【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
この発明はプレス金型用鋼、とくに金型に対す
る熱間スラブの相対的な送り毎に幅方向の挟圧を
反復してスラブの先端から後端までを幅圧下する
連続幅プレスに用いられる金型に有利に適合する
鋼に関する。
熱間スラブの幅は、熱間圧延製品の幅に合致さ
せるために、種々の幅に鋳造されているが、同一
サイズのスラブから幅の異なる熱間圧延製品を得
ることができれば、一連の製造工程の効率を飛躍
することが可能である。そこで熱間スラブの幅圧
下を行う方法及びこの方法に用いるプレス装置が
提案されている（特開昭62−282738号公報参照）。
この連続幅圧下プレス装置は、１対のプレス金型
をスラブの幅方向に配置し、挟圧を反復して幅圧
下するものであり、高温にさらされる上に金型冷
却時に大きな熱応力をうけるため、通常の金型よ
りも優れた特性が要求される。
（従来の技術）
熱間金型用鋼は切削工具用、耐衝撃工具用およ
び冷間金型用などとともにJISG 404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問題点）
上記の鋼は、通常の熱間圧延や鍛造には十分な
耐性を示すが、連続幅プレス用の金型としての適
合性は不十分である。
すなわち、連続幅プレス用金型は大形で1200℃
以上の熱間スラブの幅圧下に連続的に使用される
ため、熱間圧延ロールに比べて金型内部の奥深く
まで高温になり、冷却時に過大な熱応力が発生
し、熱疲労による割れを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プレス金型に有
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。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、Cr−Ni−Mo−Ｖを基本成分と
し、これらにSi，Mnを組合わせた、とくに連続
幅プレスに適合するマクテンサイト型熱間金型用
鋼で、Cr／Ni≧10の範囲とすることで低Cr、高
Niの場合に発生するノツチ状高温酸化スケール
を防止して耐熱疲労特性を向上し、熱疲労による
プレス用金型の割れを防止したものである。
すなわち、この発明は、
Ｃ：0.10〜0.38wt％未満、
Si：0.10〜2.0wt％、
Mn：0.10〜2.0wt％、
Mo：0.50〜3.0wt％および
Ｖ：0.50〜0.80wt％
を含み、さらに
Cr：3.0〜8.0wt％と
Ni：0.05〜0.50wt％と
をCR／Ni≧10において含有し、残部Feおよび不
可避不純物よりなる連続幅プレス金型用鋼であ
る。
（作用）
次に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：0.10〜0.83wt％未満（以下単に％と示す）
Ｃは焼入性を向上し焼入れ焼もどし硬さおよび
高温硬さを維持するのに必要である。またCr，
Mo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が、多量に含
有するとじん性の劣化をまねくので0.83％未満と
し、一方0.10％未満では上記の各効果が得られな
いので下限は0.10％とした。
Si：0.10〜2.0％
Siは耐酸化性の維持、変態点の上昇のために含
有するが、多量の含有はじん性の劣化をまねくの
で、2.0％以下とし、逆に少量では効果がないの
で0.1％以上とした。
Mn：0.10〜2.0％
Mnは焼入性を向上するために必要であるが、
多すぎるとA1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0.1％
以上とした。
Mo：0.50〜3.0％
Moは基地に固溶して焼入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、耐摩耗性を向上させる。また焼もど
し軟化抵抗および高温強さを増加させ、A1変態
点を上昇させる。しかし含有量が3.0％をこえる
とじん性が劣化し、0.5％未満では十分な焼入れ
深さが得られないので、0.5〜3.0％とした。
Ｖ：0.50〜0.80％
Ｖは微細炭化物を析出させ焼もどし軟化抵抗、
高温強さを向上させ、また結晶粒を微細化して、
じん性を向上させ、A1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、少なすぎると効果が得られないので
0.5〜0.8％に限定した。
Cr：3.0〜8.0％
Crは炭化物を形成して基地中に分散し、耐摩
耗性を向上させ、一部は固溶し、焼入性を増加す
る。また、スラブ幅圧下プレス用金型は高温のス
ラブに接触し、該金型表面自体も高温になるた
め、耐高温酸化特性も要求されるが、Crの含有
はこの特性を向上させ得る。しかしその効果は、
第１図に示した、高温酸化時における酸化減量に
及ぼすCr濃度の影響からわかるように、3.0％未
満では効果が十分でなく、8.0％を越える含有は、
効果が飽和し経済的に不利になるので、Cr含有
量は3.0〜8.0％とした。なお第１図は、100℃×
48hr大気中で加熱したときの実験結果を示した。
Ni：0.05〜0.20％
Niはじん性および焼入性の向上に有利な元素
で、特に幅プレス金型は金型冷却時の熱応力に耐
えることが肝要であることころから、0.05％の含
有が必要である。一方0.50％をこえると、次に詳
しく説明する熱疲労特性の劣化をまねくため、
0.50％を上限とする。
一方この発明の対象とするスラブ連続幅圧下プ
レス用金型のように大形で、使用時には高温にさ
らされ冷却時に大きな熱応力をうける場合には、
熱疲労による割れが最も大きな問題となるが、酸
化雰囲気においてはNiの含有はこの熱疲労特性
を劣化させる。
Niの含有は選択酸化をうながし、高温酸化に
より第２図に示すような、ノツチ状のスケールを
生成する。ノツチ状スケールは、これを起点とし
てさらに割れを拡大し、耐熱疲労性を劣化させ
る。
第３図にノツチ状スケール深さに及ぼすCr／
Niの影響を示すように、ノツチ状スケールの生
成はCrの含有によつて抑えられる。なお第３図
は、Ｃ：0.40％、Si：1.0％、Mn：0.4％、Mo：
1.25％およびＶ：0.5％を含み、さらにNi：0.05〜
1.65％とCr：1.21〜7.9％とを種々に変化させて含
有する鋼塊を900℃×15hr加熱後大気中で冷却し
たそれぞれの供試材について第２図に示したとこ
ろに従いノツチ状スケールを測定し、この測定結
果をCr／Niの比に対応して示したものである。
同図から、Cr／Ni≧10とすればノツチ状スケ
ールの長さを10μm以下に抑えることができ、す
なわちノツチ状スケールの生成をほぼ抑制でき、
熱疲労特性を良好に保ち得る。
なお、この発明に従う鋼は転炉又は電気炉で溶
製し、つ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−焼入れ−焼もどしを含む熱処理を施したの
ち、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。
（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450mm角の形状に鍛造し、焼入れ焼も
どしの熱処理を施したのち所定の寸法のプレス金
型に仕上げ、実機試験に供した。950℃×15hrの
熱処理後のノツチ状スケール長さおよび実機試験
における割れ深さを、表１に併記する。
(Industrial Application Field) This invention relates to steel for press molds, in particular, to reduce the width from the front end to the back end of the slab by repeatedly applying pressure in the width direction each time the hot slab is fed relative to the mold. It relates to a steel that is advantageously compatible with molds used in continuous width presses. The width of the hot slab is cast to various widths to match the width of the hot rolled product, but if hot rolled products of different widths can be obtained from the same size slab, it is possible to manufacture a series of hot rolled products. It is possible to dramatically increase the efficiency of the process. Therefore, a method of width reduction of a hot slab and a press apparatus used in this method have been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 62-282738).
This continuous width reduction press equipment has a pair of press dies arranged in the width direction of the slab, and repeatedly presses to reduce the width of the slab.It is exposed to high temperatures and is subject to large thermal stress when cooling the dies. In order to achieve this goal, properties superior to those of ordinary molds are required. (Prior technology) In addition to JISG 404 standards for hot work tool steels for cutting tools, shock-resistant tools, cold work tools, etc., there is also a standard for hot work tool steels for the same purpose in JISG 404.
-Disclosure is in Publication No. 38570. (Problems to be Solved by the Invention) Although the above-mentioned steel exhibits sufficient resistance to normal hot rolling and forging, its suitability as a mold for continuous width presses is insufficient. In other words, the continuous width press mold is large and has a temperature of 1200℃.
As these hot slabs are continuously used for width reduction, the temperature reaches deeper inside the mold compared to hot rolling rolls, and excessive thermal stress is generated during cooling, resulting in cracking due to thermal fatigue. The problem was left in an easy place. Therefore, an object of the present invention is to provide a steel with high thermal fatigue resistance that is advantageously suitable for press dies used under severe conditions in continuous width presses and the like. (Means for Solving the Problems) The present invention provides a mactensitic hot-work metallization material which has Cr-Ni-Mo-V as a basic component and which is combined with Si and Mn, and which is particularly suitable for continuous width press. For mold steel, by setting Cr/Ni≧10, low Cr and high
It prevents the notched high-temperature oxidation scale that occurs with Ni, improves thermal fatigue resistance, and prevents press molds from cracking due to thermal fatigue. That is, this invention includes C: 0.10 to less than 0.38 wt%, Si: 0.10 to 2.0 wt%, Mn: 0.10 to 2.0 wt%, Mo: 0.50 to 3.0 wt%, and V: 0.50 to 0.80 wt%, and further It is a continuous width press die steel containing Cr: 3.0 to 8.0 wt% and Ni: 0.05 to 0.50 wt% at CR/Ni≧10, with the balance being Fe and unavoidable impurities. (Function) Next, the reason for limiting the range of each chemical component of the steel according to the present invention will be described. C: 0.10 to less than 0.83 wt% (hereinafter simply referred to as %) C is necessary to improve hardenability and maintain quenching and tempering hardness and high temperature hardness. Also Cr,
It combines with Mo and V to form carbides and improves wear resistance and tempering softening resistance, but if it is contained in a large amount, it will lead to deterioration of toughness, so it should be less than 0.83%, while less than 0.10% will have the above effects. could not be obtained, so the lower limit was set at 0.10%. Si: 0.10 to 2.0% Si is included to maintain oxidation resistance and raise the transformation point, but since a large amount of Si causes deterioration of toughness, it should be kept at 2.0% or less.On the other hand, a small amount has no effect. 0.1% or more. Mn: 0.10-2.0% Mn is necessary to improve hardenability, but
Too much will lower the A1 transformation point, so set the upper limit to 2.0
%, and on the other hand, if it is too small, there is no effect, so 0.1%
That's all. Mo: 0.50 to 3.0% Mo improves hardenability by dissolving in the matrix, and also combines with C to form hard carbides, which are dispersed and precipitated in the matrix, improving wear resistance. It also increases temper softening resistance and high temperature strength and raises the A1 transformation point. However, if the content exceeds 3.0%, the toughness deteriorates, and if it is less than 0.5%, sufficient quenching depth cannot be obtained, so it was set at 0.5 to 3.0%. V: 0.50-0.80% V precipitates fine carbides and improves tempering softening resistance.
Improved high temperature strength and refined crystal grains,
Improves toughness and raises A1 transformation point. However, if there is too much, coarse carbides will form and the toughness will decrease, and if there is too little, the effect will not be obtained.
Limited to 0.5-0.8%. Cr: 3.0 to 8.0% Cr forms carbides and disperses in the matrix, improving wear resistance, and some of it forms a solid solution, increasing hardenability. Furthermore, since the slab width reduction press mold comes into contact with a high-temperature slab and the surface of the mold itself becomes high temperature, high-temperature oxidation resistance is also required, and the inclusion of Cr can improve this property. However, the effect is
As can be seen from the effect of Cr concentration on oxidation loss during high-temperature oxidation shown in Figure 1, the effect is insufficient if the content is less than 3.0%, and if the content exceeds 8.0%,
Since the effect becomes saturated and becomes economically disadvantageous, the Cr content was set to 3.0 to 8.0%. In addition, Figure 1 is 100℃×
Experimental results when heated in air for 48 hours are shown. Ni: 0.05 to 0.20% Ni is an element that is advantageous in improving toughness and hardenability.In particular, since it is important for wide press molds to withstand thermal stress during mold cooling, the content of 0.05% is recommended. is necessary. On the other hand, if it exceeds 0.50%, it will lead to deterioration of thermal fatigue properties, which will be explained in detail next.
The upper limit is 0.50%. On the other hand, when the mold is large, such as the continuous slab width reduction press mold that is the object of this invention, and is exposed to high temperatures during use and subjected to large thermal stress during cooling,
The biggest problem is cracking due to thermal fatigue, but in an oxidizing atmosphere, the inclusion of Ni deteriorates this thermal fatigue property. The inclusion of Ni promotes selective oxidation, and high-temperature oxidation produces notch-shaped scales as shown in FIG. The notched scale further expands the cracks using this as a starting point and deteriorates the thermal fatigue resistance. Figure 3 shows the effect of Cr on the notch scale depth.
As shown by the influence of Ni, the formation of notched scales is suppressed by the inclusion of Cr. In addition, Figure 3 shows C: 0.40%, Si: 1.0%, Mn: 0.4%, Mo:
Contains 1.25% and V: 0.5%, and further Ni: 0.05~
Steel ingots containing various amounts of Cr: 1.65% and Cr: 1.21 to 7.9% were heated at 900°C for 15 hours and then cooled in the air. Notch-like scale was formed on each specimen according to the method shown in Figure 2. The measurement results are shown in relation to the Cr/Ni ratio. From the same figure, if Cr/Ni≧10, the length of the notch-like scale can be suppressed to 10 μm or less, that is, the formation of the notch-like scale can be almost suppressed.
Good thermal fatigue properties can be maintained. The steel according to the present invention is produced by melting in a converter or electric furnace, then producing a steel ingot or slab by ingot-forming or continuous casting, and after forging or rolling, includes normalizing, tempering, quenching, and tempering. After heat treatment, it can be machined into a predetermined shape and used in an actual machine. (Example) Steel having the respective compositions shown in Table 1 is melted in a converter, forged into a 450 mm square shape after ingot formation, and then heat treated by quenching and tempering, and then molded into a press mold with a predetermined size. It was completed and subjected to actual testing. Table 1 also shows the notched scale length after heat treatment at 950°C for 15 hours and the crack depth in the actual machine test.
【表】
（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
つて連続幅プレスに有利に適合するプレス金型の
提供を実現できる。[Table] (Effects of the invention) According to the present invention, it is possible to achieve improvement in thermal fatigue resistance, which was lacking in conventional hot die steel, and therefore a press die that is advantageously suited for continuous width presses. It is possible to realize the provision of
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図はCr含有率と酸化減量との関係を示す
グラフ、第２図はノツチ状スケールの説明図、第
３図はCr／Niとノツチ状スケール長さとの関係
を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between Cr content and oxidation loss, FIG. 2 is an explanatory diagram of notched scale, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between Cr/Ni and notched scale length.