JPH11254077A - 高強度、高靱性金型の製造方法 - Google Patents
高強度、高靱性金型の製造方法Info
- Publication number
- JPH11254077A JPH11254077A JP6124998A JP6124998A JPH11254077A JP H11254077 A JPH11254077 A JP H11254077A JP 6124998 A JP6124998 A JP 6124998A JP 6124998 A JP6124998 A JP 6124998A JP H11254077 A JPH11254077 A JP H11254077A
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- Japan
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- die
- tool steel
- strength
- toughness
- plastic working
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭素工具鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼およ
びプラ型鋼などの工具鋼の高強度、高靱性化させた金型
の製造方法を提供すること。 【解決手段】 工具鋼を一旦ＡC1変態点以上に加熱後、
降温させマルテンサイト変態点（ＭS 点）〜８００℃の
間で、表面のみに塑性加工を行い、その後冷却して焼入
した後焼戻処理することを特徴とする高強度、高靱性金
型の製造方法。
びプラ型鋼などの工具鋼の高強度、高靱性化させた金型
の製造方法を提供すること。 【解決手段】 工具鋼を一旦ＡC1変態点以上に加熱後、
降温させマルテンサイト変態点（ＭS 点）〜８００℃の
間で、表面のみに塑性加工を行い、その後冷却して焼入
した後焼戻処理することを特徴とする高強度、高靱性金
型の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素工具鋼、合金
工具鋼、高速度工具鋼およびプラ型鋼などの工具鋼の高
強度、高靱性化させた金型の製造方法に関するものであ
る。
工具鋼、高速度工具鋼およびプラ型鋼などの工具鋼の高
強度、高靱性化させた金型の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に金型は、切削または放電加工によ
って工具鋼に型彫りを行い、その後焼入焼戻処理する手
順で製造される。一方、大量に使用する金型の製造コス
トを抑える手段として、工具類などを鍛造する金型が、
ホビングによって製造されている。このホビングとは、
製品の形状を転写したマスターパンチを焼なましされた
工具鋼に押し付けることにより金型を製造する方法であ
る。すなわち、一本のマスターパンチにて数十個以上の
金型を精密に製造することが可能で、切削および放電加
工に比べ安価にかつ短時間に金型を製造することが出来
るだけでなく、鍛造によるメタルフローの連続化などに
より、金型寿命の向上も図ることが出来るものである。
って工具鋼に型彫りを行い、その後焼入焼戻処理する手
順で製造される。一方、大量に使用する金型の製造コス
トを抑える手段として、工具類などを鍛造する金型が、
ホビングによって製造されている。このホビングとは、
製品の形状を転写したマスターパンチを焼なましされた
工具鋼に押し付けることにより金型を製造する方法であ
る。すなわち、一本のマスターパンチにて数十個以上の
金型を精密に製造することが可能で、切削および放電加
工に比べ安価にかつ短時間に金型を製造することが出来
るだけでなく、鍛造によるメタルフローの連続化などに
より、金型寿命の向上も図ることが出来るものである。
【０００３】また、材料の靱性を低下させることなく強
度を著しく高めることができる加工熱処理方法の一つと
してオースフォーミングが知られている。このオースフ
ォーミングとは、材料を一旦オーステナイト化させた後
降温させ、ＭS 点以上Ａ3 変態点以下の準安定オーステ
ナイト中で塑性加工を行うプロセスである。このような
ホビングとオースフォーミングとを組み合わせて高強
度、高靱性の金型を塑性加工で製造する方法が、例えば
特開平８−３０００９２号公報に開示されている。
度を著しく高めることができる加工熱処理方法の一つと
してオースフォーミングが知られている。このオースフ
ォーミングとは、材料を一旦オーステナイト化させた後
降温させ、ＭS 点以上Ａ3 変態点以下の準安定オーステ
ナイト中で塑性加工を行うプロセスである。このような
ホビングとオースフォーミングとを組み合わせて高強
度、高靱性の金型を塑性加工で製造する方法が、例えば
特開平８−３０００９２号公報に開示されている。
【０００４】すなわち、特開平８−３０００９２号公報
は、被加工材を一旦８５０℃以上に加熱した後、降温さ
せ３００から８００℃の間で鍛造し（ホビング）、その
後空冷から水冷の範囲で室温まで冷却させ、後の焼入れ
処理を省略し焼戻しのみを行うことによって、高強度、
高靱性金型を製造する方法が知られている。すなわち、
ホビングとオースフォーミングを組み合わせて高強度、
高靱性の金型を塑性加工で製造する方法で、この方法を
熱間鍛造用金型の製造に適用したところ、金型寿命が大
幅に向上したと言うものである。
は、被加工材を一旦８５０℃以上に加熱した後、降温さ
せ３００から８００℃の間で鍛造し（ホビング）、その
後空冷から水冷の範囲で室温まで冷却させ、後の焼入れ
処理を省略し焼戻しのみを行うことによって、高強度、
高靱性金型を製造する方法が知られている。すなわち、
ホビングとオースフォーミングを組み合わせて高強度、
高靱性の金型を塑性加工で製造する方法で、この方法を
熱間鍛造用金型の製造に適用したところ、金型寿命が大
幅に向上したと言うものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
金型成形品は形状が多様化し、また生産も少ロッド化し
つつある。このような状況下で今後も益々進む少ロッド
化に対応するためには、上述した技術を適用する場合に
は、製造する金型の形状やサイズ毎にホビング処理用の
鍛造型を必要となり、生産コスト高を招くためあまり実
用的でないと言う問題がある。
金型成形品は形状が多様化し、また生産も少ロッド化し
つつある。このような状況下で今後も益々進む少ロッド
化に対応するためには、上述した技術を適用する場合に
は、製造する金型の形状やサイズ毎にホビング処理用の
鍛造型を必要となり、生産コスト高を招くためあまり実
用的でないと言う問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した問題を解消すべ
く、発明者らは鋭意開発を進めた結果、金型製造におい
て、金型の機械加工後の焼入冷却時に製品温度がＭS 点
〜８００℃において、表面のみに塑性加工を施し、その
後焼戻しをする。つまり、金型表面のみの特性を、オー
スフォーミングにより向上させることが可能となること
を見出したものである。その発明の要旨とするところ
は、工具鋼を一旦ＡC1変態点以上に加熱後、降温させマ
ルテンサイト変態点（ＭS点）〜８００℃の間で、表面
のみに塑性加工を行い、その後冷却して焼入した後焼戻
処理することを特徴とする高強度、高靱性金型の製造方
法にある。
く、発明者らは鋭意開発を進めた結果、金型製造におい
て、金型の機械加工後の焼入冷却時に製品温度がＭS 点
〜８００℃において、表面のみに塑性加工を施し、その
後焼戻しをする。つまり、金型表面のみの特性を、オー
スフォーミングにより向上させることが可能となること
を見出したものである。その発明の要旨とするところ
は、工具鋼を一旦ＡC1変態点以上に加熱後、降温させマ
ルテンサイト変態点（ＭS点）〜８００℃の間で、表面
のみに塑性加工を行い、その後冷却して焼入した後焼戻
処理することを特徴とする高強度、高靱性金型の製造方
法にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明は、焼入途中において表面のみに塑性加工
を行うことにより、素材表面の強度、靱性、疲労強度、
軟化抵抗性およびヒートチェック性を向上出来る点にあ
る。この特性の向上の機構としては、オースフォーミン
グにより焼入後のマルテンサイト組織が微細化すること
が考えられる。このマルテンサイト組織の微細化には、
マルテンサイト変態前の準オーステナイト状態におい
て、多くの転位を発生させることが必要であるため、加
工時の温度をＭS 点以上と限定した。また、加工時の温
度が８００℃以上になると、加工により発生させた転位
の緩和が盛んになり、オースフォーミングによる特性の
向上がなくなってしまう。よって加工時の温度上限は８
００℃とした。
する。本発明は、焼入途中において表面のみに塑性加工
を行うことにより、素材表面の強度、靱性、疲労強度、
軟化抵抗性およびヒートチェック性を向上出来る点にあ
る。この特性の向上の機構としては、オースフォーミン
グにより焼入後のマルテンサイト組織が微細化すること
が考えられる。このマルテンサイト組織の微細化には、
マルテンサイト変態前の準オーステナイト状態におい
て、多くの転位を発生させることが必要であるため、加
工時の温度をＭS 点以上と限定した。また、加工時の温
度が８００℃以上になると、加工により発生させた転位
の緩和が盛んになり、オースフォーミングによる特性の
向上がなくなってしまう。よって加工時の温度上限は８
００℃とした。
【０００８】また、焼入冷却時の加工手段として、ショ
ットピーニングを利用することにより、以下の利点があ
る。 （１）種々の寸法、形状の素材表面に均一に加工を施す
ことが出来る。 （２）最も負荷のかかる素材表面についてのみ特性向上
を図ることが出来る。 （３）ショットのキャリアガスにより、表面のみが急冷
可能であり、より特性が向上する。
ットピーニングを利用することにより、以下の利点があ
る。 （１）種々の寸法、形状の素材表面に均一に加工を施す
ことが出来る。 （２）最も負荷のかかる素材表面についてのみ特性向上
を図ることが出来る。 （３）ショットのキャリアガスにより、表面のみが急冷
可能であり、より特性が向上する。
【０００９】次に、本発明について図面に従って説明す
る。図１は本発明に係る工程を示す図であり、図２はヒ
ートチェック試験の熱サイクルパターンを示す図であ
り、図３は従来の工程を示す図である。この図１に示す
ように、焼入れ後ＭS 点〜８００℃間で、表面のみにシ
ョットピーニング処理を行った後冷却し、１回以上の焼
戻処理した各試験片（径４０ｍｍ×長さ１００ｍｍ）を
準備し、図２に示すヒートチェック試験を実施した。各
試験片の製造工程およびヒートチェック試験条件をそれ
ぞれ表１および図２に示す。試験の結果、表１に示す通
り、各鋼種とも、本発明工程材の表面に発生したヒート
チェックの平均長さは、従来工程材に比べて短く、本発
明工程により耐ヒートチェック性が向上した。これは、
本発明工程により表面の強度、靱性、疲労強度および軟
化抵抗性が向上したことを表している。
る。図１は本発明に係る工程を示す図であり、図２はヒ
ートチェック試験の熱サイクルパターンを示す図であ
り、図３は従来の工程を示す図である。この図１に示す
ように、焼入れ後ＭS 点〜８００℃間で、表面のみにシ
ョットピーニング処理を行った後冷却し、１回以上の焼
戻処理した各試験片（径４０ｍｍ×長さ１００ｍｍ）を
準備し、図２に示すヒートチェック試験を実施した。各
試験片の製造工程およびヒートチェック試験条件をそれ
ぞれ表１および図２に示す。試験の結果、表１に示す通
り、各鋼種とも、本発明工程材の表面に発生したヒート
チェックの平均長さは、従来工程材に比べて短く、本発
明工程により耐ヒートチェック性が向上した。これは、
本発明工程により表面の強度、靱性、疲労強度および軟
化抵抗性が向上したことを表している。
【００１０】
【実施例】本発明工程および従来工程にて、高さ１７０
ｍｍ×幅３４０ｍｍ×長さ２７５ｍｍのクランクシャフ
ト用熱間プレス金型（表１、Ｎｏ１，２，９）を製造
し、実機テストを実施した。その結果、表１に示すよう
に、Ｎｏ９の従来工程金型は５３００ショット程度で寿
命になった。これに対し、本発明工程の金型定命は約１
１５００〜１２０００ショットで、従来金型に比べ寿命
が約２倍に向上した。同様に、径１００ｍｍのベアリン
グレース用熱間パンチ型（Ｎｏ３，４，１０）、径１３
０ｍｍの等速ジョイント用熱間プレス型（Ｎｏ５，６，
１１）、径１００ｍｍのギア用冷間鍛造型（Ｎｏ７，１
２）および径８７ｍｍの冷間パンチ（Ｎｏ８，１３）を
製造し、それぞれの実機テストを実施した。各発明工程
金型は従来金型に比べ、寿命が約２〜３倍に向上した。
ｍｍ×幅３４０ｍｍ×長さ２７５ｍｍのクランクシャフ
ト用熱間プレス金型（表１、Ｎｏ１，２，９）を製造
し、実機テストを実施した。その結果、表１に示すよう
に、Ｎｏ９の従来工程金型は５３００ショット程度で寿
命になった。これに対し、本発明工程の金型定命は約１
１５００〜１２０００ショットで、従来金型に比べ寿命
が約２倍に向上した。同様に、径１００ｍｍのベアリン
グレース用熱間パンチ型（Ｎｏ３，４，１０）、径１３
０ｍｍの等速ジョイント用熱間プレス型（Ｎｏ５，６，
１１）、径１００ｍｍのギア用冷間鍛造型（Ｎｏ７，１
２）および径８７ｍｍの冷間パンチ（Ｎｏ８，１３）を
製造し、それぞれの実機テストを実施した。各発明工程
金型は従来金型に比べ、寿命が約２〜３倍に向上した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、種々
な形状および寸法の金型に対して適用することが可能と
なり、また、安価で高寿命の金型を提供でき、かつ他の
焼入硬化を利用した各種部材の表面硬化手段としても広
く適用できる優れた効果を奏するものである。
な形状および寸法の金型に対して適用することが可能と
なり、また、安価で高寿命の金型を提供でき、かつ他の
焼入硬化を利用した各種部材の表面硬化手段としても広
く適用できる優れた効果を奏するものである。
【図１】本発明に係る工程を示す図である。
【図２】ヒートチェック試験の熱サイクルパターンを示
す図である。
す図である。
【図３】従来の工程を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 工具鋼を一旦ＡC1変態点以上に加熱後、
降温させマルテンサイト変態点（ＭS 点）〜８００℃の
間で表面のみに塑性加工を行い、その後冷却して焼入し
た後焼戻処理することを特徴とする高強度、高靱性金型
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6124998A JPH11254077A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 高強度、高靱性金型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6124998A JPH11254077A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 高強度、高靱性金型の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11254077A true JPH11254077A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13165782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6124998A Pending JPH11254077A (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 高強度、高靱性金型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11254077A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009191364A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Dayton Progress Corp | 工具鋼を熱機械処理する方法および熱機械処理された工具鋼から作られた工具 |
| CN104164549A (zh) * | 2013-05-17 | 2014-11-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法 |
| US8968495B2 (en) | 2007-03-23 | 2015-03-03 | Dayton Progress Corporation | Methods of thermo-mechanically processing tool steel and tools made from thermo-mechanically processed tool steels |
| US9132567B2 (en) | 2007-03-23 | 2015-09-15 | Dayton Progress Corporation | Tools with a thermo-mechanically modified working region and methods of forming such tools |
-
1998
- 1998-03-12 JP JP6124998A patent/JPH11254077A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8968495B2 (en) | 2007-03-23 | 2015-03-03 | Dayton Progress Corporation | Methods of thermo-mechanically processing tool steel and tools made from thermo-mechanically processed tool steels |
| US9132567B2 (en) | 2007-03-23 | 2015-09-15 | Dayton Progress Corporation | Tools with a thermo-mechanically modified working region and methods of forming such tools |
| JP2009191364A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Dayton Progress Corp | 工具鋼を熱機械処理する方法および熱機械処理された工具鋼から作られた工具 |
| JP2014210979A (ja) * | 2008-02-15 | 2014-11-13 | デイトン プログレス コーポレイションＤａｙｔｏｎ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 工具鋼を熱機械処理する方法および熱機械処理された工具鋼から作られた工具 |
| CN104164549A (zh) * | 2013-05-17 | 2014-11-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种调质低合金塑料模具用钢钢板的预硬处理方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041105 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061213 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061219 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20070417 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070608 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071120 |