JPH0796696B2

JPH0796696B2 - 合金工具鋼

Info

Publication number: JPH0796696B2
Application number: JP62032522A
Authority: JP
Inventors: 利光藤井; 民樹柳沢; 光一郎多田; 博司水野
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPS63203751A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、熱間金型用鋼または耐衝撃用工具鋼として好
適な合金工具に関する。

従来の技術従来、合金工具鋼としては、例えば、高速度工具鋼、冷
間工具鋼、熱間工具鋼、刃物用工具鋼等、種々のものが
知られており、そして、これ等のうち熱間金型用鋼或い
は耐衝撃用工具鋼については、更に高い靭性が要求され
ている。

発明が解決しようとする問題点ところで、これら合金工具鋼において、高ニッケル化を
はかると、合金工具鋼の靭性は向上するが、靭性、異方
性或いはヒートチェック特性に悪影響を及ぼす合金元素
の偏析が助長されてくるという欠点があり、高ニッケル
合金工具鋼を所望の用途に適用できないという問題があ
った。

本発明は、従来の上記のような問題点に鑑みてなされた
ものである。

したがって、本発明の目的は、靭性、異方性あるいはヒ
ートチェック特性に悪影響を及ぼす合金元素の偏析が軽
減され、ヒートチェック特性に優れると共に、異方性の
少ない高ニッケル合金工具鋼を提供することにある。

本発明の他の目的は、熱間金型用鋼及び耐衝撃性工具鋼
として好適な合金工具鋼を提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明者等は、鋭意検討の結果、高ニッケル合金工具鋼
における合金元素の中で、Si及びＰに着目し、これらの
元素をある範囲以下の量に制限すると、本発明の上記目
的が達成されることを見出だし、本発明を完成するに至
った。

本発明の合金工具鋼は、C:0.2〜1.0％（以下、「％」は
全て「重量％」を意味する）;Si:0.10％以下;Mn:0.10〜
1.50％;P:0.015％以下;S:0.030％以下;Ni:4.0超〜10.0
％;Cr:1.0〜8.0％;Mo:0.1〜5.0％及び／又はW:0.1〜5.0
％;V:0.01〜5.0％;Co:1.0〜5.0％；及び残部Feからなる
ことを特徴とする。

本発明の上記合金工具鋼において、残部Feの一部が、希
土類元素（以下、REMという。）0.001〜0.60％で置換さ
れていてもよい。更に又、Feの一部が、Mg:0.001〜0.5
％、Ca:0.002〜0.01％、Pb:0.4％以下、Bi:0.5％以下、
Te:0.3％以下、及びSe:0.3％以下、よりなる群から選択
された１種又は２種で置換されていてもよい。

以下、本発明の合金工具鋼について詳細に説明すると、
本発明における合金工具鋼の成分範囲の限定理由は、次
の通りである。

C:0.2〜1.0％Ｃは、炭化物形成元素と結合して硬い複合炭化物を生成
し、工具鋼として必要な強度、硬さ、耐磨耗性等の性質
を確保するのに必要な元素であり、そのような効果を発
揮させるために0.2％以上含有させることが必要であ
る。又、Ｃの量が多すぎると、耐磨耗性は増大するが、
靭性、鍛造性及び加工性が低下するので、上限は1.0％
に設定する必要がある。本発明の合金工具鋼を耐衝撃用
工具鋼として使用する場合には、Ｃの含有量は、0.2〜
1.0％の範囲に設定するのが好ましく、又、熱間金型用
鋼として使用する場合には、0.2〜0.5％の範囲に設定す
るのが好ましい。

Si:0.10％以下、 Siは主に脱酸剤として作用し、焼入性を向上させると共
に基地を強化して降伏点を高め、高温度での表面酸化を
阻止するのに有効な元素であるが、高ニッケル化した合
金鋼においては、Siが存在すると、合金元素が偏析し易
く、靭性の異方性やヒートチェック特性等に悪影響を及
ぼす。しかしながら、Si含有量を0.10％以下にすると、
縞状偏析の発生を軽減させ、靭性を高め、異方性を低減
することができる。特に、ソーキング処理をすることに
より縞状偏析がより一層低減され、熱間金型に要求され
る耐ヒートチェク特性もより向上する。したがって上限
は、0.10％に設定する必要がある。

Mn:0.10〜1.5％ Mnは、主に脱酸及び脱硫剤として作用し、鋼の清浄度を
高めると共に、焼入性の向上にも寄与する元素であるの
で、そのような効果を得るために0.1％以上添加する必
要がある。しかしながら、その添加量が多すぎると熱間
加工性が低下するので、上限は1.50％以下に設定するこ
とが必要である。

P:0.015％以下高ニッケル化した合金鋼においては、Ｐが存在すると合
金元素が偏析し易く、靭性の異方性やヒートチェック特
性等に悪影響を与えるが、0.015％以下に限定すると、
縞状偏析が軽減され、粒界偏析も軽減され、地疵の発生
が抑制され、したがって、靭性の向上、異方性の低減、
耐ヒートチェック特性の向上をはかることができる。し
たがって、上限は0.015％に設定することが必要であ
る。

S:0.030％以下、ＳはMnと結合してMnSを形成し、強度及び靭性を低下さ
せるので、Ｓ含有量は低いほうが望ましい。しかしなが
ら、成形加工時の被削性を確保するうえで、上限は0.03
0％に設定することが必要である。

Ni:4.0超〜10.0％ Niは、工具鋼に靭性を付与するために必要な元素である
ので、高靭性を与えるためには4.0％を超えて含有させ
る必要がある。しかしながら、その量があまり多すぎる
と、Ms点が低下し、残留オーステナイトが増加するの
で、上限は10.0％に設定することが必要である。

Cr:1.0〜8.0％ CrはＣと結合して複合炭化物を形成し、工具鋼の強度、
特に、高温強度を高めると共に、耐熱衝撃性を向上する
のに有効な元素であるので、そのような効果を得るため
に、1.0％以上添加することが必要である。しかしなが
ら、その量があまり多すぎると工具鋼の靭性あるいは加
工性を劣化させるので、上限は8.0％に設定することが
必要である。

Mo:0.1〜5.0％及び／又はW:0.1〜5.0％ Mo及びＷはＣと結合して微細な複合炭化物を形成し、
又、基地中にも固溶して基地を強化し、熱処理硬さを増
大して、耐磨耗性を向上させるのに有効な元素であるの
で、そのような効果を得るためには、それら１種を0.1
％以上、又は２種のそれぞれを0.1％以上添加する必要
がある。しかしながら、添加量が多すぎると、靭性が低
下すると共に、粗大炭化物が多くなり、疲労特性に悪影
響を及ぼすので、それぞれの上限は、5.0％に設定する
ことが必要である。

V:0.01〜5.0％ＶはＣと結合して微細な複合炭化物を形成し、熱処理硬
さを増大して耐磨耗性を向上させるのに有効な元素であ
って、少量の添加によっても、炭化物のピンニング効果
により、結晶粒を微細化し、強度及び靭性に寄与するの
で、そのような効果を得るためには、0.01％以上添加す
る必要がある。しかしながら、添加量が多すぎると、靭
性が低下すると共に、粗大炭化物が多くなり、疲労特性
に悪影響を及ぼすので、それぞれの上限は5.0％に設定
することが必要である。

Co:1.0〜5.0％ Coは高ニッケル化により低下したMs点を上昇させ、残留
オーステナイトを減少させるのに必要な元素であり、
又、基地を強化して、強度、耐衝撃性、耐ヒートチェッ
ク特性を高めるので、そのような効果を得るためには、
1.0％〜5.0％の範囲で添加する必要がある。

REM:0.001〜0.60％ REM（希土類元素の１種又は２種以上）は、Ｏ、Ｐ等の
不純物を固定して、基地の清浄化をはかり、工具鋼の靭
性を向上させ、特に耐衝撃性を高めるのに有効な元素で
あるので、このような効果を得るためには、１種又はそ
れ以上の希土類元素を合計で0.001〜0.60％添加させる
のが好ましい。しかしながら、その添加量が多すぎると
地疵が発生するので、上限は0.60％に設定するのが好ま
しい。

Mg:0.001〜0.5％、Ca:0.002〜0.01％、Pb:0.4％以下、B
i:0.5％以下、Te:0.3％以下、及びSe:0.3％以下、より
なる群から選択された１種又は２種 Mg、Ca、Pb、Bi、Te及びSeは、鋼の被削性を改善させる
のに有効な元素であるので、これらの１種又は２種以上
を上記の範囲で添加するのが好ましい。

本発明の合金工具鋼には、上記合金元素の他に更に他の
元素を添加することもできる。そのような合金工具鋼と
しては、例えば、Nb及び／又はTi:0.01〜0.05％を含有
するもの、Al:0.01〜0.05％及びN:0.005〜0.025％を含
有するもの、或いは、O:0.003％以下に規制したもの等
があげられる。

実施例次に、本発明を実施例によって説明する。

Fe以外の成分が下記第１表に示す化学組成よりなる25kg
鋼塊を、真空誘電炉により溶製し、厚さ20mmの板に鍛伸
した後、常法により焼ならし、焼なまし、焼入れ、焼戻
しを順次行って供試材を得た。なお、焼入れ、及び、焼
戻し条件は、以下のように、硬さを目標に設定した。

即ち、焼入れ硬さに及ぼすＣ含有量を調査し、C:0.4％
以上の場合に、硬さHRC60のものが得られることを確認
した。そこで、C:0.5％以上の組成のものについては、
耐衝撃用工具として適用することを前提にして、HRC60
に調質した。また、C:0.4％以下の組成のものについて
は、熱間金型として適用することを前提にして、HRC47
に調質した。更に、C:0.4〜0.5％の組成のものについて
は、両者に適用することを前提として、HRC:47及び55に
調質した。

これら供試材について、耐衝撃用工具として適用するこ
とを前提にしたものについてはシャルピー衝撃値（10mm
Rノッチ）のみを測定し、熱間金型として適用すること
を前提にしたものについてはシャルピー衝撃値（2mmUノ
ッチ）、ヒートチェック発生頻度及び高温強度を測定し
た。得られた結果を第２表に示す。なお、第１表及び第
２表には、比較のための合金鋼についても、その化学組
成及び測定結果を示す。

発明の効果本発明の合金工具鋼は、上記した構成を有し、特に、Si
及びＰの含有量が低減した組成を有するから、靭性、異
方性あるいはヒートチェック特性に悪影響を与える合金
元素の偏析が軽減され、したがって、ヒートチェック特
性に優れ、異方性の少ない高い靭性を有するものであ
る。したがって、本発明の合金工具鋼は、熱間金型用鋼
として、例えば、Alダイカスト用金型、Mgダイカスト用
金型、Znダイカスト用金型、熱間鍛造型等に好適であ
り、又、耐衝撃用工具鋼として、例えば、ニューマチッ
クツール、シャーブレード、冷温間鍛造用工具等にも好
適である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】C:0.2〜1.0重量％、Si:0.10重量％以下、M
n:0.10〜1.50重量％、P:0.015重量％以下、S:0.030重量
％以下、Ni:4.0超〜10.0重量％、Cr:1.0〜8.0重量％、M
o:0.1〜5.0重量％及び／又はW:0.1〜5.0重量％、V:0.01
〜5.0重量％、Co:1.0〜5.0重量％、及び残部Feからなる
ことを特徴とする合金工具鋼。
【請求項２】C:0.2〜1.0重量％、Si:0.10重量％以下、M
n:0.10〜1.50重量％、P:0.015重量％以下、S:0.030重量
％以下、Ni:4.0超〜10.0重量％、Cr:1.0〜8.0重量％、M
o:0.1〜5.0重量％及び／又はW:0.1〜5.0重量％、V:0.01
〜5.0重量％、Co:1.0〜5.0重量％、希土類元素0.001〜
0.60重量％、及び残部Feからなることを特徴とする合金
工具鋼。
【請求項３】C:0.2〜1.0重量％、Si:0.10重量％以下、M
n:0.10〜1.50重量％、P:0.015重量％以下、S:0.030重量
％以下、Ni:4.0超〜10.0重量％、Cr:1.0〜8.0重量％、M
o:0.1〜5.0重量％及び／又はW:0.1〜5.0重量％、V:0.01
〜5.0重量％、Co:1.0〜5.0重量％、及びMg:0.001〜0.5
重量％;Ca:0.002〜0.01重量％;Pb:0.4重量％以下;Bi:0.
5重量％以下;Te:0.3重量％以下；及びSe:0.3重量％以下
よりなる群から選択された１種又は２種を含有し、残部
Feからなることを特徴とする合金工具鋼。
【請求項４】C:0.2〜1.0重量％、Si:0.10重量％以下、M
n:0.10〜1.50重量％、P:0.015重量％以下、S:0.030重量
％以下、Ni:4.0超〜10.0重量％、Cr:1.0〜8.0重量％、M
o:0.1〜5.0重量％及び／又はW:0.1〜5.0重量％、V:0.01
〜5.0重量％、Co:1.0〜5.0重量％、希土類元素0.001〜
0.60重量％、及びMg:0.001〜0.5重量％;Ca:0.002〜0.01
重量％;Pb:0.4重量％以下;Bi:0.5重量％以下;Te:0.3重
量％以下；及びSe:0.3重量％以下よりなる群から選択さ
れた１種又は２種を含有し、残部Feからなることを特徴
とする合金工具鋼。