JPH11193447A - 冷間工具鋼 - Google Patents
冷間工具鋼Info
- Publication number
- JPH11193447A JPH11193447A JP60798A JP60798A JPH11193447A JP H11193447 A JPH11193447 A JP H11193447A JP 60798 A JP60798 A JP 60798A JP 60798 A JP60798 A JP 60798A JP H11193447 A JPH11193447 A JP H11193447A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbide
- less
- mold
- type
- life
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
Abstract
れた高寿命が得られる冷間工具鋼を提供すること。 【解決手段】 重量%で、C:0.65〜1.3%、S
i:2.0%以下、Mn:0.1〜2.0%、Cr:
5.0〜11.0%、MoまたはWのいずれか1種また
は2種をMo当量(Mo+1/2W):0.7〜5.0
%、VまたはNbのいずれか1種または2種をV当量
(V+1/2Nb):0.1〜2.5%、残部Feおよ
び不可避的不純物よりなり、M7 C3 型炭化物の粒径を
5〜15μm、面積率1〜9%とすることにより耐疲労
強度の優れた型寿命を有することを特徴とする冷間工具
鋼。
Description
た高寿命型用冷間工具鋼に関するものである。
KD11が広く使用されている。しかし、塑性加工技術
の進歩や被加工材の高強度化に伴い、使用される工具へ
の応力負荷が大きくなり、500℃焼き戻しで60HR
Cの硬さが得られるSKD11でさえ、粗大なM7 C3
型炭化物により耐摩耗性は確保しているが、一方で、M
7 C3 型炭化物は型寿命の低下をもたらす一因となって
いる。このような問題に対して、例えば特開平1−20
1442号公報、特開平2−247357号公報、特開
平2−277745号公報、特開平3−134136号
公報、および特開平5−156407号公報の発明が提
案されている。
量%で、C:0.90〜1.35%、Si:0.70〜
1.40%、Mn:1.0%以下、S:0.004%以
下、Cr:8.0〜10.0、MoとWの1種または2
種をMo+W/2で1.5〜2.5%、VとNbの1種
または2種をV+Nb/2で0.15〜2.5%を含
み、残部Feおよび不可避的不純物からなり、さらに焼
入れ焼もどし組織において、M7 C3 型炭化物の面積率
を2%以上9%以下、MC炭化物の面積率を2.5%以
下とした転造ダイス用鋼にある。確かに、この発明に
は、炭化物についての面積率、および粒径を規制してい
るが、しかし、主に靱性の向上、炭化物の連鎖状分布を
経路とした亀裂伝播の抑制を目的としたものである。こ
れに対し、本発明は金型寿命のばらつき、極度な低寿命
をもたらす因子がM7 C3 型炭化物の割れによる亀裂発
生、および亀裂伝播が大きな要因であることを見出し、
そのためにはM7 C3 型炭化物を15μm以下とするこ
とにより、金型寿命のばらつき、および極度な低寿命金
型を低減し、金型の平均寿命の向上をはかると言うもの
である。
上述の特開平1−201442号公報に、さらに、不純
物であるAs,Sn,Sb,Cu,B,Pb,Biの合
計量が0.13%以下からなる転造ダイス用鋼にある。
さらに、特開平2−277745号公報は、焼入焼もど
し組織において、粒径2μm以上のMC型残留炭化物と
M6 C型残留炭化物の1種または2種の合計の面積率が
3%以下、粒径2μm以上のM7 C3 型残留炭化物の面
積率が1%以下と規制したものである。いずれも、特開
平1−201442号公報と同様に、主に靱性の向上、
炭化物の連鎖状分布を経路とした亀裂伝播の抑制を目的
としたものである。これに対し、本発明は、前述のよう
に、M7 C3 型炭化物の割れによる亀裂発生、および亀
裂伝播が大きな要因であることを見出し、しかも、その
M7 C3 型炭化物の破壊起点が粒径15μm以下である
ことを見出したものである。
特開平1−201442号公報に、さらに、不可避的不
純物のうち、Pは0.02%以下、Sは0.005%以
下、Oは30ppm以下、Nは300ppm以下であ
り、さらに焼入焼もどし組織において、粒径2μm以上
のM7 C3 型残留炭化物の面積率が8%以下、粒径2μ
m以上のMC型残留炭化物およびM6 C型残留炭化物の
1種または2種の合計の面積率が3%以下である高硬
度、高靱性冷間工具であり、また、特開平5−1564
07号公報は、焼入焼もどし後において、M7 C3 型一
次炭化物が面積率で4.0%以下、MC型一次炭化物が
面積率で0.5%以下、一次炭化物の最大粒径が実質的
に20μm以下で基地中に均一に分散したミクロ組織と
なり、さらに1050℃〜1100℃の焼入温度から、
500℃までの焼入冷却速度を25℃/minとして焼
入れし、これを高温焼もどしした場合の硬さがHRC6
4以上を得ることのできる高性能転造ダイス用鋼にあ
る。
開平5−156407号公報のいずれも、主に靱性の向
上、炭化物の連鎖状分布を経路とした亀裂伝播の抑制を
目的としたものである。これに対し、本発明は前述同様
に、M7 C3 型炭化物の割れによる亀裂発生、および亀
裂伝播が大きな要因であることを見出し、しかも、その
M7 C3 型炭化物の破壊起点が粒径15μmであること
から、M7 C3 型炭化物を15μm以下とすることによ
り、金型寿命のばらつき、および極度な低寿命金型を低
減し、金型の平均寿命の向上を図ることにある。
靱性また強度の点から炭化物サイズを規制したものであ
る。この理由は、一次炭化物の欠落による微少欠損を生
じたり、クラックの進展経路となることを防ぐためであ
る。これに対し、近年の塑性加工技術の進歩や被加工材
の高強度化に伴い、工具の耐摩耗性向上を目的に、さら
に耐疲労性を兼ね供えた金型に適した工具鋼が必要とさ
れることから、本発明は、耐摩耗性を兼ね供えた引張圧
縮疲労強度の優れた高寿命が得られる冷間工具鋼を提供
することを目的とするものである。
ころは、重量%で、C:0.65〜1.3%、Si:
2.0%以下、Mn:0.1〜2.0%、Cr:5.0
〜11.0%、MoまたはWのいずれか1種または2種
をMo当量(Mo+1/2W):0.7〜5.0%、V
またはNbのいずれか1種または2種をV当量(V+1
/2Nb):0.1〜2.5%、残部Feおよび不可避
的不純物よりなり、M7 C3 型炭化物の粒径を5〜15
μm、面積率1〜9%とすることにより耐疲労強度の優
れた型寿命を有することを特徴とする冷間工具鋼にあ
る。
作用およびその限定理由を説明する。Cは、焼入焼戻に
より、十分なマトリックス硬さを与えると共に、Cr,
Mo,V,Nbなどと結合して炭化物を形成し、高温強
度、耐摩耗性を与える元素である。しかし、添加量が多
過ぎると、凝固時に粗大炭化物が過剰に析出し靱性を阻
害することから、Cの上限を1.3%とした。一方、
0.65%未満では、十分な二次硬化硬さが得られない
ので、その下限を0.65%としたが、強度と靱性の最
適バランスを得るためには、0.75〜1.1%の範囲
が望ましい。
に、耐酸化性、焼入性に有効な元素であると共に、焼戻
過程において炭化物の凝集を抑え二次硬化を促進する元
素である。しかし、2.0%を越えて添加すると、靱性
を低下させるので、その上限を2.0%とした。Mn
は、Siと同様に脱酸剤として添加し鋼の清浄度を高め
ると共に焼入れ性を高める元素である。しかしながら、
2.0%を越えて添加すると、冷間加工性を阻害するう
えに靱性を低下させるので、その上限を2.0%とし
た。
化抵抗を高める有効な元素である。この効果を満足する
ためには、少なくとも5.0%以上必要である。従っ
て、その下限を5.0%とした。一方、Crは、凝固時
にCと結合して巨大一次炭化物を形成し易く、過剰な添
加は、靱性を低下させるため、その上限を11.0%、
とした。
し、二次硬化に寄与する重要な元素であると共に、耐軟
化抵抗性を改善する元素である。ただし、その効果はM
oの方がWよりも2倍強く、同じ効果を得るのに、Wは
Moの2倍必要である。この両元素の効果は、Mo当量
(Mo+1/2W)で表すことができる。本発明成分系
においては、Mo当量で少なくとも0.7%以上が必要
である。逆に、Mo当量の過剰添加は、靱性を低下を招
くので、その上限を5.0%とした。
Cと硬い炭化物を形成して耐摩耗性の向上に大きく寄与
すると共に結晶粒を微細化する。ただし、その効果はV
の方がNbよりも2倍強く、同じ効果を得るのに、Nb
はVの2倍必要である。この両元素の効果はV当量(V
+1/2Nb)で表すことができる。本発明成分系にお
いては、高温焼戻し硬度を得るためには、V当量で少な
くとも0.1%以上が必要である。過剰な添加は靱性を
劣化させるため、その上限を2.5%とした。
する共晶炭化物であるが、従来は靱性、または強度の点
から炭化物のサイズを規定していたものである。その理
由は、一次炭化物の欠落による微小欠損を生じたり、ク
ラックの進展経路となることを防ぐために規制したもの
である。しかし、この点を詳しく究明した結果、本発明
の最大の特徴は、特に冷間工具鋼としての金型ダイス等
の工具寿命を左右する要因としての引張圧縮疲労での優
れた寿命が必要で、実際の金型において、疲労に起因し
た破損は、M7 C3 型炭化物の割れによる亀裂発生、お
よび亀裂伝播が大きな要因を占めていることを見出し、
そのためには、M7 C3 型炭化物の粒径が15μm以下
の場合に著しく軽減することを見出したものである。
返し数および耐摩耗性との関係を示す図である。この図
によれば、引張圧縮疲労試験の結果によれば、M7 C3
型炭化物の粒径が15μmを越えると著しく破断繰返し
数(N)が減少することが判明した。一方、大越式摩耗
試験の結果によると、M7 C3 型炭化物の粒径が5μm
未満で著しく耐摩耗性の減少が現れることが判明した。
命(ショット数)との関係を示す図である。この図によ
れば、摩耗による金型の廃却、および炭化物の割れに起
因した廃却からの金型寿命を試験した結果、M7 C3 型
炭化物サイズが5μm未満では、摩耗による金型の廃却
において、また、M7 C3 型炭化物の粒径が15μmを
越えると、炭化物の割れによる廃却から金型寿命として
の指数であるショット数の減少することが判る。その結
果、両者の要因による金型寿命によって、M7C3 型炭
化物の粒径を5〜15μmの範囲に規制することが最適
であることを究明した。すなわち、M7 C3 型炭化物の
粒径について、引張圧縮疲労と疲労に起因した破損から
15μm以下が好ましい。また、耐摩耗性の観点から5
μm以上が望ましい。
摩耗性の観点からは炭化物が多いほど良好となり、少な
くとも1%以上のM7 C3 型炭化物が必要となる。一
方、耐疲労特性の点から、炭化物をできるかぎり均一に
分散させるため、9%以下とすることが望ましい。従っ
て、M7 C3 型炭化物の面積率を1〜9%とした。
説明する。表1に示す組成の鋼600kgを真空誘導溶
解炉にて出鋼した後、加熱温度1100℃、鍛錬比15
sで鍛伸を行い、室温まで徐冷した後、860℃にて焼
鈍を施し供試材とした。この試験片および金型は、10
40℃に30分保持後、空冷して焼入し、520℃で6
0分保持後空冷処理を2回施した。また、引張圧縮疲労
試験は、平行部、径5×15mmの試験片を加工後、油
圧サーボ試験機を用い、応力振幅1300MPa、応力
比R=−1、室温の条件下で行った。
RB)を相手材とし、摩耗距離200m、最終荷重62
Nの条件下で行い、試験結果は比較鋼8の摩耗量を10
0として表した。さらに、実機での金型試験は、径12
0×100mmの鍛造用金型を作製し、SCM420を
被加工材として試験を行った。金型は摩耗または割れに
よって廃却となり、割れによって廃却された金型は、廃
却金型の内部を調査した結果、炭化物の割れが破壊起点
となった。また、炭化物の規定方法としては、測定面、
T面1/4部、粒径は画像処理装置による円相当径、面
積率は画像処理装置により測定し、M7 C3 炭化物につ
いては、本発明では、2μm以上の炭化物を全てM7 C
3 型炭化物とみなした。
に、本発明鋼No1〜7はいずれもM 7 C3 炭化物粒径
5〜15μmであり、しかも、M7 C3 炭化物面積率
(%)が1〜9%の範囲であり、その場合の硬さ(HR
C)は、いずれも59HRC以上の硬さを維持した上
で、従来の冷間工具鋼No8〜9よりもはるかに優れた
引張圧縮疲労強度、金型寿命延長をはかることが出来
た。
具鋼としてのM7 C3 炭化物の粒径およびM7 C3 炭化
物の面積率を一定範囲に規制することにより、極めて優
れた型寿命を確保することが可能となり、金型用工具鋼
として従来のものに比べて経済的で極めて有利なものと
なった。
耐摩耗性との関係を示す図である。
数)との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 重量%で、 C:0.65〜1.3%、 Si:2.0%以下、 Mn:0.1〜2.0%、 Cr:5.0〜11.0%、 MoまたはWのいずれか1種または2種をMo当量(M
o+1/2W):0.7〜5.0%、 VまたはNbのいずれか1種または2種をV当量(V+
1/2Nb):0.1〜2.5%、残部Feおよび不可
避的不純物よりなり、M7 C3 型炭化物の粒径を5〜1
5μm、面積率1〜9%とすることにより耐疲労強度の
優れた型寿命を有することを特徴とする冷間工具鋼。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00060798A JP3455407B2 (ja) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 冷間工具鋼 |
EP98109889A EP0930374B1 (en) | 1998-01-06 | 1998-05-29 | Production of cold working tool steel |
DE69801890T DE69801890T2 (de) | 1998-01-06 | 1998-05-29 | Die Herstellung von einem Kaltarbeitswerkzeugstahl |
US09/086,487 US6053991A (en) | 1998-01-06 | 1998-05-29 | Production of cold working tool steel |
AT98109889T ATE206485T1 (de) | 1998-01-06 | 1998-05-29 | Die herstellung von einem kaltarbeitswerkzeugstahl |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00060798A JP3455407B2 (ja) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 冷間工具鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11193447A true JPH11193447A (ja) | 1999-07-21 |
JP3455407B2 JP3455407B2 (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=11478432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00060798A Expired - Lifetime JP3455407B2 (ja) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | 冷間工具鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3455407B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005530041A (ja) * | 2002-06-13 | 2005-10-06 | ウッデホルム トウリング アクテイエボラーグ | 冷間加工鋼及び冷間加工工具 |
JP2012107265A (ja) * | 2010-11-15 | 2012-06-07 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 耐焼付き性に優れたアルミ製缶用工具およびその製造方法 |
JP2015040315A (ja) * | 2013-08-20 | 2015-03-02 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 熱処理による寸法変化が少なく異方性の小さな金型用の合金工具鋼 |
JP2015129322A (ja) * | 2014-01-06 | 2015-07-16 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 冷間プレス金型用鋼 |
WO2021251892A1 (en) * | 2020-06-12 | 2021-12-16 | Uddeholms Ab | Hot work tool steel |
-
1998
- 1998-01-06 JP JP00060798A patent/JP3455407B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005530041A (ja) * | 2002-06-13 | 2005-10-06 | ウッデホルム トウリング アクテイエボラーグ | 冷間加工鋼及び冷間加工工具 |
JP4805574B2 (ja) * | 2002-06-13 | 2011-11-02 | ウッデホルムス アーベー | 冷間加工鋼及び冷間加工工具 |
US8900382B2 (en) | 2002-06-13 | 2014-12-02 | Uddeholm Tooling Aktiebolag | Hot worked steel and tool made therewith |
JP2012107265A (ja) * | 2010-11-15 | 2012-06-07 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 耐焼付き性に優れたアルミ製缶用工具およびその製造方法 |
JP2015040315A (ja) * | 2013-08-20 | 2015-03-02 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 熱処理による寸法変化が少なく異方性の小さな金型用の合金工具鋼 |
JP2015129322A (ja) * | 2014-01-06 | 2015-07-16 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 冷間プレス金型用鋼 |
WO2021251892A1 (en) * | 2020-06-12 | 2021-12-16 | Uddeholms Ab | Hot work tool steel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3455407B2 (ja) | 2003-10-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0930374B1 (en) | Production of cold working tool steel | |
JP6977880B2 (ja) | 高炭素熱延鋼板およびその製造方法 | |
JPH11193447A (ja) | 冷間工具鋼 | |
JP3883788B2 (ja) | 靱性および耐摩耗性に優れた金型用冷間工具鋼 | |
JP3499425B2 (ja) | 冷間工具鋼の製造方法 | |
WO2011102402A1 (ja) | 孔加工性および加工歪の抑制に優れた金型用鋼およびその製造方法 | |
JP3255612B2 (ja) | 超快削鋼棒線材の製造方法及びそれによる超快削鋼棒線材 | |
JP3566162B2 (ja) | 溶接性に優れた熱間工具鋼 | |
WO2021095831A1 (ja) | 高温強度及び靭性に優れる熱間工具鋼 | |
EP1553197B1 (en) | Steel material for mechanical structure excellent in suitability for rolling, quenching crack resistance, and torsional property and drive shaft | |
JP2001200341A (ja) | 土砂摩耗特性に優れた工具鋼 | |
JP3552286B2 (ja) | 被削性、冷間鍛造性および焼き入れ・焼き戻し後の疲労強度特性に優れた機械構造用鋼とその部材の製造方法 | |
JP3489655B2 (ja) | 高強度高靭性快削非調質鋼材 | |
JPH0790465B2 (ja) | カットワイヤ用ワイヤの製造方法 | |
JP2001234278A (ja) | 被削性に優れた冷間工具鋼 | |
JP2003253383A (ja) | プラスチック成形金型用鋼 | |
JPH06299296A (ja) | 耐脱炭性に優れた高強度ばね用鋼 | |
JP3821974B2 (ja) | 冷間工具鋼 | |
JP4001787B2 (ja) | 疲労寿命に優れた冷間工具鋼およびその熱処理方法 | |
JPH0797656A (ja) | 冷間鍛造用鋼 | |
KR100605723B1 (ko) | 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강가공품 및 그 제조방법 | |
JP2784128B2 (ja) | 析出硬化型熱間工具鋼 | |
JPH07179988A (ja) | 高温強度の優れた熱間工具鋼 | |
JP2000192195A (ja) | 快削性冷間工具鋼 | |
JPH1161362A (ja) | 熱間加工用工具鋼 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030318 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030715 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080725 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090725 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100725 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100725 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110725 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120725 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130725 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130725 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140725 Year of fee payment: 11 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |