JPH1161362A - 熱間加工用工具鋼 - Google Patents
熱間加工用工具鋼Info
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- JPH1161362A JPH1161362A JP21957497A JP21957497A JPH1161362A JP H1161362 A JPH1161362 A JP H1161362A JP 21957497 A JP21957497 A JP 21957497A JP 21957497 A JP21957497 A JP 21957497A JP H1161362 A JPH1161362 A JP H1161362A
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- Japan
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- toughness
- steel
- tool steel
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- hot
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最適成分に規制すると共に、高温均質化処理
によって金型サイズが大きくなるにもかかわらず靱性が
低下することのない熱間鍛造金型やダイカスト金型及び
熱間押出工具鋼等に用いる熱間加工用工具鋼を提供する
こと。 【解決手段】 重量%で、C:0.4〜0.5%、S
i:0.1〜1.0%、Mn:0.1〜1.0%、C
r:4.0〜4.8%、V:0.1〜0.6%、Nb:
0.01〜0.07%、およびMo,Wの1種または2
種をMo+1/2W:1.5〜2.4%の範囲で含有
し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼塊又は鋳
片状態にて1200〜1300℃、5〜50時間の高温
均質化処理を施すことにより、優れた高強度を維持した
状態で、高い焼入性と優れた靱性を有することを特徴と
する熱間加工用工具鋼。
によって金型サイズが大きくなるにもかかわらず靱性が
低下することのない熱間鍛造金型やダイカスト金型及び
熱間押出工具鋼等に用いる熱間加工用工具鋼を提供する
こと。 【解決手段】 重量%で、C:0.4〜0.5%、S
i:0.1〜1.0%、Mn:0.1〜1.0%、C
r:4.0〜4.8%、V:0.1〜0.6%、Nb:
0.01〜0.07%、およびMo,Wの1種または2
種をMo+1/2W:1.5〜2.4%の範囲で含有
し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼塊又は鋳
片状態にて1200〜1300℃、5〜50時間の高温
均質化処理を施すことにより、優れた高強度を維持した
状態で、高い焼入性と優れた靱性を有することを特徴と
する熱間加工用工具鋼。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工中に非常に過
酷な応力が働く、特に熱間鍛造金型、ダイカスト金型、
熱間押出工具鋼等に用いる熱間加工用工具鋼に関するも
のである。
酷な応力が働く、特に熱間鍛造金型、ダイカスト金型、
熱間押出工具鋼等に用いる熱間加工用工具鋼に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、軸受鋼、合金鋼、ステンレス鋼お
よび高合金鋼等の熱間加工工具類のうち、特にダイスや
パンチに要求される特性は、熱間強度の高いこと、靱性
が優れていること、焼入性が良いこと等が挙げられる。
これらの工具類の用いられる材料については、種々検討
されている。例えば、特公平6−72292号公報のよ
うに、重量%で、C:0.4%以上0.5%未満、S
i:0.1%以上1.0%以下、Mn:0.1%以上
1.0%以下、Cr:3.5%以上4.5%以下、M
o:2.0%以上3.0%未満、V:0.2%以上0.
6%以下、Nb:0.01%以上0.20%以下を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物からなる高強度熱間
加工用工具鋼が知られている。
よび高合金鋼等の熱間加工工具類のうち、特にダイスや
パンチに要求される特性は、熱間強度の高いこと、靱性
が優れていること、焼入性が良いこと等が挙げられる。
これらの工具類の用いられる材料については、種々検討
されている。例えば、特公平6−72292号公報のよ
うに、重量%で、C:0.4%以上0.5%未満、S
i:0.1%以上1.0%以下、Mn:0.1%以上
1.0%以下、Cr:3.5%以上4.5%以下、M
o:2.0%以上3.0%未満、V:0.2%以上0.
6%以下、Nb:0.01%以上0.20%以下を含有
し、残部Feおよび不可避的不純物からなる高強度熱間
加工用工具鋼が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特公平6−72292号公報にあっては、高温強度は
十分高いものの、たとえ高温均質化処理をしても目標と
する靱性は達成されず、しかも金型サイズが大きくなる
と焼入性不足により靱性がさらに低下し、短寿命となる
という問題がある。
た特公平6−72292号公報にあっては、高温強度は
十分高いものの、たとえ高温均質化処理をしても目標と
する靱性は達成されず、しかも金型サイズが大きくなる
と焼入性不足により靱性がさらに低下し、短寿命となる
という問題がある。
【0004】
【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、最適成分に規制
すると共に、高温均質化処理によって金型サイズが大き
くなるにもかかわらず靱性が低下することない熱間鍛造
金型やダイカスト金型、及び熱間押出工具鋼等に用いる
熱間加工用工具鋼を提供するものである。その発明の要
旨とするところは、重量%で、C:0.4〜0.5%、
Si:0.1〜1.0%、Mn:0.1〜1.0%、C
r:4.0〜4.8%、V:0.1〜0.6%、Nb:
0.01〜0.07%、および、Mo,Wの1種または
2種を、Mo+1/2W:1.5〜2.4%の範囲で含
有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼塊又は
鋳片状態にて1200〜1300℃、5〜50時間の高
温均質化処理を施すことにより、優れた高温強度を維持
した状態で、高い焼入性と優れた靱性を有することを特
徴とする熱間加工用工具鋼にある。
く、発明者らは鋭意開発を進めた結果、最適成分に規制
すると共に、高温均質化処理によって金型サイズが大き
くなるにもかかわらず靱性が低下することない熱間鍛造
金型やダイカスト金型、及び熱間押出工具鋼等に用いる
熱間加工用工具鋼を提供するものである。その発明の要
旨とするところは、重量%で、C:0.4〜0.5%、
Si:0.1〜1.0%、Mn:0.1〜1.0%、C
r:4.0〜4.8%、V:0.1〜0.6%、Nb:
0.01〜0.07%、および、Mo,Wの1種または
2種を、Mo+1/2W:1.5〜2.4%の範囲で含
有し、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼塊又は
鋳片状態にて1200〜1300℃、5〜50時間の高
温均質化処理を施すことにより、優れた高温強度を維持
した状態で、高い焼入性と優れた靱性を有することを特
徴とする熱間加工用工具鋼にある。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。先ず、本発明の成分組成の限定理由について述べ
る。 C:0.4〜0.5% Cは、焼入れ焼戻しにより十分なマトリックス硬さを得
て高温強度を高めるために不可欠な元素であり、HRC
50程度以上の硬さを得るためには、少なくとも0.4
%以上必要である。一方、多量に添加すると靱性の低下
をきたすので、上限を0.5%以下とした。
する。先ず、本発明の成分組成の限定理由について述べ
る。 C:0.4〜0.5% Cは、焼入れ焼戻しにより十分なマトリックス硬さを得
て高温強度を高めるために不可欠な元素であり、HRC
50程度以上の硬さを得るためには、少なくとも0.4
%以上必要である。一方、多量に添加すると靱性の低下
をきたすので、上限を0.5%以下とした。
【0006】Si:0.1〜1.0% Siは、主に脱酸材として添加し耐酸化性、焼入性に有
効である。0.1%未満では、製鋼上脱酸効果が得られ
ず、1.0%を超えて添加すると熱伝導性の低下と靱性
の劣化を生じることによる工具寿命の短縮をもたらすの
で上限を1.0%とした。 Mn:0.1〜1.0% Mnは、Siと同様に脱酸材として添加し鋼の清浄度を
高めると共に焼入性を向上させる元素で、少なくとも
0.1%添加する必要がある。しかし1.0%を超えて
添加すると靱性を低下させると同時に2次効果のピーク
が低温焼き戻し側に移行して軟化抵抗を低下させるので
上限を1.0%とした。
効である。0.1%未満では、製鋼上脱酸効果が得られ
ず、1.0%を超えて添加すると熱伝導性の低下と靱性
の劣化を生じることによる工具寿命の短縮をもたらすの
で上限を1.0%とした。 Mn:0.1〜1.0% Mnは、Siと同様に脱酸材として添加し鋼の清浄度を
高めると共に焼入性を向上させる元素で、少なくとも
0.1%添加する必要がある。しかし1.0%を超えて
添加すると靱性を低下させると同時に2次効果のピーク
が低温焼き戻し側に移行して軟化抵抗を低下させるので
上限を1.0%とした。
【0007】Cr:4.0〜4.8% Crは、Cと結合して硬質炭化物を形成し耐摩耗性を向
上させると共に、焼入性を高める元素であるが、多量に
添加すると軟化抵抗性を劣化させる。本発明鋼のC量の
範囲において目標とする軟化抵抗性を下げずに焼入性を
最大限に引き出すために、Cr量を4.0〜4.8%と
した。 V:0.1〜0.6% Vは、固溶しにくい微細な炭化物を形成し耐摩耗性およ
び軟化抵抗性を高めるとともに結晶粒を微細化して靱性
を向上させる元素であり、本発明鋼においては少なくと
も0.1%必要である。しかし、0.6%を超えて添加
すると熱処理時に歪みが生じ易くなるため上限を0.6
%とした。
上させると共に、焼入性を高める元素であるが、多量に
添加すると軟化抵抗性を劣化させる。本発明鋼のC量の
範囲において目標とする軟化抵抗性を下げずに焼入性を
最大限に引き出すために、Cr量を4.0〜4.8%と
した。 V:0.1〜0.6% Vは、固溶しにくい微細な炭化物を形成し耐摩耗性およ
び軟化抵抗性を高めるとともに結晶粒を微細化して靱性
を向上させる元素であり、本発明鋼においては少なくと
も0.1%必要である。しかし、0.6%を超えて添加
すると熱処理時に歪みが生じ易くなるため上限を0.6
%とした。
【0008】Nb:0.01〜0.07% Nbは、V炭化物よりも固溶しにくい安定な炭化物を形
成し、結晶粒微細化硬化が大きく靱性を向上させるとと
もに耐摩耗性も向上させる。しかし、Nb炭化物は靱性
を低下させるため、本発明鋼においてこの効果を得るた
めには少なくとも0.07%を限度とする。 Mo,Wの1種または2種をMo+1/2W:1.5〜
2.4% MoおよびWは炭化物を形成して耐摩耗性および焼入性
を与え、基地に固溶して焼入性を向上させ、さらに焼戻
しによって微細な炭化物を析出して、軟化抵抗性と高温
強度を高める。本発明鋼におけるこれらの目標特性値を
満足させるためには、Mo,Wの1種または2種をMo
当量(Mo+1/2W)で少なくとも1.5%以上必要
である。しかし、MoおよびWは靱性を低下させる元素
であるため、最大2.4%とした。
成し、結晶粒微細化硬化が大きく靱性を向上させるとと
もに耐摩耗性も向上させる。しかし、Nb炭化物は靱性
を低下させるため、本発明鋼においてこの効果を得るた
めには少なくとも0.07%を限度とする。 Mo,Wの1種または2種をMo+1/2W:1.5〜
2.4% MoおよびWは炭化物を形成して耐摩耗性および焼入性
を与え、基地に固溶して焼入性を向上させ、さらに焼戻
しによって微細な炭化物を析出して、軟化抵抗性と高温
強度を高める。本発明鋼におけるこれらの目標特性値を
満足させるためには、Mo,Wの1種または2種をMo
当量(Mo+1/2W)で少なくとも1.5%以上必要
である。しかし、MoおよびWは靱性を低下させる元素
であるため、最大2.4%とした。
【0009】表1は本発明鋼と比較鋼の化学成分を示し
たもので、その特徴は高温均質化処理により、靱性を低
下させる炭化物偏析の軽減を図るものである。この効果
はMoおよびNbの最適量化により一層の向上を図るこ
とが出来るものである。図1はシャルピー衝撃値に及ぼ
すNb量と高温均質化処理の影響を示した図である。こ
の図に示しているように、Nb量0.03〜0.22%
の範囲における高温処理を行わないものと、1230℃
の高温均質化処理を行ったものとの比較において、Nb
量の増加に従って、高温均質化処理を行っても処理しな
い場合のシャルピー衝撃値と変わらないことが判る。こ
のことからも、Nb量は0.01〜0.07%の範囲が
好ましい。
たもので、その特徴は高温均質化処理により、靱性を低
下させる炭化物偏析の軽減を図るものである。この効果
はMoおよびNbの最適量化により一層の向上を図るこ
とが出来るものである。図1はシャルピー衝撃値に及ぼ
すNb量と高温均質化処理の影響を示した図である。こ
の図に示しているように、Nb量0.03〜0.22%
の範囲における高温処理を行わないものと、1230℃
の高温均質化処理を行ったものとの比較において、Nb
量の増加に従って、高温均質化処理を行っても処理しな
い場合のシャルピー衝撃値と変わらないことが判る。こ
のことからも、Nb量は0.01〜0.07%の範囲が
好ましい。
【0010】図2はシャルピー衝撃値に及ぼすMo+1
/2W量と高温均質化処理の影響を示した図である。こ
の図によれば、高温均質化処理なしの場合と1230℃
の高温均質化処理を行った場合とでは、Nb量と同様に
Mo+1/2W量が増加して行くにしたがって、高温均
質化処理なしのシャルピー衝撃値に近ずいて行くことが
判る。このことからも、Mo+1/2W量は少なくとも
下限値は1.5%、上限値は2.4%の範囲とすること
が好ましい。このように、本発明においては、上記成分
組成の鋼塊又は鋳片状態にて1200〜1300℃の温
度で5〜50時間の高温均質化処理を行い、優れた高温
強度を維持したまま、高い焼入性と靱性を実現したもの
である。
/2W量と高温均質化処理の影響を示した図である。こ
の図によれば、高温均質化処理なしの場合と1230℃
の高温均質化処理を行った場合とでは、Nb量と同様に
Mo+1/2W量が増加して行くにしたがって、高温均
質化処理なしのシャルピー衝撃値に近ずいて行くことが
判る。このことからも、Mo+1/2W量は少なくとも
下限値は1.5%、上限値は2.4%の範囲とすること
が好ましい。このように、本発明においては、上記成分
組成の鋼塊又は鋳片状態にて1200〜1300℃の温
度で5〜50時間の高温均質化処理を行い、優れた高温
強度を維持したまま、高い焼入性と靱性を実現したもの
である。
【0011】高温均質化処理として、1200℃未満で
はその目標とするシャルピー衝撃値を得ることができ
ず、また、1300℃を超えても、それ以上のシャルピ
ー衝撃値は得られないことから、処理温度は1200〜
1300℃の範囲とした。また、そのための処理時間は
5時間を必要とし、5時間未満では充分な目標値に達せ
ず、また、50時間を超える時間をかけても、それ以上
の効果が得られないことから、5〜50時間とした。
はその目標とするシャルピー衝撃値を得ることができ
ず、また、1300℃を超えても、それ以上のシャルピ
ー衝撃値は得られないことから、処理温度は1200〜
1300℃の範囲とした。また、そのための処理時間は
5時間を必要とし、5時間未満では充分な目標値に達せ
ず、また、50時間を超える時間をかけても、それ以上
の効果が得られないことから、5〜50時間とした。
【0012】
【実施例】以下に、本発明を実施例によって具体的に説
明する。表1に示した本発明鋼を100kg真空誘導溶
解炉にて出鋼し、平均径190mmの鋳塊に鋳込み、こ
れを径50mmに鍛伸して供試材とした。各特性試験の
ための供試材の焼入れ条件は全て1030℃空冷焼入れ
とし、その後の焼戻し条件は、590〜620℃1時間
保持後空冷×2回とした。各試験の硬さを48HRCに
調整した。靱性の評価は、JIS3号2mmノッチU試
験片を用いて、常温でシャルピー衝撃試験を行った。ま
た、耐ヒートチェック性については、径40mmで長さ
100mmの耐ヒートチェック性測定用供試材を600
℃加熱と水冷を1000回繰り返した後の平均亀裂深さ
状況を断面組織で観察した。それらの結果を表1に示
す。
明する。表1に示した本発明鋼を100kg真空誘導溶
解炉にて出鋼し、平均径190mmの鋳塊に鋳込み、こ
れを径50mmに鍛伸して供試材とした。各特性試験の
ための供試材の焼入れ条件は全て1030℃空冷焼入れ
とし、その後の焼戻し条件は、590〜620℃1時間
保持後空冷×2回とした。各試験の硬さを48HRCに
調整した。靱性の評価は、JIS3号2mmノッチU試
験片を用いて、常温でシャルピー衝撃試験を行った。ま
た、耐ヒートチェック性については、径40mmで長さ
100mmの耐ヒートチェック性測定用供試材を600
℃加熱と水冷を1000回繰り返した後の平均亀裂深さ
状況を断面組織で観察した。それらの結果を表1に示
す。
【0013】
【表1】
【0014】表1に示すように、本発明のMo+1/2
W及びNbを適量化し、かつ高温均質化処理を施したも
のは比較鋼に比べて、シャルピー衝撃が高く、しかも耐
ヒートチェック性に優れ、熱間鍛造金型、ダイカスト金
型や熱間押出ダイス等における軟化による摩耗、疵、へ
たり等の塑性変形からくる寸法変化や高い衝撃荷重によ
るコーナー部の切り欠き効果による折損による寿命短縮
に耐えることが出来、従来鋼に比べて使用寿命が約2〜
3向上した。
W及びNbを適量化し、かつ高温均質化処理を施したも
のは比較鋼に比べて、シャルピー衝撃が高く、しかも耐
ヒートチェック性に優れ、熱間鍛造金型、ダイカスト金
型や熱間押出ダイス等における軟化による摩耗、疵、へ
たり等の塑性変形からくる寸法変化や高い衝撃荷重によ
るコーナー部の切り欠き効果による折損による寿命短縮
に耐えることが出来、従来鋼に比べて使用寿命が約2〜
3向上した。
【0015】
【発明の効果】以上述べたように、本発明鋼は、従来の
JIS−SKD61クラスの優れた焼入れ性と靱性に加
えて、さらに耐ヒートチェック性を備えたものであり、
加工中に非常に過酷な応力が働く熱間鍛造金型、ダイカ
スト金型や熱間押出工具用鋼などに用いて、従来のもの
に比べ、約2〜3倍の長寿命化を得ることが可能とな
り、その経済的効果は大きい。
JIS−SKD61クラスの優れた焼入れ性と靱性に加
えて、さらに耐ヒートチェック性を備えたものであり、
加工中に非常に過酷な応力が働く熱間鍛造金型、ダイカ
スト金型や熱間押出工具用鋼などに用いて、従来のもの
に比べ、約2〜3倍の長寿命化を得ることが可能とな
り、その経済的効果は大きい。
【図1】シャルピー衝撃値に及ぼすNb量と高温均質化
処理の影響を示した図である。
処理の影響を示した図である。
【図2】シャルピー衝撃値に及ぼすMo+1/2W量と
高温均質化処理の影響を示した図である。
高温均質化処理の影響を示した図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 重量%で、 C:0.4〜0.5%、 Si:0.1〜1.0%、 Mn:0.1〜1.0%、 Cr:4.0〜4.8%、 V:0.1〜0.6%、 Nb:0.01〜0.07% および、Mo,Wの1種または2種を、 Mo+1/2W:1.5〜2.4%、 の範囲で含有し、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋼塊又は鋳片状態にて1200〜1300℃、5〜5
0時間の高温均質化処理を施すことにより、優れた高温
強度を維持した状態で、高い焼入性と優れた靱性を有す
ることを特徴とする熱間加工用工具鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21957497A JPH1161362A (ja) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | 熱間加工用工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21957497A JPH1161362A (ja) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | 熱間加工用工具鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1161362A true JPH1161362A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16737661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21957497A Pending JPH1161362A (ja) | 1997-08-14 | 1997-08-14 | 熱間加工用工具鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1161362A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1469094A1 (en) * | 2003-04-09 | 2004-10-20 | Hitachi Metals, Ltd. | High speed tool steel and its manufacturing method |
JP2006161150A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-06-22 | Jfe Steel Kk | 高周波焼入れ用炭素鋼材および機械構造用部品 |
JP2007291444A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高靱性熱間工具鋼およびその製造方法 |
USD937409S1 (en) | 2019-06-14 | 2021-11-30 | Canon Medical Systems Corporation | Holder for an X-ray tomography diagnosis apparatus |
-
1997
- 1997-08-14 JP JP21957497A patent/JPH1161362A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1469094A1 (en) * | 2003-04-09 | 2004-10-20 | Hitachi Metals, Ltd. | High speed tool steel and its manufacturing method |
KR100600618B1 (ko) * | 2003-04-09 | 2006-07-13 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 고속도 공구강 및 그 제조 방법 |
JP2006161150A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-06-22 | Jfe Steel Kk | 高周波焼入れ用炭素鋼材および機械構造用部品 |
JP4677854B2 (ja) * | 2004-11-09 | 2011-04-27 | Jfeスチール株式会社 | 高周波焼入れ用炭素鋼材および機械構造用部品 |
JP2007291444A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 高靱性熱間工具鋼およびその製造方法 |
JP4739105B2 (ja) * | 2006-04-25 | 2011-08-03 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高靱性熱間工具鋼およびその製造方法 |
USD937409S1 (en) | 2019-06-14 | 2021-11-30 | Canon Medical Systems Corporation | Holder for an X-ray tomography diagnosis apparatus |
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A02 | Decision of refusal |
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