JPH1161331A - Hot tool steel - Google Patents

Hot tool steel

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Publication number
JPH1161331A
JPH1161331A JP22530497A JP22530497A JPH1161331A JP H1161331 A JPH1161331 A JP H1161331A JP 22530497 A JP22530497 A JP 22530497A JP 22530497 A JP22530497 A JP 22530497A JP H1161331 A JPH1161331 A JP H1161331A
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JP
Japan
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less
steel
tool steel
machinability
hot
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Pending
Application number
JP22530497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshimitsu Fujii
利光 藤井
Yukinori Matsuda
幸紀 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP22530497A priority Critical patent/JPH1161331A/en
Publication of JPH1161331A publication Critical patent/JPH1161331A/en
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  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain hot tool steel in which machinability is improved without deteriorating hardness and heat resistance checking by specifying composition consisting of C, Si, Mn, Cr, Mo, V, S, Te, Ca and Fe and also limiting the cleanliness of nonmetallic inclusions in the steel. SOLUTION: The hot tool steel contains 0.30-0.08% C, 2.0% or less Si, 3.0% or less Mn, 10% or less Cr, 5.0% or less Mo, 3.0% or less V, 0.005-0.050% S, 0.003-0.040% Te provided 0.080% or less S+T, and 0.0002-0.0030% Ca; and, as necessary, further contains one kind or more from 4.0% or less Ni, 3.0% or less Cu, and 5.0% Co;5.0% or less W; one kind or more from 2.0% or less Nb, 2.0% or less Ti, 4.0% or less Ta, and 1.0% or less Al; 0.010% or less B; 0.05% or less REM, and the balance essentially Fe; in such hot tool steel, nonmetallic inclusions in the steel are set to 0.010-0.150 in the d60×400 cleanliness stipulated in JISG0555.

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、金属の熱間成形用
の型の材料とする熱間工具鋼に関し、硬さを実質上低下
させることなく被削性を改善した熱間工具鋼を提供す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot tool steel which is used as a material for a mold for hot forming a metal, and provides a hot tool steel having improved machinability without substantially reducing hardness. I do.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱間成形用の工具や金型を製造する材料
としては、これまでSKD61,SKD8,SKT4な
どJIS規格に定められた鋼や、3Cr−1Mo系鋼、
セミハイス系鋼などが用いられて来た。
2. Description of the Related Art As materials for manufacturing tools and molds for hot forming, steels which have been stipulated in JIS standards such as SKD61, SKD8 and SKT4, 3Cr-1Mo steel,
Semi-high-speed steels and the like have been used.

【0003】これらの鋼は、型の製造が容易であるよう
に、被削性がよいことが望まれるのはもちろんである。
近年、数値制御切削加工法が進歩した結果、金型加工
の自動化、高速化が進み、それに伴って被削性の向上に
対する要求がますます強くなって来た。
[0003] Of course, it is desired that these steels have good machinability so that the mold can be easily manufactured.
In recent years, as a result of advances in numerically controlled cutting methods, automation and speeding up of die machining have been progressing, and accordingly, demands for improved machinability have been increasing.

【0004】被削性を重視する場合は、強度を犠牲にし
て低硬度の状態で加工したり、Sを代表とする介在物形
成元素を添加するなどの方策がとられる。 しかし、硬
さを下げることは、耐摩耗性やヒートチェック性を低下
させて、金型の寿命を短くするので好ましくない。 介
在物形成元素の添加は、少量では効果が期待できない
が、多量に添加することは、粗大な介在物の生成を招
き、これがクラックの起点となって耐ヒートチェック性
を低くする。 鍛造型であれば、大割れの原因となる
し、ダイカスト型では、意匠を施した面にクラックが転
写された製品ができるなどの問題を生じる。
When importance is attached to machinability, measures such as working in a low hardness state at the expense of strength and adding inclusion forming elements represented by S are taken. However, lowering the hardness is not preferred because it lowers the wear resistance and heat checkability and shortens the life of the mold. Although the effect of adding an inclusion-forming element cannot be expected with a small amount, the addition of a large amount results in the generation of coarse inclusions, which serve as starting points for cracks and lower the heat check resistance. The forging die causes large cracks, and the die-casting type causes problems such as the formation of a product in which cracks are transferred to the surface on which the design is applied.

【0005】従って、熱間工具鋼の耐ヒートチェック性
を低下させることなく、被削性を向上させることが望ま
しい。
[0005] Therefore, it is desirable to improve machinability without reducing the heat check resistance of hot tool steel.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような技術の現状を前進させて、非金属介在物の成分
および形態を有利に制御することによって、耐ヒートチ
ェック性を悪くすることなく被削性を改善し、硬さの低
下を避けて長寿命の型を容易に製作できる熱間工具鋼を
提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to advance the above-mentioned state of the art and to make the heat check resistance worse by advantageously controlling the components and morphology of nonmetallic inclusions. An object of the present invention is to provide a hot work tool steel which can improve a machinability without causing a drop in hardness and can easily produce a long-life mold.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の熱間工具鋼は、
基本的な合金組成としては、C:0.30〜0.80
%、Si:2.0%以下、Mn:3.0%以下、Cr:
10%以下、Mo:5.0%以下およびV:3.0%以
下に加えて、S:0.005〜0.050%、Te:
0.003〜0.040%およびCa:0.0002〜
0.0030%を含有し、ただしS+Te:0.080
%以下であって、残部が実質上Feからなる合金組成で
あって、鋼中の非金属介在物がJISG0555に定め
るd60×400清淨度にして0.010〜0.150
%であるものである。
The hot work tool steel of the present invention comprises:
As a basic alloy composition, C: 0.30 to 0.80
%, Si: 2.0% or less, Mn: 3.0% or less, Cr:
10% or less, Mo: 5.0% or less, V: 3.0% or less, S: 0.005 to 0.050%, Te:
0.003-0.040% and Ca: 0.0002-
0.0030%, provided that S + Te: 0.080
% Or less, and the balance is substantially Fe, and the nonmetallic inclusions in the steel are 0.010 to 0.150 as d60 × 400 cleanliness defined in JIS G0555.
%.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の熱間工具鋼は、上記した
基本的な合金成分に加えて、下記の各グループの合金成
分の少なくとも1種類を含有することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The hot work tool steel of the present invention can contain at least one of the following alloy components in each group in addition to the above basic alloy components.

【0009】(1)Ni:4.0%以下、Cu:3.0
%以下およびCo:5.0%以下の1種または2種以
上、(2)W:5.0%以下、(3)Nb:2.0%以
下、Ti:2.0%以下、Ta:4.0%以下、および
Al:1.0%以下の1種または2種以上、(4)B:
0.010%以下、ならびに(5)REM:0.50%
以下。
(1) Ni: 4.0% or less, Cu: 3.0
% Or less and Co: 5.0% or less, (2) W: 5.0% or less, (3) Nb: 2.0% or less, Ti: 2.0% or less, Ta: 4.0% or less, and one or more kinds of Al: 1.0% or less; (4) B:
0.010% or less, and (5) REM: 0.50%
Less than.

【0010】非金属介在物のアスペクト比すなわち長径
と短径の比は、2.5以下であることが好ましい。
The aspect ratio of the non-metallic inclusions, that is, the ratio of the major axis to the minor axis, is preferably 2.5 or less.

【0011】この熱間工具鋼において、各合金成分のは
たらきと組成の限定理由を説明すれば、つぎのとおりで
ある。
The function of each alloy component and the reason for limiting the composition of the hot work tool steel will be described below.

【0012】C:0.30〜0.80% Cは硬さと耐摩耗性を与える。 熱間工具鋼として十分
な硬さ、耐摩耗性を確保するためには、0.30%以上
の添加が必要である。 過度の添加は加工性の低下を招
くため、0.80%を上限とする。
C: 0.30 to 0.80% C gives hardness and wear resistance. In order to ensure sufficient hardness and wear resistance as a hot work tool steel, it is necessary to add 0.30% or more. Excessive addition lowers the workability, so the upper limit is 0.80%.

【0013】Si:2.0%以下 Siは脱酸元素として必要であるが、耐ヒートチェック
性の観点からは添加量が低い方が好ましく、この立場か
ら2.0%を上限とする。
Si: 2.0% or less Si is necessary as a deoxidizing element, but from the viewpoint of heat check resistance, the amount of addition is preferably low, and from this viewpoint, the upper limit is 2.0%.

【0014】Mn:3.0%以下 鋼の脱酸元素として必要であり、また、焼入性および硬
さの確保のためにも必要である。 過度に添加すると焼
なまし時の加工性低下を招くため、3.0%を上限とす
る。
Mn: 3.0% or less Necessary as a deoxidizing element for steel, and also necessary for ensuring hardenability and hardness. Excessive addition causes a reduction in workability during annealing, so the upper limit is 3.0%.

【0015】Cr:10.0%以下 炭化物を形成し、基地を強化し、耐摩耗性を向上させ
る。 過度の添加は加工性の低下を招くため、上限を1
0.0%とする。
Cr: 10.0% or less Carbides are formed to strengthen the matrix and improve wear resistance. Excessive addition lowers the workability, so the upper limit is 1
0.0%.

【0016】Mo:5.0%以下 やはり炭化物を形成して、基地の強化と耐摩耗性の向上
に役立つ。 過大な量が加わると加工性の低下を招く。
そこで、上限を5.0%と定めた。
Mo: 5.0% or less Also forms a carbide, which is useful for strengthening the matrix and improving wear resistance. If an excessive amount is added, the workability is reduced.
Therefore, the upper limit is set to 5.0%.

【0017】V:3.0%以下 同じく炭化物を形成し、基地の強化と耐摩耗性向上の役
割を担う。 添加が多量にすぎると、やはり加工性が低
下することから、3.0%の上限を置いた。
V: 3.0% or less Carbide is also formed, and plays a role of strengthening the matrix and improving wear resistance. If the addition is too large, the processability is also lowered, so the upper limit was set at 3.0%.

【0018】S:0.005〜0.050%、Te:
0.003〜0.040%、ただし、S+Te:0.0
80%以下 SおよびTeはMn(S,Te)を形成し、これが切削
時の応力集中源となって被削性を高める。 このような
効果を得るためには、少なくともS:0.005%、T
e:0.003%以上の添加が必要である。 ただし、
過度に添加すると製造時の熱間加工性が低下したり、耐
ヒートチェック性が低下するため、S:0.050%以
下、Te:0.040%以下、S+Te:0.080%
以下を上限とする。 SとTeの複合添加により、S単
独添加の場合にくらべて高度に硫化物系介在物が球状化
し、耐ヒートチェック性の低下が抑制できる。
S: 0.005 to 0.050%, Te:
0.003 to 0.040%, provided that S + Te: 0.0
80% or less S and Te form Mn (S, Te), which serves as a stress concentration source during cutting to enhance machinability. In order to obtain such an effect, at least S: 0.005% and T
e: Addition of 0.003% or more is required. However,
If added excessively, the hot workability at the time of production decreases or the heat check resistance decreases, so that S: 0.050% or less, Te: 0.040% or less, S + Te: 0.080%
The following are the upper limits. By the combined addition of S and Te, the sulfide-based inclusions are highly spheroidized as compared with the case of adding S alone, and a decrease in heat check resistance can be suppressed.

【0019】Ca:0.0002%以上0.0030%
以下 Caは微細な酸化物を形成し、この酸化物が硫化物形成
のための核となる。従って、S,TeにCaを複合添加
することにより、硫化物を微細化し、耐ヒートチェック
性の低下を抑制する。 Caは、製造時の熱間加工性の
向上にも有用である。 このような効果を得るために
は、少なくとも0.0002%の添加が必要であり、一
方で過度に添加してもその効果が飽和するため、上限を
0.0030%とする。
Ca: 0.0002% or more and 0.0030%
Hereinafter, Ca forms a fine oxide, and this oxide serves as a nucleus for sulfide formation. Therefore, by adding Ca to S and Te in a complex manner, sulfides are refined and a decrease in heat check resistance is suppressed. Ca is also useful for improving hot workability during production. In order to obtain such effects, addition of at least 0.0002% is necessary. On the other hand, even if added excessively, the effects are saturated, so the upper limit is made 0.0030%.

【0020】非金属介在物の状況:JISG0555に
定めるdA60×400清淨度にして0.010〜0.
150% 非金属介在物は切削の際、切くず生成時の応力集中源と
なったり、工具と切くず間の潤滑作用を発揮するなどし
て、被削性を向上させる。 この効果を得るためには、
上記清淨度が0.010%以上であることを要する。
ただし、過度に存在すると耐ヒートチェック性が低下す
るので、0.150%以下に規制する。なお、dA60
×400=×%とは、被検面を400倍に拡大して60
個の視野について測定したときに、A系介在物(主に硫
化物)が占めた視野内格子点数が、総格子点のうち×%
であることをあらわす。
Situation of non-metallic inclusions: dA60 × 400 defined as JIS G0555, with a purity of 0.010-0.
The 150% non-metallic inclusion improves the machinability by, for example, being a source of stress concentration during chip generation and exerting a lubricating action between the tool and the chip during cutting. To get this effect,
The purity must be at least 0.010%.
However, if it is excessively present, the heat check resistance deteriorates. Therefore, the content is restricted to 0.150% or less. Note that dA60
× 400 = ×% means that the surface to be inspected is enlarged 400 times and 60%
The number of lattice points in the visual field occupied by the A-based inclusions (mainly sulfides) when measured for each visual field was x% of the total lattice points.
It means that it is.

【0021】任意に添加する合金成分のはたらきと、組
成範囲の限定理由は、つぎのとおりである。
The function of the optionally added alloy component and the reason for limiting the composition range are as follows.

【0022】Ni:4.0%以下、Cu:3.0%以
下、Co:5.0%以下 いずれも焼入性の向上と基地の強化に有効であり、所望
により添加する。 過度に添加するとNiおよびCoは
加工性を低下させ、Cuはそれに加えて耐衝撃性も低下
させるため、上限以内の添加量とする。
Ni: 4.0% or less, Cu: 3.0% or less, Co: 5.0% or less All are effective in improving hardenability and strengthening the matrix, and are added as required. If added excessively, Ni and Co lower the workability, and Cu also lowers the impact resistance.

【0023】W:5.0%以下 炭化物を形成し、基地の強化や耐摩耗性の向上に有効で
あるから、適宜添加する。 過度の添加は加工性の低下
を招くため、上限を5.0%とする。
W: 5.0% or less W forms carbide and is effective for strengthening the matrix and improving wear resistance. Excessive addition lowers the workability, so the upper limit is made 5.0%.

【0024】Nb:2.0%以下、Ti:2.0%以下、T
a:4.0%以下、Al:1.0%以下Nb,Ti,Ta
は微細な炭化物を形成し、Alは微細な窒化物を形成
し、いずれも結晶粒の微細化、ひいては耐衝撃性の向上
に役立つ。 過度に添加してもその効果が飽和するた
め、それぞれ上記の上限を設けた。
Nb: 2.0% or less, Ti: 2.0% or less, T
a: 4.0% or less, Al: 1.0% or less Nb, Ti, Ta
Forms fine carbides, and Al forms fine nitrides, all of which contribute to the refinement of crystal grains and, consequently, the improvement of impact resistance. Since the effect is saturated even if added excessively, the above upper limits are respectively set.

【0025】B:0.010%以下 焼入性を向上させる効果が大きい元素であり、必要に応
じて添加する。 熱間加工性や靱性にとっては好ましく
ないため、0.010%以内の添加に止める。 REM:0.50%以下 O,P等の不純物を固定し、基地の清淨度を高め、耐衝
撃性を向上させる。多量に過ぎると地疵が発生するた
め、上限0.50%以下の添加量をえらぶ。
B: 0.010% or less B is an element having a large effect of improving hardenability, and is added as necessary. Since it is not preferable for hot workability and toughness, the addition is limited to 0.010% or less. REM: 0.50% or less Impurities such as O and P are fixed, the cleanliness of the base is increased, and the impact resistance is improved. If the amount is too large, a ground flaw is generated. Therefore, the upper limit is 0.50% or less.

【0026】非金属介在物のアスペクト比(長径と短径
の比):2.5以下 伸長した非金属介在物が存在する場合、深いヒートチェ
ックが発生する傾向がある。 非金属介在物のアスペク
ト比が2.5以下であれば、耐ヒートチェック性はほと
んど低下しないため、アスペクト比は2.5以下となる
ようにはかる。これは、介在物形成元素S,Teおよび
Caの量を適切に組み合わせることによって実現でき
る。
Aspect ratio of non-metallic inclusions (ratio of major axis to minor axis): 2.5 or less When there are elongated non-metallic inclusions, a deep heat check tends to occur. If the aspect ratio of the nonmetallic inclusions is 2.5 or less, the heat check resistance hardly decreases, so the aspect ratio is measured to be 2.5 or less. This can be realized by appropriately combining the amounts of the inclusion forming elements S, Te and Ca.

【0027】[0027]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕表1Aおよび1Bに示す合金組成の熱間工
具鋼を、真空誘導炉で溶製した。これらは、在来のSK
D61鋼およびSKT4鋼をベースとしたものである。
[Example 1] Hot tool steels having the alloy compositions shown in Tables 1A and 1B were melted in a vacuum induction furnace. These are the traditional SK
It is based on D61 steel and SKT4 steel.

【0028】 表 1A 合 金 組 成No. C Si Mn Cu Ni Cr Mo V S Te Ca その他 SKD61系 実施例 1 0.40 0.06 0.50 0.01 0.08 5.30 2.01 0.85 0.006 0.003 0.0011 − 2 0.39 0.07 0.49 0.01 0.08 5.30 1.97 0.84 0.025 0.006 0.0013 − 3 0.40 0.07 0.51 0.01 0.08 5.27 1.99 0.85 0.046 0.009 0.0015 − 4 0.39 0.08 0.51 0.01 0.08 5.28 1.98 0.84 0.026 0.005 0.0013 Nb:0.12 5 0.40 0.08 0.50 0.01 0.08 5.33 2.01 0.83 0.024 0.005 0.0011 Al:0.04 比較例 1 0.41 0.08 0.51 0.01 0.08 5.32 2.02 0.85 0.001 − − − 2 0.41 0.07 0.52 0.01 0.08 5.35 1.96 0.84 0.007 − − − 3 0.40 0.07 0.50 0.01 0.08 5.25 2.00 0.85 0.045 − − − 4 0.40 0.06 0.49 0.01 0.07 5.28 2.01 0.87 0.001 0.003 0.0012 − 5 0.40 0.06 0.48 0.01 0.07 5.31 2.03 0.86 0.066 0.016 0.0012 − 表 1B 合 金 組 成No. C Si Mn Cu Ni Cr Mo V S Te Ca その他 SKT4系 実施例 11 0.56 0.34 1.02 0.15 1.56 1.03 0.48 0.10 0.007 0.015 0.0007 − 12 0.55 0.36 0.98 0.17 1.57 0.99 0.50 0.12 0.015 0.033 0.0005 − 13 0.54 0.34 1.03 0.13 1.54 1.00 0.49 0.11 0.035 0.035 0.0006 − 14 0.55 0.34 1.03 0.13 1.54 1.00 0.50 0.12 0.016 0.031 0.0006 Ti:0.05 15 0.55 0.34 0.98 0.15 1.55 1.01 0.48 0.10 0.017 0.034 0.0008 Ta:0.43 16 0.54 0.35 1.00 0.14 1.52 1.00 0.51 0.09 0.015 0.033 0.0006 B:0.004 17 0.56 0.34 1.01 0.17 1.54 1.02 0.50 0.12 0.017 0.033 0.0007 REM:.12 18 0.53 0.33 1.00 0.16 1.53 1.00 0.48 0.11 0.015 0.032 0.0006 Co:0.50 W:0.14 Ti:0.008 Al:0.005 B:0.005 REM:0.05 比較例 11 0.56 0.33 1.04 0.14 1.55 1.01 0.47 0.13 0.001 − − − 12 0.55 0.34 1.01 0.15 1.53 0.98 0.51 0.10 0.008 − − − 13 0.53 0.35 1.04 0.13 1.56 1.01 0.49 0.13 0.046 − − − 14 0.54 0.35 1.02 0.14 1.53 0.99 0.51 0.10 0.064 0.034 0.0008 − 鋼塊を1200℃に加熱して鍛造し、幅110mm×厚さ
45mmの板材にした。
Table 1A Alloy composition No. CSiMnCuNiCrMoVSTeCa Other SKD61 Examples 1 0.40 0.06 0.50 0.01 0.08 5.30 2.01 0.85 0.006 0.003 0.0011 -2 0.39 0.07 0.49 0.01 0.08 5.30 1.97 0.84 0.025 0.006 0.0013-3 0.40 0.07 0.51 0.01 0.08 5.27 1.99 0.85 0.046 0.009 0.0015 −4 0.39 0.08 0.51 0.01 0.08 5.28 1.98 0.84 0.026 0.005 0.0013 Nb: 0.12 5 0.40 0.08 0.50 0.01 0.08 5.33 2.01 0.83 0.024 0.005 0.0011 Al: 0.04 Comparative example 1 0.41 0.08 0.51 0.01 0.08 5.32 2.02 0.85 0.001 − − − 2 0.41 0.07 0.52 0.01 0.08 5.35 1.96 0.84 0.007 − − − 3 0.40 0.07 0.50 0.01 0.08 5.25 2.00 0.85 0.045 − − − 4 0.40 0.06 0.49 0.01 0.07 5.28 2.01 0.87 0.001 0.003 0.0012 − 5 0.40 0.06 0.48 0.01 0.07 5.31 2.03 0.86 0.066 0.016 0.0012- Table 1B Alloy composition No. CSiMnCuNiCrMoVSTeCa Other SKT4 Examples 11 0.56 0.34 1.02 0.15 1.56 1.03 0.48 0.10 0.007 0.015 0.0007 -12 0.55 0.36 0.98 0.17 1.57 0.99 0.50 0.12 0.015 0.033 0.0005 -13 0.54 0.34 1.03 0.13 1.54 1.00 0.49 0.11 0.035 0.035 0.0006 − 14 0.55 0.34 1.03 0.13 1.54 1.00 0.50 0.12 0.016 0.031 0.0006 Ti: 0.05 15 0.55 0.34 0.98 0.15 1.55 1.01 0.48 0.10 0.017 0.034 0.0008 Ta: 0.43 16 0.54 0.35 1.00 0.14 1.52 1.00 0.51 0.09 0.015 0.033 0.0006 B: 0.004 17 0.56 0.34 1.01 0.17 1.54 1.02 0.50 0.12 0.017 0.033 0.0007 REM: .12 18 0.53 0.33 1.00 0.16 1.53 1.00 0.48 0.11 0.015 0.032 0.0006 Co: 0.50 W: 0.14 Ti: 0.008 Al: 0.005 B: 0.005 REM: 0.05 Comparative Example 11 0.56 0.33 1.04 0.14 1.55 1.01 0.47 0.13 0.001 − − − 12 0.55 0.34 1.01 0.15 1.53 0.98 0.51 0.10 0.008 − − − 13 0.53 0.35 1.04 0.13 1.56 1.01 0.49 0.13 0.046 − − − −14 0.54 0.35 1.02 0.14 1.53 0.99 0.51 0.10 0.064 0.034 0.0008 − The ingot is heated to 1200 ° C and forged It was plate width 110 mm × thickness 45 mm.

【0029】これらの試料を焼なまし処理したのち、
(1)清淨度・介在物形態評価用試験片、(2)ヒート
チェック試験片、および(3)被削性試験片の3種の試
験片に粗加工し、(1)については焼入れを、また
(2)および(3)については焼入れおよび焼戻しを、
下記表2の熱処理条件で実施した。
After annealing these samples,
Three types of test pieces were roughly processed: (1) a test piece for evaluation of cleanliness and inclusion morphology, (2) a heat check test piece, and (3) a machinability test piece. For (2) and (3), quenching and tempering are performed.
The test was performed under the heat treatment conditions shown in Table 2 below.

【0030】 表 2 鋼種 焼入れ 焼戻し 目標硬さ SKD61系 1030℃ 615〜625℃ HRC45 SKT4系 870℃ 600〜610℃ HRC43 熱処理した試験片を精加工した。 (1)はブロック状
であるが、(2)は径15mm×高さ5mmのボタン形状の
もの、(3)は縦200mm×横100mm×厚さ40mmの
板状のものである。
Table 2 Steel Type Quenching Tempering Target Hardness SKD61-based 1030 ° C 615-625 ° C HRC45 SKT4-based 870 ° C 600-610 ° C An HRC43 heat-treated test piece was precisely processed. (1) has a block shape, (2) has a button shape with a diameter of 15 mm × 5 mm in height, and (3) has a plate shape with a length of 200 mm × width 100 mm × thickness 40 mm.

【0031】まず、(1)の試験片について、JIS法
による非金属介在物の状況をしらべてdA60×400
清淨度を測定した。 それとともに、画像解析装置を使
用して、倍率400倍で、個々の非金属介在物のアスペ
クト比を測定し、それらの平均値を算出した。
First, regarding the test piece of (1), the condition of nonmetallic inclusions according to the JIS method was examined, and dA60 × 400.
The cleanliness was measured. At the same time, the aspect ratio of each nonmetallic inclusion was measured at a magnification of 400 using an image analyzer, and the average value thereof was calculated.

【0032】ヒートチェック試験は、(2)の試験片を
高周波加熱により600℃に上昇させ、側面(円周)に
冷水を吹きつけて室温まで冷却し、再び昇温・冷却とい
うサイクルを1500回繰り返すものであって、生じた
クラックの平均の深さを測定して耐ヒートチェック性を
評価した。 この試験に先立って、(2)の試験片につ
いて硬さを測定した。
In the heat check test, the test piece of (2) was heated to 600 ° C. by high-frequency heating, and cooled to room temperature by spraying cold water on the side surface (circumference). This was repeated, and the average depth of the generated cracks was measured to evaluate the heat check resistance. Prior to this test, the hardness of the test piece (2) was measured.

【0033】被削性は、(3)の試験片の稜の部分をエ
ンドミルで切削することにより評価した。 試験条件は
つぎのとおりである: 工具:超硬エンドミル(M20[UTi20T])、1
刃 切削幅:1mm 切削深さ:4.0mm 切削速度:100m/min 送り:0.035mm/刃 切削油:なし(乾式) 超硬チップの逃げ面摩耗幅が0.3mmになるまでの全切
削長さを測定し、比較のため用意した介在物形成元素を
含まない鋼における全切削長さを100とし、それに対
する値を求めた。
The machinability was evaluated by cutting the edge of the test piece (3) with an end mill. The test conditions are as follows: Tool: Carbide end mill (M20 [UTi20T]), 1
Blade Cutting width: 1 mm Cutting depth: 4.0 mm Cutting speed: 100 m / min Feed: 0.035 mm / blade Cutting oil: None (dry type) Full cutting until the flank wear width of the carbide tip becomes 0.3 mm The length was measured, and the value corresponding to the total cut length of steel prepared for comparison and containing no inclusion forming element was determined as 100.

【0034】上記各試験の結果を、表3Aおよび3Bに
示す。 参考までに、JIS d(B+C)60×400
清浄度のデータも掲げた。
The results of the above tests are shown in Tables 3A and 3B. For reference, JIS d (B + C) 60 × 400
Cleanliness data is also provided.

【0035】 表 3A 清 浄 度 アスペクト比 硬 さ 耐ヒート 被削性 No. JIS dA JIS d(B+C) チェック性 60x400 60x400 HRC (μm) SKD61系 実施例 1 0.012 0 1.8 45.4 12.6 160 2 0.048 0 1.9 45.0 12.0 190 3 0.014 0.004 2.0 45.5 12.5 240 4 0.055 0 1.9 45.2 12.6 200 5 0.049 0 2.2 45.1 12.0 180 比較例 1 0 0 − 44.8 12.5 100 2 0.008 0 3.3 45.0 12.0 140 3 0 0 1.4 44.8 12.3 125 4 0 0 1.4 44.8 12.3 125 5 0.213 0.008 2.8 44.9 16.3 355 表 3B 清 浄 度 アスペクト比 硬 さ 耐ヒート 被削性 No. JIS dA JIS d(B+C) チェック性 60x400 60x400 HRC (μm) SKT4系 実施例 11 0.010 0 1.9 43.0 29.2 180 12 0.024 0.004 1.7 43.2 29.0 215 13 0.125 0 2.2 43.0 29.4 300 14 0.017 0 1.7 43.1 29.5 225 15 0.020 0 1.8 43.3 29.4 225 16 0.025 0.008 2.0 42.7 28.8 205 17 0.015 0 1.8 42.9 29.2 230 18 0.017 0 1.9 43.1 29.6 210 比較例 11 0 0 − 43.2 29.4 100 12 0.011 0.004 3.4 43.3 28.9 145 13 0.138 0 5.0 42.8 32.5 240 14 0.212 0 2.7 42.8 35.4 440 本発明の鋼は、比較例にくらべて耐ヒートチェック性の
低下が10%未満と、実質上劣らず、一方で被削性は5
0%以上向上している。
Table 3A Purity Aspect Ratio Hardness Heat Machinability No. JIS dA JIS d (B + C) Checkability 60x400 60x400 HRC (μm) SKD61 series Example 1 0.0120 1.8 45.4 12.6 160 2 0.0480 1.9 45.0 12.0 190 3 0.014 0.004 2.0 45.5 12.5 240 4 0.055 0 1.9 45.2 12.6 200 5 0.049 0 2.2 45.1 12.0 180 Comparative Example 100-44.8 12.5 100 2 0.008 0 3.3 45.0 12.0 140 300 1.4 44.8 12.3 125 400 1.4 44.8 12. 3 125 5 0.213 0.008 2.8 44.9 16.3 355 Table 3B Purity Aspect ratio Hardness Heat resistance Machinability No. JIS dA JIS d (B + C) Checkability 60x400 60x400 HRC (μm) SKT4 Example 11 0.010 0 1.9 43.0 29.2 180 12 0.024 0.004 1.7 43.2 29 0.0 215 13 0.125 0 2.2 43.0 29.4 300 14 0.017 0 1.7 43.1 29.5 225 15 0.020 0 1.8 1.8 43.3 29.4 225 16 0 0.025 0.008 2.0 42.7 28.8 205 17 0.015 0 1.8 42.9 29.2 230 18 0.017 0 1.9 43.1 29.6 210 Comparative Example 110 0 -43.2 29.4 100 12 0.011 0.004 3.4 43.3 28.9 145 13 0.138 0 5.0 42.8 32.5 240 14 0.212 0 2.7 42. 8 35.4 440 steel of the present invention, resistance heating compared to the comparative example And lowering of the check of less than 10%, no less substantially, while the machinability 5
It has improved by 0% or more.

【0036】〔実施例2〕表4に示す合金組成の鋼を、
アーク炉で溶製した。 これらは、実施例1のSKD6
1鋼、SKT4鋼に加えてKSD8鋼およびセミハイス
鋼の系統に属する合金組成を有する。
Example 2 A steel having an alloy composition shown in Table 4 was
It was melted in an arc furnace. These are the SKD6 of Example 1.
It has an alloy composition belonging to the series of KSD8 steel and semi-high-speed steel in addition to steel 1 and SKT4 steel.

【0037】 表 4 合 金 組 成No. C Si Mn Cu Ni Cr Mo V S Te Ca その他 SKD61系 実施例 21 0.39 0.07 0.52 0.06 0.08 5.35 1.98 0.85 0.035 0.005 0.0013 − 比較例 21 0.40 0.08 0.52 0.07 0.08 5.33 2.01 0.84 0.001 − − − SKT4系 実施例 22 0.56 0.34 1.01 0.13 1.54 1.03 0.51 0.10 0.037 0.005 0.0008 − 比較例 22 0.56 0.35 1.03 0.15 1.52 1.04 0.48 0.11 0.002 − − − SKD8系 実施例 23 0.36 0.34 0.32 0.08 0.07 4.29 0.38 2.16 0.034 0.007 0.0010 W:4.20 Co:4.20 比較例 23 0.35 0.33 0.31 0.08 0.08 4.33 0.40 2.17 0.002 − − W:4.23 Co:4.17 セミハイス系 実施例 24 0.70 0.45 0.24 0.07 0.08 4.20 3.99 1.09 0.035 0.006 0.0012 − 比較例 24 0.68 0.46 0.22 0.07 0.08 4.22 4.02 1.07 0.002 − − − 各鋼塊を1200℃に加熱して鍛造し、幅250mm×高
さ150mmのビレットにした。
Table 4 Alloy Composition No. CSiMnCuNiCrMoVSTeCa Other SKD61 system Example 21 0.39 0.07 0.52 0.06 0.08 5.35 1.98 0.85 0.035 0.005 0.0013-Comparative example 21 0.40 0.08 0.52 0.07 0.08 5.33 2.01 0.84 0.001 ---SKT4 system Example 22 0.56 0.34 1.01 0.13 1.54 1.03 0.51 0.10 0.037 0.005 0.0008 − Comparative example 22 0.56 0.35 1.03 0.15 1.52 1.04 0.48 0.11 0.002 − − − SKD8 system Example 23 0.36 0.34 0.32 0.08 0.07 4.29 0.38 2.16 0.034 0.007 0.0010 W: 4.20 Co: 4.20 Comparative example 23 0.35 0.33 0.31 0.08 0.08 4.33 0.40 2.17 0.002--W: 4.23 Co: 4.17 Semi-high speed Example 24 0.70 0.45 0.24 0.07 0.08 4.20 3.99 1.09 0.035 0.006 0.0012-Comparative example 24 0.68 0.46 0.22 0.07 0.08 4.22 4.02 1.07 0.002 --- Each ingot was heated to 1200 ° C. and forged into a billet having a width of 250 mm and a height of 150 mm.

【0038】これらの試料を、実施例1と同様の処理
で、焼なまし、試験片粗加工、焼入れ・焼もどしの熱処
理をへて試験片精加工に至り、それらの試験片について
各試験を行なった。 熱処理条件は、表5に記載のとお
りである: 表 5 鋼 種 焼入れ 焼戻し 目標硬さ SKD61系鋼 1030℃ 615〜625℃ HRC45 SKT4系鋼 870℃ 600〜610℃ HRC43 SKD8系鋼 1175℃ 660〜670℃ HRC45 セミハイス系鋼 1110℃ 590〜600℃ HRC60 試験結果を、表6に示す。
These samples were subjected to annealing, rough processing of the test pieces, heat treatment of quenching and tempering, and fine processing of the test pieces in the same manner as in Example 1. Each test was performed on the test pieces. Done. The heat treatment conditions are as described in Table 5. Table 5 Steel Type Quenching Tempering Target Hardness SKD61 series steel 1030 ° C 615-625 ° C HRC45 SKT4 series steel 870 ° C 600-610 ° C HRC43 SKD8 series steel 1175 ° C 660-670 C HRC45 semi- high- speed steel 1110 C 590-600 C The HRC60 test results are shown in Table 6.

【0039】 表 6 清 浄 度 アスペクト比 硬 さ 耐ヒート 被削性 No. JIS dA JIS d(B+C) チェック性 60x400 60x400 HRC (μm) SKD61系 実施例 21 0.108 0.004 2.1 45.1 12.5 205 比較例 21 0 0 − 45.3 12.9 100 SKT4系 実施例 22 0.083 0 2.3 42.9 30.6 195 比較例 22 0 0 1.2 42.8 30.4 100 SKD8系 実施例 23 0.091 0 2.4 45.3 6.8 200 比較例 23 0 0 1.4 45.0 6.8 100 セミハイス系 実施例 24 0.115 0 1.9 60.2 19.9 190 比較例 24 0 0 − 59.7 19.7 100 この実施例においても、耐ヒートチェック性低下10%
未満、かつ被削性向上50%以上の目標は達成されてい
る。
Table 6 Purity Aspect Ratio Hardness Heat Machinability No. JIS dA JIS d (B + C) Checkability 60x400 60x400 HRC (μm) SKD61 series Example 21 0.108 0.004 2.1 45.1 12.5 205 Comparative example 210-0-45.3 12.9 100 SKT4 system Example 22 0.083 0 2.3 42.9 30.6 195 Comparative example 22 00 1.2 42.8 30.4 100 SKD8 system Example 23 0.091 0 2.4 45.3 6.8 200 Comparative Example 23 00 1.4 45.0 6.8 100 Semi-High Speed Example 24 0.115 1.9 60.2 19.9 190 Comparative Example 240 0-59.7 19.7 100 In this example, the heat check resistance was reduced by 10%.
The goal of less than 50% improvement in machinability has been achieved.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明の熱間工具鋼は、従来の鋼とほぼ
同じ硬さを有し、耐ヒートチェック性は実質上低下させ
ることなく被削性を著しく改善したものである。 この
効果は、非金属介在物形成元素の種類および量的な組み
合わせのバランスにより、適切な形状と大きさの介在物
を適量、鋼中に分布させることによって実現したもので
ある。
The hot work tool steel of the present invention has substantially the same hardness as the conventional steel, and has significantly improved machinability without substantially reducing heat check resistance. This effect is realized by distributing an appropriate amount of inclusions having an appropriate shape and size in steel by balancing the types and the quantitative combinations of the nonmetallic inclusion forming elements.

【0041】この熱間工具鋼を使用すれば、機械加工が
従来より容易になることから、既存の鋼を用いたものと
同等の寿命を有する工具や金型をより高い能率で、従っ
て低減されたコストで製造することができる。
The use of this hot tool steel makes machining easier than before, so that tools and dies having the same life as those using existing steel are reduced with higher efficiency. At a low cost.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 C:0.30〜0.80%、Si:2.
0%以下、Mn:3.0%以下、Cr:10%以下、M
o:5.0%以下およびV:3.0%以下に加えて、
S:0.005〜0.050%、Te:0.003〜
0.040%およびCa:0.0002〜0.0030
%を含有し、ただしS+Te:0.080%以下であっ
て、残部が実質上Feからなり、鋼中の非金属介在物が
JISG0555に定めるd60×400清淨度にして
0.010〜0.150%である熱間工具鋼。
1. C: 0.30 to 0.80%, Si: 2.
0% or less, Mn: 3.0% or less, Cr: 10% or less, M
o: not more than 5.0% and V: not more than 3.0%
S: 0.005 to 0.050%, Te: 0.003 to
0.040% and Ca: 0.0002 to 0.0030
%, But S + Te: 0.080% or less, the balance being substantially composed of Fe, and the nonmetallic inclusions in the steel having a cleanliness of d60 × 400 defined by JIS G0555 of 0.010 to 0.150. % Hot tool steel.
【請求項2】 請求項1に記載の合金組成に加えて、N
i:4.0%以下、Cu:3.0%以下およびCo:
5.0%以下の1種または2種以上を含有し、鋼中の非
金属介在物が請求項1に規定のとおりである熱間工具
鋼。
2. The alloy composition according to claim 1, wherein N
i: 4.0% or less, Cu: 3.0% or less, and Co:
A hot work tool steel containing one or more kinds of not more than 5.0%, and nonmetallic inclusions in the steel are as defined in claim 1.
【請求項3】 請求項1または2に記載の合金組成に加
えてW:5.0%以下を含有し、鋼中の非金属介在物が
請求項1に規定のとおりである熱間工具鋼。
3. A hot work tool steel containing W: 5.0% or less in addition to the alloy composition according to claim 1 or 2, wherein nonmetallic inclusions in the steel are as defined in claim 1. .
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の合
金組成に加えて、Nb:2.0%以下、Ti:2.0%
以下、Ta:4.0%以下およびAl:1.0%以下の
1種または2種以上を含有し、鋼中の非金属介在物が請
求項1に規定のとおりである熱間工具鋼。
4. In addition to the alloy composition according to claim 1, Nb: 2.0% or less, Ti: 2.0%
A hot work tool steel containing one or more of Ta: 4.0% or less and Al: 1.0% or less, wherein nonmetallic inclusions in the steel are as defined in claim 1.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の合
金組成に加えてB:0.010%以下を含有し、鋼中の
非金属介在物が請求項1に規定のとおりである熱間工具
鋼。
5. A heat containing B: 0.010% or less in addition to the alloy composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the nonmetallic inclusions in the steel are as defined in claim 1. Between tool steel.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の合
金組成に加えてREM:0.50%以下を含有し、鋼中
の非金属介在物が請求項1に規定のとおりである熱間工
具鋼。
6. A heat containing REM: 0.50% or less in addition to the alloy composition according to claim 1, wherein the non-metallic inclusions in the steel are as defined in claim 1. Between tool steel.
【請求項7】 鋼中の非金属介在物のアスペクト比が
2.5以下である請求項1ないし6のいずれかの熱間工
具鋼。
7. The hot work tool steel according to claim 1, wherein an aspect ratio of nonmetallic inclusions in the steel is 2.5 or less.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005113161A (en) * 2003-10-02 2005-04-28 Nippon Koshuha Steel Co Ltd Hot tool steel
RU2611250C1 (en) * 2015-11-25 2017-02-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Tool steel
JP2017043814A (en) * 2015-08-28 2017-03-02 大同特殊鋼株式会社 Die steel and die

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