%以上の
安定な残留オーステナイトを得る方法としては、
前述のように、オーステナイト化後に550→150℃
間を徐冷して焼入れる方法を適用し論述してきた
が、この他に安定な残留オーステナイトを得る方
法として、オーステナイト化後にMs±150℃の温
度で恒温保持する方法を用いてもよい。後者によ
る方法で供試材を調整し調査した結果は徐冷焼入
れによる場合と同様であつた。
は比較鋼のNo.17〜19に比べてラプチヤー時間、靭
性が著しくすぐれていた。特に、No.6〜10はNo.1
〜5と比較してラプチヤー時間が相当長くなつて
いるが、これはCu、Co、Caなどによる効果であ
る。No.1〜10の被削性はかなり悪かつたが、No.11
〜16に示すよう快削元素添加による被削性向上は
顕著であつた。 以上の実施例にみられるごとく本願発明の熱間
工具鋼は高温でのすぐれたクリープラプチヤー特
性と靭性を兼備しており、最近の苛酷な条件のも
とで使われ、しかも高寿命が要求される熱間工具
鋼としてきわめて好適な鋼である。 なお、本願発明鋼において体積率で8%以上の
安定な残留オーステナイトを得る方法としては、
前述のように、オーステナイト化後に550→150℃
間を徐冷して焼入れる方法を適用し論述してきた
が、この他に安定な残留オーステナイトを得る方
法として、オーステナイト化後にMs±150℃の温
度で恒温保持する方法を用いてもよい。後者によ
る方法で供試材を調整し調査した結果は徐冷焼入
れによる場合と同様であつた。
第1図は本願発明鋼の高温でのクリープラプチ
ヤー特性におよぼすMgの影響を示すグラフであ
り、第2図は本願発明鋼の高温でのクリープラプ
チヤー特性におよぼす残留オーステナイト量の影
響を示すグラフである。
ヤー特性におよぼすMgの影響を示すグラフであ
り、第2図は本願発明鋼の高温でのクリープラプ
チヤー特性におよぼす残留オーステナイト量の影
響を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本合
金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜5.0%
の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:0.01〜7.0
%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.5%、Nb:
0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:0.001〜0.500%
とを含有し、残部が実質的にFeからなり、未変
態オーステナイトが体積率で8%以上残留してい
ることを特徴とする靭性および高温でのクリープ
ラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 2 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本合
金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜5.0%
の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:0.01〜7.0
%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.5%、Nb:
0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:0.001〜0.500%
とを含有し、さらにCu:3.0%以下、Co:0.05〜
4.0%、Ca:0.0005〜0.0100%、B:0.0005〜
0.0100%、希土類元素:0.0005〜0.400%の1種以
上を含有し、残部が実質的にFeからなり、未変
態オーステナイトが体積率で8%以上残留してい
ることを特徴とする靭性および高温でのクリープ
ラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 3 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本合
金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜5.0%
の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:0.01〜7.0
%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.5%、Nb:
0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:0.001〜0.500%
とを含有し、さらにS:0.03〜0.40%、Se:0.01
〜0.40%、Te:0.01〜0.40%、Bi:0.02〜0.40%、
Pb:0.03〜0.40%の1種以上を含有し、残部が実
質的にFeからなり、未変態オーステナイトが体
積率で8%以上残留していることを特徴とする靭
性および高温でのクリープラプチヤー特性に優れ
た熱間工具鋼。 4 重量%で、C:0.10〜0.60%、Si:2.0%以
下、Mn:2.0%以下、Mo:0.10〜7.0%を基本合
金成分とし、Cr:0.30〜7.0%、Ni:0.30〜5.0%
の1種以上と、V:0.01〜3.0%、W:0.01〜7.0
%、Ti:0.001〜0.5%、Zr:0.001〜0.5%、Nb:
0.001〜0.5%の1種以上と、Mg:0.001〜0.500%
とを含有し、さらにCu:3.0%以下、Co:0.05〜
4.0%、Ca:0.0005〜0.0100%、B:0.0005〜
0.0100%、希土類元素:0.0005〜0.400%の1種以
上、ならびにS:0.03〜0.40%、Se:0.01〜0.40
%、Te:0.01〜0.40%、Bi0.02〜0.40%、Pb:
0.03〜0.40%の1種以上を含有し、残部が実質的
にFeからなり、未変態オーステナイトが体積率
で8%以上残留していることを特徴とする靭性お
よび高温でのクリープラプチヤー特性に優れた熱
間工具鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP503682A JPS58123859A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 熱間工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP503682A JPS58123859A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 熱間工具鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58123859A JPS58123859A (ja) | 1983-07-23 |
JPH0253505B2 true JPH0253505B2 (ja) | 1990-11-16 |
Family
ID=11600225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP503682A Granted JPS58123859A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 熱間工具鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58123859A (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58207359A (ja) * | 1982-05-29 | 1983-12-02 | Nachi Fujikoshi Corp | 熱間加工用工具鋼 |
JPS59200742A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-14 | Daido Steel Co Ltd | 耐熱鋼 |
JPS6059052A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-05 | Daido Steel Co Ltd | 熱間工具鋼 |
JPS6059053A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-05 | Daido Steel Co Ltd | 熱間工具鋼 |
JPH01268846A (ja) * | 1988-04-20 | 1989-10-26 | Kawasaki Steel Corp | 熱間プレス工具用鋼 |
AT392982B (de) * | 1989-04-24 | 1991-07-25 | Boehler Gmbh | Martensitaushaertbarer stahl |
JP2953304B2 (ja) * | 1994-05-18 | 1999-09-27 | 関東特殊製鋼株式会社 | 薄板連続鋳造機用ロール外筒材 |
DE602004029357D1 (de) * | 2003-05-13 | 2010-11-11 | Sumitomo Metal Ind | Werkzeugstahl zum warmumformen, werkzeug zum warmumformen und dorn zur herstellung von nahtlosen rohren |
US7618220B2 (en) * | 2006-03-15 | 2009-11-17 | Mariam Jaber Suliman Al-Hussain | Rotary tool |
EP1887096A1 (de) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | Rovalma, S.A. | Warmarbeitsstahl |
KR101007417B1 (ko) * | 2007-04-27 | 2011-01-12 | 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤 | 다이 캐스트용 열간 공구 강철 |
CN102978518B (zh) * | 2012-12-20 | 2014-07-30 | 成都兴锐新材料有限公司 | 稀土耐磨合金钢及其生产方法 |
CN104651741B (zh) * | 2013-11-20 | 2017-01-18 | 中国石油天然气集团公司 | 一种高强韧160钢级钻杆材料及其制备方法 |
CN107385357A (zh) * | 2017-08-04 | 2017-11-24 | 安徽省宁国市亚晨碾磨铸件有限责任公司 | 一种挖掘机用多元合金钢斗齿及其制备工艺 |
CN110656289A (zh) * | 2019-11-05 | 2020-01-07 | 大冶屹丰机械制造有限公司 | 一种高强度铝型材挤压模具用合金钢及其制造方法 |
-
1982
- 1982-01-18 JP JP503682A patent/JPS58123859A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58123859A (ja) | 1983-07-23 |
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