JPH08225830A - Quenching of die made of hot die steel - Google Patents

Quenching of die made of hot die steel

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JPH08225830A
JPH08225830A JP34300795A JP34300795A JPH08225830A JP H08225830 A JPH08225830 A JP H08225830A JP 34300795 A JP34300795 A JP 34300795A JP 34300795 A JP34300795 A JP 34300795A JP H08225830 A JPH08225830 A JP H08225830A
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cooling
temperature
die
quenching
mold
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成一 赤池
Mitsunori Suda
光則 須田
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NICHIEI KOZAI KK
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Abstract

PURPOSE: To improve toughness, heat check resistance, etc., of die by executing quenching while subjecting the die to slow cooling and rapid cooling sequentially under a specific condition after the die made of hot die steel is heated up to austenitizing temp. CONSTITUTION: The die made of hot die steel is heated to the austenitizing temp. C step by step. Successively, the heated die is relatively slowly cooled at the cooling rate directing to the nose (n) of bainite region B with air-blast cooling to softly cool down to the blend cooling changing region G. Further, the die is rapidly cooled at the cooling rate avoiding the nose (n) of bainite region B by oil cooling, etc., down to the martensite region M. By this method, dimensional change due to heat treatment is improved, thermal strain and finishing margine are reduced and die life is prolonged.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は熱間ダイス鋼の熱処
理、特に熱処理歪みが少い上に、靱性が向上した焼入れ
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment for hot die steel, and more particularly to a quenching method with a small heat treatment distortion and improved toughness.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、ダイカスト用の金型や熱間鍛造
用の金型は高温(例えば、500 〜1000℃)において使用
される関係で熱間ダイス鋼が使用されている。ダイカス
ト金型の場合には、形状が複雑で、肉厚も一様でなく、
且つ仕上げ代が少ないものが多いが、このような製品に
おいては急冷を行うと焼割れや焼入れ歪みを発生するの
で、このような欠点を防止するために緩慢な冷却を行な
っている。この緩慢な冷却方法としては、焼入れ温度か
らの冷却処理工程において空冷や衝風冷却による徐冷で
行うのが普通である。
2. Description of the Related Art For example, a die casting die and a hot forging die are made of hot die steel because they are used at a high temperature (for example, 500 to 1000 ° C.). In the case of die casting mold, the shape is complicated, the wall thickness is not uniform,
In addition, many products have a small finishing allowance, but in such products, quenching and quenching distortion occur when rapid cooling is performed, so slow cooling is performed to prevent such defects. As a slow cooling method, it is usual to perform slow cooling by air cooling or air blow cooling in the cooling process from the quenching temperature.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記のような緩慢な冷
却方法によると焼割れや歪みの発生を抑制することがで
きる反面、冷却速度が遅いために次の問題があった。 (1) 金型の靱性、特にシャルピー値が不足して耐久性に
劣る。この問題は金型の早期交換という手段等によって
対応しているのが実情である。
According to the slow cooling method described above, the occurrence of quench cracks and strains can be suppressed, but the cooling rate is slow, which causes the following problems. (1) The toughness of the mold, especially the Charpy value, is insufficient, resulting in poor durability. The reality is that this problem is addressed by means such as early replacement of the mold.

【0004】(2) 金型の厚みによっては不完全な焼入組
織となり、従って、金型の寿命が短縮される。これを前
記のような金型の早期交換という手段等によって解決し
ている。 (3) 耐ヒーチチェック性が悪い。即ち、焼入温度より徐
冷した金型は内部組織が不安定で、低い硬さで使用され
るので熱疲労に弱く、熱間用金型本来の使用方法である
急熱と急冷の繰り返しで早期にヒートチェックが発生
し、使用不能となる。
(2) Depending on the thickness of the mold, an incompletely hardened structure results, so that the life of the mold is shortened. This is solved by the above-mentioned means such as early replacement of the mold. (3) The heat check resistance is poor. That is, the mold gradually cooled below the quenching temperature has an unstable internal structure and is used with low hardness, so it is vulnerable to thermal fatigue, and it is possible to repeat rapid heating and quenching, which is the original method of using a hot mold. A heat check occurs early and it becomes unusable.

【0005】前記のように金型の焼入れに徐冷を採用し
た場合には靱性と硬さの双方が低下するために耐久性に
劣り、金型の早期交換が必要となる等の不可避的な問題
があった。そこで、オーステナイト化温度より油冷等の
急冷を行なった場合には硬さと靱性を同時に向上させ、
耐久性を向上させる上に有利である。しかし、油冷等の
急冷による焼入れは前記のように大きな熱処理歪みと顕
著な焼割れを発生することが多い。焼入れ工程において
歪みが大きい場合には当然のことながらその焼入れ後に
この金型の歪みを修正する意味で機械加工が必要であっ
たり、修正不能が原因して不良率が増加するという問題
があり、これを避ける意味で急冷焼入れは極限られた小
型の金型にしか適用することができないものである。
As mentioned above, when slow cooling is used for quenching the die, both toughness and hardness are lowered, resulting in poor durability and inevitably requiring early replacement of the die. There was a problem. Therefore, when rapid cooling such as oil cooling is performed from the austenitizing temperature, hardness and toughness are simultaneously improved,
It is advantageous in improving durability. However, quenching by rapid cooling such as oil cooling often causes large heat treatment distortion and remarkable quench cracking as described above. When the distortion is large in the quenching process, of course, there is a problem that machining is required to correct the distortion of this mold after the quenching, or the defect rate increases due to the uncorrectability, In order to avoid this, quenching and quenching can be applied only to extremely small molds.

【0006】前記理由から、一般のダイカスト金型にお
いては空冷ないしは衝風冷却によって熱処理を行なわざ
るを得なかったのである。具体的な公知技術をあげれ
ば、特公昭60-37851号公報や特開昭54-103732 号公報が
ある。前者の発明は、冷間ピルガー圧延機用ロールダイ
スの熱処理方法に関するものであって、高強度、高靱性
ダイス鋼系の材料より成るロールダイス粗成材をオース
テナイ化温度に加熱して約 500℃のソルトバスによる第
1段中温熱浴と、約 250℃のソルトバスによる第2段低
温熱浴とによる急冷熱処理を行なうもので、この第1段
中温熱浴処理の際はパーライトの変態域のノーズにかか
らない速度で冷却し、第2段低温熱浴処理の際はベーナ
イト変態域のノーズにかからないように短時間でマルテ
ンサイト変態域直上の温度まで冷却するものである。
For the above-mentioned reason, in the general die casting mold, the heat treatment has to be carried out by air cooling or blast cooling. Specific publicly known techniques include JP-B-60-37851 and JP-A-54-103732. The former invention relates to a heat treatment method for a roll die for a cold Pilger rolling mill, which comprises heating a roll die crude material made of a high-strength, high-toughness die steel material to an austenizing temperature of about 500 ° C. Rapid heat treatment is performed with a 1st-stage medium-temperature heat bath using a salt bath and a 2nd-stage low-temperature heat bath using a salt bath at approximately 250 ° C. During this 1st-stage medium-temperature heat bath treatment, the nose of the pearlite transformation region The cooling is performed at a speed that does not affect the temperature, and during the second-stage low-temperature hot bath treatment, the temperature is immediately above the martensite transformation region so that the nose of the bainite transformation region is not affected.

【0007】しかし、この熱処理方法を熱間ダイス鋼を
使用して製作した金型の熱処理に利用することはできな
いものである。その理由は、第1段中温熱浴処理にソル
トバスによる急冷が採用され、しかも粗成材の表面部と
芯部との温度差を可及的僅少にすることが条件である。
このことからダイカスト金型のように比較的大型で熱容
量も大きい金型には必然的に多量の熱歪みを発生せざる
を得ず、特に熱間ダイス鋼で製作した板状ないしはブロ
ック状の金型の熱処理には適用できないものである。
However, this heat treatment method cannot be used for heat treatment of a die manufactured using hot die steel. The reason for this is that rapid cooling with a salt bath is adopted for the first-stage medium-temperature heat bath treatment, and the temperature difference between the surface portion and the core portion of the crude material is made as small as possible.
From this, it is inevitable that a die such as a die-casting die that is relatively large and has a large heat capacity will generate a large amount of thermal strain, especially a plate-shaped or block-shaped die made of hot die steel. It cannot be applied to heat treatment of the mold.

【0008】後者の発明は、炭素が0.10%以下、Mn約1.
8 〜4.%、かつAC3変態点以上の温度域から大気中で放
冷してもほとんどフェライトまたはパーライトを生じ
ず、焼入れ状態でベーナイト組織もしくは一部マルテン
サイトを含むベーナイト組織を形成するような焼入れ性
元素を添加した、極低炭素強靱鋼の焼入れに関するもの
である。この発明は焼戻し工程を省略するために特殊な
成分を含む極低炭素強靱鋼材料を使用することを前提と
するものであり、積極的にベーナイト領域に入るような
焼入れを行なうものである。
The latter invention has a carbon content of 0.10% or less and an Mn of about 1.
8-4.%, And hardly cause ferrite or pearlite be allowed to cool in air from A C3 transformation point or higher temperature region, so as to form a bainite structure containing bainite structure or a part martensite hardening state The present invention relates to quenching of ultra-low carbon toughness steel to which a hardenable element is added. The present invention is premised on the use of an ultra-low carbon toughness steel material containing a special component in order to omit the tempering step, and performs quenching so as to positively enter the bainite region.

【0009】しかし、このベーナイト焼入れを炭素含有
量が0.32〜0.42%の熱間ダイス鋼からなる金型に行なっ
た場合は、熱間歪みが少ないが靱性が著しく低下するも
のであり、金型として利用することができいな割れ易い
ものとなる欠点がある。本発明は、前記従来のダイカス
ト金型や熱間鍛造に使用される熱間ダイス鋼の熱処理の
問題を解消するために、大量の実験を行なった結果得ら
れたものであって、その目的とするところは、靱性を向
上させ、耐ヒートチェック性が改善され、そして熱歪み
が少なく、熱処理寸法変化が改善され、仕上げ代を少な
くし、更に金型寿命が延長される焼入れ法を提供するも
のである。
However, when this bainite quenching is applied to a die made of hot die steel having a carbon content of 0.32 to 0.42%, the hot strain is small but the toughness is remarkably reduced. It has a drawback that it cannot be used and is easily broken. The present invention was obtained as a result of conducting a large amount of experiments in order to solve the problem of heat treatment of the hot die steel used in the conventional die casting mold or hot forging, and its purpose and In order to provide a quenching method that improves toughness, improves heat check resistance, reduces thermal strain, improves dimensional change of heat treatment, reduces finishing allowance, and further extends die life. Is.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明にかかる熱間ダイス鋼の焼入れ法は、 (1) 熱間ダイス鋼をオーステナイト化温度に加熱し、該
温度と前記ベーナイト領域のノーズに向かう経路を通過
する冷却速度で空冷ないしは衝風冷却によって複合冷却
変更温度まで冷却する。
Means for Solving the Problems A quenching method for hot die steel according to the present invention for achieving the above object is (1) heating the hot die steel to an austenitizing temperature, and the temperature and the bainite region. It is cooled to the combined cooling change temperature by air cooling or air blast cooling at the cooling rate passing through the path toward the nose.

【0011】(2) そして前記複合冷却変更温度より急冷
を行なう。更に詳述すれば、従来の特殊鋼の焼入れ法に
おいては靱性の向上を犠牲にしながら、焼入れ歪みや大
割れを防止する意味において、焼入れ温度に加熱された
金型を空冷ないしは衝風冷却によって徐冷する方法を採
用した。これに対し本発明においては、その徐冷の範囲
を特に、「複合冷却変更温度」までとし、しかも、その
徐冷速度をベーナイト領域に向かう経路を通る冷却速度
で行なうものである。
(2) Then, quenching is performed from the combined cooling change temperature. More specifically, in the conventional quenching method for special steels, the mold heated to the quenching temperature is gradually cooled by air cooling or blow wind cooling in the sense of preventing quenching distortion and large cracks while sacrificing improvement in toughness. The method of cooling was adopted. On the other hand, in the present invention, the gradual cooling range is set to the "combined cooling change temperature", and the gradual cooling rate is set to the cooling rate passing through the path toward the bainite region.

【0012】そして前記複合冷却変更温度よりマルテン
サイト化温度まで急冷することを特徴とするものであ
る。前記(1),(2) の工程を行うためには、既に得られて
いる熱間ダイス鋼の連続変態曲線を使用してパーライト
領域Pおよびベーナイト領域Bのそれぞれのノーズnの
位置を確認するのが良い。そしてこの確認作業は、金型
と同様な材料と、大きさのテストピースを使用すれば更
に良い結果が得れる。
The invention is characterized in that the temperature is rapidly cooled from the composite cooling change temperature to the martensitic temperature. In order to perform the steps (1) and (2), the positions of the noses n of the pearlite region P and the bainite region B are confirmed using the continuous transformation curve of the hot die steel that has already been obtained. Is good. Further, this confirmation work can obtain a better result by using a material similar to the mold and a test piece of a size.

【0013】一般に熱伝導性が悪いダイス鋼をオーステ
ナイト化温度より複合冷却変更温度まで徐冷することに
よって、金型のコーナー部分より冷却されて発生する大
きな熱歪みを最小限に抑制することができる。そして複
合冷却変更温度より油冷等を採用して急冷することによ
って、靱性の低下に最も影響を与えるベーナイト領域を
通過しないようにして組織内にベーナイトの発生を防止
するものである。前記のように構成することによって金
型の靱性を向上させ、ヒートチェックを改善し、熱歪み
の少ない金型を製造することができるのである。
In general, by gradually cooling the die steel having poor heat conductivity from the austenitizing temperature to the composite cooling change temperature, it is possible to minimize a large thermal strain generated by being cooled from the corner portion of the mold. . Then, oil cooling or the like is adopted from the combined cooling change temperature to perform rapid cooling so as not to pass through the bainite region that most affects deterioration of toughness, thereby preventing generation of bainite in the structure. By configuring as described above, it is possible to improve the toughness of the mold, improve the heat check, and manufacture the mold with less heat distortion.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】先ず、本発明の理解を助けるため
に、本発明の焼入れ法を、全工程に衝風冷却を採用した
従来の焼入れ法を対比して説明する。図1はダイス鋼(S
KD-61)を使用した金型の等温度変態曲線図上に表わした
加熱冷却曲線であって、(a)−図は本発明によるもの
を、また(b)−図は従来の方法によるものをそれぞれ
示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, in order to help understanding of the present invention, the quenching method of the present invention will be described in comparison with a conventional quenching method which employs blast cooling in all steps. Figure 1 shows die steel (S
KD-61) is a heating / cooling curve represented on the isothermal transformation curve diagram of a mold, wherein (a) -diagram is according to the present invention and (b) -diagram is according to a conventional method. Are shown respectively.

【0015】なお、図中、Pはパーライト領域、Bはベ
ーナイト領域を、またMはマルテンサイト領域をそれぞ
れ示している。そしてFは金型の中心部の温度を、Eは
表面の温度をそれぞれ示している。 (1) 前記焼入れ熱処理線図は、予め連続冷却変態曲線
によって作成し、この図上においてパーライト領域P、
ベーナイト領域Bを確認する。
In the figure, P indicates a pearlite region, B indicates a bainite region, and M indicates a martensite region. F indicates the temperature of the center of the mold, and E indicates the temperature of the surface. (1) The quenching heat treatment diagram is created in advance by the continuous cooling transformation curve, and the pearlite region P,
Check the bainite area B.

【0016】(2) そしてこのベーナイト領域Bのノー
ズnより金型が冷却される時間と温度降下の関係を実験
値より定めておき、このデータに基づいてオーステナイ
ト化温度Cの延長戦より焼入れ開始点Dを確認してお
く。具体的には、型材と同材質でほぼ同寸法のテストピ
ースを多数準備し、中心部に熱電対を取付け、冷却速度
を実測する。このような方法を採用して複合冷却変更温
度を種々と変化させて適切な温度を決定する。
(2) The relationship between the time required for the mold to cool from the nose n in the bainite region B and the temperature drop is determined from experimental values, and based on this data, quenching is started from the extended war of the austenitizing temperature C. Check point D. Specifically, a large number of test pieces of the same material as the mold material and having substantially the same dimensions are prepared, a thermocouple is attached to the central portion, and the cooling rate is measured. By adopting such a method, the composite cooling change temperature is changed variously to determine an appropriate temperature.

【0017】この冷却速度勾配は重要であって、テスト
ピースの表面と内面の冷却速度勾配曲線E′とF′が前
記ベーナイト領域Bのノーズnに接触することがないよ
うにする。前記複合冷却変更温度Gは、本発明者が便宜
上命名した温度であって、オーステナイト化温度Cより
ソフト冷却し、次にこのソフト冷却を停止し、次にハー
ド冷却、即ち急冷に冷却手段を変更する温度領域を意味
している。この複合冷却変更温度Gは、通常の焼入れ工
程において簡単に確認し、冷却手段を変更することがで
きる温度範囲でなければならない。
This cooling rate gradient is important so that the cooling rate gradient curves E'and F'on the surface and on the inside of the test piece do not come into contact with the nose n of the bainite region B. The composite cooling change temperature G is a temperature named for convenience of the present inventor, and soft cooling is performed from the austenitizing temperature C, then this soft cooling is stopped, and then the cooling means is changed to hard cooling, that is, rapid cooling. It means the temperature range to operate. This combined cooling change temperature G must be within a temperature range where the cooling means can be changed easily by confirming it in a normal quenching process.

【0018】例えば、オーステナイト化温度X℃(例え
ば1020℃)とすると、前記複合冷却変更温度Gは、ほぼ
X/2(例えば 500℃)の温度であり、その温度の幅は
±50℃程度である。この温度範囲であれば十分に冷却手
段を変更することが可能である。しかし、金型の材質や
大きさによって若干の温度範囲を変更することは十分に
許容される範囲である。なお、前記複合冷却変更温度G
は、通常の焼入れにおいては半冷温度に相当する場合が
多い。
For example, assuming that the austenitizing temperature is X ° C. (eg 1020 ° C.), the composite cooling change temperature G is a temperature of approximately X / 2 (eg 500 ° C.), and the temperature range is about ± 50 ° C. is there. Within this temperature range, the cooling means can be changed sufficiently. However, it is a sufficiently permissible range to change the temperature range slightly depending on the material and size of the mold. The combined cooling change temperature G
Often corresponds to a semi-cooling temperature in normal quenching.

【0019】図1−(a)、(b)において、A、B、
Cは熱処理する金型を昇温する温度の段階を示し、また
Cはオーステナイト化温度を示している。(a)−図に
おいては複合冷却変更温度Gより上の冷却線Eは、オー
ステナイト化温度Cより衝風冷却等のソフトな冷却をし
た金型の表面温度を、同様に冷却線Fは金型の内面の温
度をそれぞれ示している。
In FIGS. 1- (a) and (b), A, B,
C indicates the temperature step of raising the temperature of the mold for heat treatment, and C indicates the austenitizing temperature. (A) -In the figure, the cooling line E above the combined cooling change temperature G is the surface temperature of the mold that has been softly cooled such as blast cooling from the austenitizing temperature C, and similarly the cooling line F is the mold. The temperature of the inner surface of each is shown.

【0020】また、複合冷却変更温度Gより下の部分の
前記冷却線E、Fの延長線上のE′−F′は油焼入れを
主体とするハードな焼入れにおける金型の表面温度と中
心温度を表している。図1−(a)と(b)とを比較し
て理解されるように、(b)−図の従来の焼入れ法によ
れば、オーステナイト化温度C上の焼入れ開始点Dより
常温に至るまでの全領域が衝風冷却などのソフトな冷却
が採用され、その結果、ベーナイト領域Bのノーズn部
分に冷却線E″とF″が入り込んでおり、焼入れされた
金型の組織にはベーナイト組織が発生し、前記各種の欠
点を有していることは明らかである。
Further, E'-F 'on the extension line of the cooling lines E and F below the combined cooling change temperature G indicates the surface temperature and the center temperature of the mold in the hard quenching mainly in oil quenching. It represents. As can be understood by comparing FIGS. 1- (a) and (b), according to the conventional quenching method of (b) -diagram, from the quenching start point D on the austenitizing temperature C to the room temperature. Soft cooling such as blast cooling is adopted in all the areas of B, and as a result, cooling lines E ″ and F ″ enter the nose n portion of the bainite area B, and the structure of the quenched die has a bainite structure. It is obvious that the above-mentioned various drawbacks occur.

【0021】これに対して(a)−図の本発明の方法に
よれば金型の内面温度F′と表面温度E′は共にベーナ
イト領域Bを避けて冷却されているので、(b)−図の
従来法のような欠陥は全く発生しない。さて、ダイス鋼
を機械加工して得られた金型(縦 300ミリ、横 200ミ
リ、厚さ150ミリ)を真空炉中において、昇温を開始す
る。
On the other hand, according to the method of the present invention shown in (a)-(b)-, since both the inner surface temperature F'and the surface temperature E'of the mold are cooled while avoiding the bainite region B, (b)- No defects occur as in the conventional method shown in the figure. Now, the temperature of the die (300 mm long, 200 mm wide, 150 mm thick) obtained by machining die steel is started in a vacuum furnace.

【0022】イ) 600℃に 120分間(温度A)、ロ)次
いで 850℃に 120分間(温度B)、ハ)1020℃〜1030℃
に 120分間・・・と、段階的に加熱して最終的にはオー
ステナイト化温度Cである1020℃〜1030℃とする。前記
オーステナイト化温度Cより、このオーステナイト化温
度Cとの室温とのほゞぼ中間の温度である 500±50℃の
複合冷却変更温度Gまで、比較的ソフトに冷却する。こ
の冷却手段としては加熱された金型に送風機などによっ
て衝風冷却を継続的に行う。
B) 600 ° C. for 120 minutes (Temperature A), b) then 850 ° C. for 120 minutes (Temperature B), c) 1020 ° C. to 1030 ° C.
For 120 minutes, the temperature is gradually increased to the final austenitizing temperature C of 1020 ° C to 1030 ° C. Cooling is relatively soft from the austenitizing temperature C to a combined cooling change temperature G of 500 ± 50 ° C., which is a temperature approximately midway between the austenitizing temperature C and room temperature. As the cooling means, air blow cooling is continuously performed on a heated mold by a blower or the like.

【0023】前記衝風冷却はオーステナイト化温度Cの
領域の終点である焼入れ開始温度Dよりベーナイト領域
Bに向かう冷却線E′、F′によって構成されている。
本発明においては、(a)図に示すようにオーステナイ
ト化温度Cより複合冷却変更温度Gに向かう間のソフト
な冷却により金型の表面温度Eと内面温度Fとの延長線
はベーナイト領域Bのノーズ部分nに向かうが、複合冷
却変更温度G線上においてこのソフト冷却は中止され
る。そしてソフト冷却された金型は油中等に浸漬されて
マルテンサイト化温度MSまで急冷され、それ以後はマル
テンサイト完了温度MF(図示せず)まで冷却され焼入れ
熱処理が完了する。
The blast cooling is constituted by cooling lines E'and F'which go from the quenching start temperature D, which is the end point of the austenitizing temperature C region, to the bainite region B.
In the present invention, as shown in FIG. 7A, the extension line between the surface temperature E of the mold and the inner surface temperature F of the bainite region B is formed by soft cooling while moving from the austenitizing temperature C to the composite cooling change temperature G. Towards the nose portion n, this soft cooling is stopped on the combined cooling change temperature G line. Then, the soft-cooled mold is immersed in oil or the like to be rapidly cooled to the martensite forming temperature MS, and thereafter to the martensite completion temperature MF (not shown) to complete the quenching heat treatment.

【0024】前記実施の形態は、1つの金型モデルによ
って行ったものであるが、厚さ 100ミリ〜 250ミリの大
きさの金型の焼入れにおける各温度範囲を次の通りであ
る。 イ)温度A: 600℃〜 650℃、温度Aに昇温する時間:
150℃〜1Hr 、温度Aの保持時間: 120分 ロ)温度B: 800℃〜 850℃、温度Bに昇温する時間:
150℃〜1Hr 、温度Bの保持時間: 120分 ハ)温度C:1010℃〜1030℃、温度Cに昇温する時間:
150℃/1Hr 、温度Cの保持時間: 120分 ニ)温度Cより温度Gに到達する時間:15分〜30分以内 「冷却速度」について 図2は本発明の焼入れ時における金型の中心部における
冷却線図を、図3は従来の衝風冷却を行なった場合の金
型の中心部における冷却線図をそれぞれ示している。前
記両線図を比較して分かるように、従来法における半冷
温度g以下の金型の温度はかなり長い時間をかけて冷却
されている。
The above-mentioned embodiment is carried out by one mold model, and the respective temperature ranges in quenching of a mold having a thickness of 100 mm to 250 mm are as follows. A) Temperature A: 600 ° C. to 650 ° C., time to raise temperature A:
Hold time at 150 ℃ to 1Hr, temperature A: 120 minutes b) Temperature B: 800 ℃ to 850 ℃, time to heat to temperature B:
Hold time at 150 ℃ to 1Hr, temperature B: 120 minutes c) Temperature C: 1010 ℃ to 1030 ℃, Time to heat to temperature C:
Holding time of 150 ° C / 1Hr, temperature C: 120 minutes d) Time to reach temperature G from temperature C: within 15 minutes to 30 minutes About "cooling rate" Fig. 2 shows the center of the mold during quenching of the present invention FIG. 3 shows a cooling diagram in FIG. 3, and FIG. 3 shows a cooling diagram in the center portion of the mold in the case of performing conventional air flow cooling. As can be seen by comparing the above two diagrams, the temperature of the mold at the semi-cooling temperature g or less in the conventional method is cooled for a considerably long time.

【0025】一方、本発明の熱処理法によれば複合冷却
変更温度G以下の温度において油冷などによって急速に
冷却されていることが理解でる。図4は耐ヒートチェッ
ク性を示す図であって、前記と同様な方法で熱処理され
たテスト材より40×40×20ミリのテストピース多数個を
作成して次の実験を行った結果を示すものである。ガス
バーナで前記テストピースを約 670℃まで加熱し、これ
を水中に沈めて冷却する。この加熱と冷却は1000回行
う。
On the other hand, according to the heat treatment method of the present invention, it is understood that the temperature is rapidly cooled by oil cooling or the like at a temperature equal to or lower than the composite cooling change temperature G. FIG. 4 is a diagram showing the heat check resistance, and shows the results of the following experiment in which a large number of 40 × 40 × 20 mm test pieces were prepared from the test material heat-treated in the same manner as described above. It is a thing. The test piece is heated to about 670 ° C. with a gas burner, submerged in water and cooled. This heating and cooling is performed 1000 times.

【0026】従来法(図4中、a,bで示す)によった
もののクラックの発生個数(a)は約 100個、クラック
の平均の深さ(b)は約 0.5ミリであるのに対して、本
発明の方法(図4中、c,dで示す)によればクラック
の発生個数(c)約50個、クラックの平均深さ(d)は
約 0.3ミリであることが確認されている。図5は本発明
と従来法による靱性(シャルピー値)を比較したもので
あって、本発明の方法によれば従来の方法によったもの
に比較して30〜40%の向上を見ることができる。
In the conventional method (indicated by a and b in FIG. 4), the number of cracks generated (a) is about 100 and the average depth of cracks (b) is about 0.5 mm. According to the method of the present invention (indicated by c and d in FIG. 4), it was confirmed that the number of cracks generated (c) was about 50 and the average depth of cracks (d) was about 0.3 mm. There is. FIG. 5 is a comparison of toughness (Charpy value) according to the present invention and the conventional method. It can be seen that the method of the present invention shows an improvement of 30 to 40% as compared with the conventional method. it can.

【0027】本発明の熱処理方法と従来の熱処理方法を
対比した場合、次のことが言える。 従来の熱処理によったものに比較してロックウエル
硬度で2〜3高くして使用することができる(HRC48〜
50)。 従来の熱処理に比較してシャルピー値で約30〜40%
の向上が見られる。 従来の熱処理法に比較して、ヒートチェックが深さ
で約1/2発生個数で1/3と大幅な改善が認められ
た。
When the heat treatment method of the present invention is compared with the conventional heat treatment method, the following can be said. It can be used with a Rockwell hardness of 2-3 higher than that of conventional heat treatment (H RC 48-
50). Charpy value is about 30-40% compared to conventional heat treatment
Improvement is seen. Compared with the conventional heat treatment method, the heat check showed a significant improvement of 1/3 in the depth and about 1/2 in the number of occurrences.

【0028】表1は、本発明の熱間ダイス鋼の焼入れ法
と従来の焼入れ法で処理された金型の耐久性を比較した
データを記載したものであって、評価の項に記載してい
るように本発明の熱処理をした金型は従来の金型に比較
して耐久性が約1.3 倍ないし2倍に向上していることが
分かる。
Table 1 shows data comparing the durability of the molds treated by the quenching method of the hot die steel of the present invention and the conventional quenching method, which is described in the evaluation section. As can be seen, the heat-treated mold of the present invention has a durability improved by about 1.3 to 2 times as compared with the conventional mold.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】[0030]

【発明の効果】一般に熱伝導性が悪いダイス鋼をオース
テナイト化温度より複合冷却変更温度まで徐冷すること
によって、金型のコーナー部分より冷却されて発生する
大きな熱歪みを最小限に抑制することができる。そして
前記複合冷却変更温度において、オーステナイト化温度
Cより途中の温度まで冷却された金型は油冷等によって
急冷されてベーナイト領域B、特にノーズ部分nを通過
しないように構成している。
EFFECTS OF THE INVENTION In general, die steel having poor thermal conductivity is gradually cooled from the austenitizing temperature to a composite cooling change temperature, thereby suppressing a large thermal strain generated by cooling from a corner portion of a mold. You can At the composite cooling change temperature, the mold cooled to a temperature midway from the austenitizing temperature C is rapidly cooled by oil cooling or the like so as not to pass through the bainite region B, particularly the nose portion n.

【0031】本発明は熱処理温度であるオーステナイト
化温度Gより、焼入れ途中の温度である複合冷却変更温
度Gまで衝風冷却等のソフトな冷却を採用して高温にお
いて歪みが発生する原因を除去し、前記複合冷却変更温
度Gに到達すると、ベーナイト領域Bを避けて通ること
ができる冷却曲線E′、F′上を油冷等による急冷を行
うことによって次の効果を奏することができる。
The present invention eliminates the cause of distortion at high temperature by adopting soft cooling such as blow wind cooling from the austenitizing temperature G which is the heat treatment temperature to the composite cooling change temperature G which is the temperature during quenching. When the composite cooling change temperature G is reached, the following effects can be obtained by rapidly cooling with oil cooling or the like on the cooling curves E'and F'that can pass through the bainite region B.

【0032】(1) 焼入れ処理中に金型の組織はベーナイ
ト領域Bを通過しないために、その内部組織が安定し、
硬度が高く、熱疲労性に強い。特に、高温に加熱される
ことと、常温近くに冷却されることの条件を繰り返して
行っても従来法に比較してヒートチェックが発生し難
い。 (2) 図4に示すように、耐ヒートチェック性のテストの
結果、クラックの発生個数とクラックの平均深さは、従
来法に比較して本発明の方法は約半分、発生個数で1/
3で大幅な改善が認められた。また、金型に信頼性があ
り、長期間にわたって金型を使用することができる。 (3) 表1に示すように、従来の金型に比較して本発明に
係る金型の寿命は約2倍の長さになっている。
(1) Since the structure of the mold does not pass through the bainite region B during the quenching treatment, its internal structure is stable,
High hardness and strong in thermal fatigue. In particular, even if the conditions of being heated to a high temperature and being cooled to near room temperature are repeated, the heat check is less likely to occur as compared with the conventional method. (2) As shown in FIG. 4, as a result of the heat check resistance test, the number of cracks generated and the average depth of the cracks are about half in the method of the present invention as compared with the conventional method, and 1 /
A significant improvement was recognized in No. 3. Further, the mold is reliable, and the mold can be used for a long period of time. (3) As shown in Table 1, the life of the mold according to the present invention is about twice as long as that of the conventional mold.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】熱間型用鋼の焼入れ熱処理線図を示すものであ
って、(a)−図は本発明法を、(b)−図は従来法を
それぞれ示している。
FIG. 1 is a diagram showing a quenching heat treatment diagram of hot working steel, wherein (a) -the figure shows the method of the present invention, and (b) -the figure shows the conventional method.

【図2】本発明の金型の冷却速度線図である。FIG. 2 is a cooling rate diagram of the mold of the present invention.

【図3】従来法の冷却速度線図である。FIG. 3 is a cooling rate diagram of a conventional method.

【図4】耐ヒートチェック性のテスト結果を示す図であ
り、クラック発生個数とそのクラックの平均深さについ
て本発明法と従来法と比較して示している。
FIG. 4 is a diagram showing a heat check resistance test result, showing the number of cracks generated and the average depth of the cracks in comparison with the method of the present invention and the conventional method.

【図5】本発明による金型と従来の金型との靱性の対比
表を示している。
FIG. 5 shows a toughness comparison table between a mold according to the present invention and a conventional mold.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

P パーライト領域 B ベーナイト領域 M
マルテンサイト領域 C オーステナイト化温度 F 金型の中心温度 E 金型の表面温度 G 複合冷却変更温度
n ノーズ
P Pearlite area B Bainite area M
Martensite region C Austenitizing temperature F Center temperature of mold E Surface temperature of mold G Complex cooling change temperature
n nose

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熱間ダイス鋼をオーステナイト化温度C
まで加熱する工程と、前記加熱された熱間ダイス鋼をベ
ーナイト領域(B)のノーズ(n)に向かう冷却速度で
空冷ないし衝風冷却によって複合冷却変更温度(G)ま
で冷却する工程と、前記空冷ないし衝風冷却された熱間
ダイス鋼を、前記ベーナイト領域(B)のノーズ(n)
を避ける冷却速度で油冷等により急冷を行う工程とから
なる熱間ダイス鋼からなる金型の焼入れ法。
1. A hot austenitizing temperature C of die steel
And a step of cooling the heated hot die steel to a composite cooling change temperature (G) by air cooling or air blast cooling at a cooling rate toward the nose (n) of the bainite region (B), Nose (n) in the bainite region (B) is obtained by using hot die steel that has been air-cooled or blow-cooled.
A method of quenching a die made of hot die steel, which comprises a step of quenching with oil cooling or the like at a cooling rate that avoids
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