JPH0672284B2

JPH0672284B2 - 銅押出し用ライナー材

Info

Publication number: JPH0672284B2
Application number: JP60178397A
Authority: JP
Inventors: 敏泉川; 利夫藤田
Original assignee: 関東特殊製銅株式会社
Priority date: 1985-08-13
Filing date: 1985-08-13
Publication date: 1994-09-14
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPS6240347A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は製造上の制約があり製造コストも高い耐熱鋼A2
86に代る高温域で高性能を発揮する熱間工具鋼、特に銅
押出し用ライナーに用いて効果の高いライナー材に関す
るものである。

〔従来の技術〕従来銅押出し用ライナー材としてAISI H19等の熱間工具
鋼が用いられているがこれらは600〜700℃あるいはそれ
以上の加工温度域で使用されるといわゆる“へたり等”
の現象を発生して使用限界となつてしまう。そこで高温
での強度あるいは硬度を向上させることにより寿命の延
長を図るため耐熱鋼であるA286（AISI660）が用いられ
るようになり好成績をあげている。

しかしながらA286は活性元素であるTi、Alを多く含有
し、さらにCr13.5〜16％、C0.08％以下のため、アルゴ
ン・酸素脱炭法（AOD）、真空酸素脱炭法（VOD）等のた
めの特殊な精錬炉を用い、あるいは真空誘導溶融（VI
M）炉で高価な低Ｃ−Fe−Crや金属Crを用いて溶製しな
ければならない等製造上大きな制約があり高コストとな
らざるを得ない。

〔発明が解決すべき問題点およびその手段〕本発明者等は上記の如き事情に鑑み、特殊な装置を必要
とせず、通常の電気炉で溶製することができ、高温にお
いてA286と同等以上の性能を有する熱間工具鋼を得るべ
く研究の結果下記の組成を有する合金鋼によつてその目
的を達成しえたものである。

即ち本発明は、重量比で、C:0.1〜0.8％、Si:0.1〜1.5
％、Mn:8〜30％、Cr:5〜20％、Ni:1〜15％、Mo:0.1〜３
％およびW:0.1〜６％のいずれか一方もしくは両方（た
だし0.1％＜Mo＋1/2W≦６％）、V:0.2〜３％、Nb:0.1〜
２％、N:0.05〜0.5％、残余はFeおよび不可避的不純物
よりなる高温強度、高温硬さに優れた銅押出し用ライナ
ー材を要旨とするものである。

〔成分の限定理由〕

以下本発明鋼の合金元素の含有量限定理由について述べ
る。

C:Cは高温強度を高める炭化物の析出硬化用元素として
また鋼のオーステナイト化元素として重要である。特に
Ｖと結合してVCを作りその析出により強度を高める。従
つて最低0.1％必要であるが0.8％を超えると鋳造、機械
加工が困難となりまた靱性値が低下するので上限は0.8
％とする。

Si:Siは脱酸剤として0.1％は必要であり、また溶湯の流
動性（湯流性）を高めるが高温強度に寄与しないため上
限は1.5％とする。

Mn:Mnは強力なオーステナイト安定化元素であり、また
本発明鋼の重要な合金元素であるＮの溶解度を高めるた
め、下限は８％必要である。しかし30％を超えても特に
性質の向上は見られないので、上限は30％とする。

Cr:Crはオーステナイトを安定させ、耐酸化性被膜の形
成元素であり、合金元素として高温強度を高めるため必
須の元素である。下限として５％必要であるが20％を超
えると脆弱はσ相を形成するので上限は20％とする。

Ni:Niはオーステナイト安定化元素として重要であり、
またCr₂O₃・NiOの強力な耐酸化保護被膜を作り炭化物の
粗大化防止に有効である。従つて１〜15％含有させる。

Mo、W:Mo、Ｗはクリープ値を著しく高めＮの作用を有効
ならしめるためいずれか一方もしくは両方について最低
0.1％添加する。しかしMoの酸化物は蒸気圧が高いので
上限は３％としＷはその効果が飽和することから６％と
する。ただしMoとの合計量を0.1％以上６％以下とする。

V:Vは前述の如くＣと結合して析出硬化し強度を高める
ので0.2％は必要であるがV₂O₅は融点が低く耐酸化性を
害するので上限は３％とする。

Nb:Nbはオーステナイト系合金であつては、高温クリー
プ強度を高めるので最低0.1％添加する。２％を超える
と効果が減少してくるので上限を２％とする。

N:Nは強いオーステナイト化元素であり炭化物の粗大化
を防止し窒化物として析出硬化に寄与しσ相の析出を防
止する。従つて最低0.05％含有せしめるが添加が困難で
あることと効果が減少することの理由により上限を0.5
％とする。

〔試験による効果の説明〕

次の成分および鍛伸、熱処理を行なつた試料について以
下の試験を行なつた。

1.成分： 2.鍛伸:250φ→120φ 3.熱処理:1200℃×1Hr→WQ、 720℃×20Hr→AC 4.試験の内容：（１）高温引張試験（２）高温硬度試験（３）熱履歴後常温硬度試験（４）高温クリープ試験 5.試験の結果：試験結果をA286のデータと対比して説明する。

（１）高温引張試験結果引張り強度（T.R）、0.2％耐力（P.S（0.2％））の測定
結果を第１図に示す。本発明鋼はA286（時効処理）に比
べ低温域では低い強度となつているが750℃を超えるとA
286を凌駕するようになる。

（２）高温硬度試験時効処理後および750℃×300Hrの熱履歴付与後の常温お
よび高温における硬度測定結果を第２図（時効処理後）
および第３図（熱履歴後）に示す。いずれの場合も500
℃〜700℃ではA286に比べ差はないがそれより低温域お
よび高温域では本発明鋼が高い硬度を示す。特にA286は
700℃を超えると急激に硬度が低下するが本発明鋼は硬
度低下が小さい。

（３）熱履歴後常温硬度試験結果 1000時間まで各温度で熱履歴を与え常温まで冷却の後、
硬度の変化を測定した。結果を第４図（イ）、（ロ）、
（ハ）、（ニ）に示す。750℃までの温度における熱履
歴ではいずれの点においても本発明鋼種の方が高い硬度
を示し硬度低下傾向に大きな差は認められなかつたがさ
らに高温の800℃ではA286の硬度低下が大きいのに対し
本発明鋼種は大差なく高温で強度の高いことが想定され
る。

（４）高温クリープ試験結果クリープ試験結果をラーソンミラーのパラメータで整理
したのが第５図である。650℃、700℃ではA286に近い強
度が得られている。

〔実施例〕

Ｃ含有量を基準としてＡ〜Ｆ表記載の成分系を構成し、
各成分による5kg鋼塊をタンマン炉で溶製、φ30mmに鍛
伸した。その後1200℃×30′加熱、冷却し720℃×20Hr
の時効硬化処理した。これらの試験片について硬度、高
温衝撃値を調査した。試験結果およびライナーへの適用
可否の判定を併せＡ〜Ｆ表に示す。常温硬さH_RC35以
上、700℃シャルピー値3.0kg^-m/cm²以上を合格とした。

判定欄×印は成分のいずれかにおいて本発明の範囲を逸
脱しているもので比較例となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋼とA286の高温における引張り強度と0.
2％耐力を比較したグラフで、実線は引張り強度を、破
線は0.2％耐力を示す。第２図は時効処理後の本発明鋼とA286の常温〜900℃に
おける硬度を比較したグラフで、実線は本発明鋼の、破
線はA286の硬度曲線である。第３図は750℃×300Hrの熱履歴付与後の本発明鋼とA286
の常温〜900℃における硬度を比較したグラフで、実線
は本発明鋼の、破線はA286の硬度曲線である。第４図は1000時間まで各温度で熱履歴を与え常温まで冷
却した後の硬度の変化を示すグラフで、（イ）は650
℃、（ロ）は700℃、（ハ）は750℃、（ニ）は800℃の
熱履歴付与の場合である。各図において実線は本発明鋼
の、破線はA286の硬度変化を示す。第５図はクリープ試験結果をラーソンミラーのパラメー
タで整理したグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−77367（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−36511（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−211557（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−2775（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−78915（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量比で、C:0.1〜0.8％、Si:0.1〜1.5
％、Mn:8〜30％、Cr:5〜20％、Ni:1〜15％、Mo:0.1〜３
％およびW:0.1〜６％のいずれか一方もしくは両方（た
だし0.1％＜Mo＋1/2W≦６％）、V:0.2〜３％、Nb:0.1〜
２％、N:0.05〜0.5％、残余はFeおよび不可避的不純物
よりなる高温強度、高温硬さに優れた銅押出し用ライナ
ー材。