JPH04180540A - 高速度工具鋼 - 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］ 本発明は、コールドホビングによって冷開成形されるダ
イス、パンチなどの圧造工具、その他優れたコールドホ
ビング性が要求される用途に使われる高速度工具鋼に関
するものである。

〔従来の技術１ 一般に圧造工具などの塑性加工用高速度工具鋼には次の
ような特性が要求される。

■、優れたコールドホビング性を有すること。

２、耐摩耗性の面からＨＲＣ６０以上の高い焼もどし硬
さが得られないこと。

３、耐衝撃性の面から、優れた機械的破壊強さを有する
こと。

従来塑性加工用工具の分野に使用される工具鋼としては
、特公昭５０−１０８０８号、特公昭５５−４９１４８
号、特公昭５５＝９１９５９号、特公昭５６−１５７０
６号、特公昭５７−９６２０号、特公昭５７−２４０６
３号、特公昭５８−１７２５０号、特開平１−１６５７
４８号、特開平２−１２５８４５号などが知られている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来鋼においては、コールドホビン
グ性についての本質的対策がなされておらず、しばしば
コールドホビング時に割れなどが生じ、コールドホビン
グ性が不十分であった。

例えば、特公昭５０−１０８０８号では、Ｓｉを１．５
％未満に抑え、焼鈍硬さを下げることにより、最低限の
コールドホビング性を確保しようとしており、また特公
昭５８−１７２５０号においても、焼鈍硬さをＨＢ２１
７以下とすることによりコールドホビング性の改善を狙
っている。

一方、ミクロ組織的に炭化物存在形態を規定し、コール
ドホビング性の改善を狙ったものとして、特開平２−１
２５８４５号がある。

以上の如く、焼鈍硬さを下げること、あるいは炭化物存
在形態を規定することにより、ある程度まではコールド
ホビング性を改善することができるが、近年、より複雑
な形状の塑性加工工具が要求されており、さらに厳しい
条件でコールドホビングされるようになったため、より
一層のコールドホビング性の改善が望まれている。

さらに、塑性加工用工具においては、工具性能上、高い
焼もどし硬さと高靭性が要求されている。

特公昭５７−９６２０号には、Ｃｒ量を６．０−８．０
％とし、焼入性を高めることにより、低温焼入れで、十
分な焼もどし硬さを確保し、かつ結晶粒粗大化を抑え、
高靭性を具備した工具鋼が開示されている。

しかしながら、前記鋼のコールドホビング性は近時の複
雑形状の工具に十分対応し得るものではなかった。

本発明は、以上の背景に鑑み、前述の特開平２−１２５
８４５号について、炭化物の生成元素量の適正化を図る
とともに、有害元素を規制することでさらに優れたコー
ルドホビング性を有し、かつ高い焼もどし硬さと高靭性
を兼備する高速度工具鋼の提供を課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記本発明の課題は、基本的に重量比でＣ００８−１，
１％、Ｍｎ０．６％以下、Ｃｒ　３．０−５．０％、Ｗ
　２．０−７．０％、Ｍｏ８．０％以下（ただし１５≦
Ｗ＋２Ｍｏ≦２０．２Ｍｏ／（Ｗ　＋２Ｍｏ）が０．６
以上）、Ｖ　１．０−２．０％、残部Ｆｅおよび不純物
元素よりなり、特にＳｉを不純物として０．１５％以下
に制限するとともに、焼鈍状態において、最も大きくコ
ールドホビングされる部位における［ｍｍ’中に存在す
る７、５μｍ以上の炭化物個数が２００個以下で、かつ
鍛伸方向に平行な２０Ｘ５００μｍの矩形領域中の炭化
物面積率が最大３５％を越えないことを特徴とする高速
度工具鋼によって達成される。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の特徴は、コールドホビング性を最大限高めるた
めに、炭化物の存在形態を規定し、かつマトリックスの
靭性も高めた点にある。

すなわち、Ｗ、Ｍｏおよび■を主成分とする一次炭化物
は耐摩耗性向上に効果があるが、一方形状が大きくなり
易く、また鍛伸方向に平行な縞状の偏析帯を形成し易い
。このような組織を有するとコールドホビング性を著し
く低下させる。特に−吹成化物量が多い場合、コールド
ホビング性は低下し易いので本発明の目的を達成するた
めには一次炭化物の組織制御が必須である。

本発明者は、先に鋭意検討した結果、焼鈍状態において
、巨大炭化物、具体的には７．５μｍ以上の炭化物の個
数をｌ＋ｎｍ”中で２００個以下に規制し、さらに鍛伸
方向に平行な２０　Ｘ　５００μｍの矩形領域中の炭化
物面積率が最も炭化物が密に分布している部分で最大３
５％を越えないことにより、ホビング割れを防止するこ
とを知見した。。

さらに、ホビング割れは、マトリックス中を伝播するた
めに、マトリックスの靭性を高めてやることにより、よ
り一層、コールドホビング性が改善される。本発明では
、マトリックス中に固溶するＳｉを有害元素としてとら
え、これを低減することにより、マトリックスの靭性を
向上させることができる。しかし、ただ単にＳｉ量を下
げるだけでは、凝固時に晶出する棒状Ｍ、Ｃ炭化物が安
定で巨大炭化物の個数が増えてしまい、コールドホビン
グ性を害する。また、熱処理後の硬さも工具として十分
な硬さが得られない。本発明では、以上のような点も考
慮して、ＷとＭＯのバランスをより適正化するとともに
、Ｃ９ｖ量の調整を行っだ。

以下、具体的に成分限定理由を述べる。

本発明において、ＣはＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、■なとの炭化物
形成元素と結合して硬い複炭化物を生成し、工具として
必要な耐摩耗性の向上に著しく効果があり、また一部基
地中に固溶して基地を強化する。

０．８％未満では、工具としての適度な熱処理硬さが得
られず、１．１％を越えると炭化物の偏析が著しく悪く
なり、かつ、マトリックス中に固溶するＣ量が増え、マ
トリックスの靭性を低下させてコールドホビング性が低
下するためＣは０．８〜１．１％とした。

Ｓｉは、本発明において、最も注目される元素である。

Ｓ１含有量を０．１５％以下に規制することにより、焼
鈍硬さが下がり、マトリックスの靭性が著しく向上する
。

Ｍｎは脱酸および脱硫剤として、０．１〜０．６％含有
させる。

ＣｒはＣと結合して炭化物を形成し耐摩耗性を向上させ
るとともに焼入性の向上にも寄与する元素であり、この
ような効果を得るためには、３．０％以上必要である。

多すぎると縞状偏析を助長し、コールドホビング性を害
するので５．０％以下とした。

ＷおよびＭＯは、本発明において重要な元素である。Ｗ
および〜１０はＣと結合して炭化物を形成し、また基地
中にも固溶し熱処理硬さを増大し、耐摩耗性を向上させ
るのに有効な元素であるが、多すぎると縞状偏析を助長
し、コールドホビング性が低下するので、１５≦Ｗ　＋
　２　Ｍ　ｏ≦２０とした。なお、２ＭＯ／（Ｗ＋２Ｍ
０）０．６未満では、凝固時にＶを主体としたＭＣ炭化
物が晶出し易く、ＶＣの大きさ、面積率とも大きくなり
、コールドホビング時にＶＣの割れなどを起点としたホ
ビング割れが発生し易いので２ＭＯ／（Ｗ＋２Ｍ０）０
．６以上とした。

■も本発明において重要な元素である。ＶはＷ。

Ｍｏと同様Ｃと結合し、高硬度の炭化物を形成し耐摩耗
性を増し、また基地に固溶して２次硬化性を増大する元
素であるため１．０％以上は必要である。

２．０％を越えると一次の粗大ＭＣ炭化物や粗大な棒状
Ｍ、Ｃ炭化物も晶出してコールドホビング性を害するた
め２．０％以下とした。

ＣＯは基地に固溶し耐熱強さを高め、また焼もどし硬さ
を高め、耐摩耗性を増す効果があるので、ステンレス鋼
等の難加工材を加工する場合においては、１０．０％以
下の範囲で添加するのが望ましい。

ＩＱ、０％を越えると、マトリックスに固溶する。

ＣＯ量が増え、マトリックスの靭性を低下させるので１
０００％以下とした。

Ｎは、Ｓｉ量低下によって晶出し易くなっている棒状Ｍ
、Ｃ炭化物を抑制する効果があるため、０．０７％の範
囲で積極的に添加することが望ましい。

０．０７％を越えると粗大なＭＣ炭化物を晶出し易く、
コールドホビング性が低下するため、０．０７％以下と
した。

〔実施例〕

第１表に示す化学組成からなる８種類の材料を作製した
。大気中、高周波誘導溶解炉にて１０ｋｇの鋼塊を作り
、１１７０℃Ｘ　４Ｈｒの加熱を行ってから熱間鍛造に
より１５ｉ＋ｍ角の鋼材とした。焼鈍状態で６鮎φ、長
さ６ｍｍの圧縮試験片を作製しホビング性を評価する試
験を行った。評価方法を第１図に示す。また、５ｍｍφ
スパン５０ｍｍの抗折試験片を作製し、焼入れ１１８０
℃、焼もどし５６０℃Ｘ（１＋ｌ＋ｌ）Ｈの熱処理を施
した後、抗折試験を行った。熱処理硬さおよび抗折力を
第１表に併記する。同時に焼鈍状態で１５ｍｍ角棒鋼の
縦断面のミクロ組織を６ｍｍφに相当する位置で画像解
析装置を用いて定量評価した。計算項目は炭化物のサイ
ズ別個数、面積率および鍛伸方向に平行な２０　Ｘ　５
００μｍの矩形領域中の炭化物最大面積率である。第２
表にそのミクロ組織定量結果を示す。

第　　２　　表 本発明の目的は、優れたコールドホビング性を有し、耐
摩耗性、耐衝撃性も従来鋼と同等以上の性能を有する高
速度工具鋼を提供することにある。

さらに具体的には、限界圧−縮率において６５％以上の
コールドホビング性が得られ、通常の焼入れ一焼もどし
熱処理によってＨＲＣ６４以上の硬度が得られ、かつ抗
折力３５０ｋｇ／ｍｍ’以上の靭性を有する高速度鋼を
提供することで′ある。

以下、各種材料について詳細に説明する。Ｎｏ。

１は、炭化物サイズ、分布状況については、本発明鋼と
同等であるが、Ｓｉ量が高く１．焼鈍硬さの低下不足を
まねき、十分なコールドホビング性は得られなかった。

Ｎｏ、３．４．５は、本発明鋼であり、Ｓｉ量も低くＷ
。

ＭＯのバランス、■量も適正な範囲内にあり、ミクロ組
織にも、巨大炭化物は観察されず、高いコールドホビン
グ性が得られた。

Ｎｏ、６は、低Ｓｉであるが、Ｗが低くまたＭＯが高い
ため、Ｍ２Ｏの棒状炭化物が多数存在し、十分なコール
ドホビング性は得られなかった。

Ｎｏ、７．８は、それぞれ本発明鋼であり、Ｎ０９８は
Ｎ含有量が高いため、低Ｓｉで高ＭＯ系にもかかわらず
、棒状Ｍ、Ｃ炭化物、は比較的少なく、コールドホビン
グ性も良好であった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来不十分であったコールドホビング
性が大幅に向上し、種々の形状の複雑なダイス、パンチ
等の圧造工具のコールドホビング性が著しく容易になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コールドホビング性を評価する圧縮試験方法
の概要を示す図である。 第１図 ｔ　０＝６ ｔｉｔ割れが発生した時の高さ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比でＣ０．８〜１．１％、Ｍｎ０．６％以下
   、Ｃｒ３．０〜５．０％、Ｗ２．０〜７．０％、Ｍｏ８
   ．０％以下（ただし１５≦Ｗ＋２Ｍｏ≦２０、２Ｍｏ／
   （Ｗ＋２Ｍｏ）が０．６以上）、Ｖ１．０〜２．０％、
   残部Ｆｅおよび不純物元素よりなり、特にＳｉを不純物
   として０．１５％以下に制限するとともに、焼鈍状態に
   おいて、最も大きくコールドホビングされる部位におけ
   る１ｍｍ＾２中に存在する７．５μｍ以上の炭化物個数
   が２００個以下で、かつ鍛伸方向に平行な２０×５００
   μｍの矩形領域中の炭化物面積率が最大３５％を越えな
   いことを特徴とする高速度工具鋼。
2. （２）重量比でＣｏ１０％以下を含有する請求項１に記
   載の高速度工具鋼。
3. （３）重量比でＮ０．０７％以下を含有する請求項１ま
   たは２に記載の高速度工具鋼。