JPS6029450A - 冷間工具鋼 - Google Patents

冷間工具鋼

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JPS6029450A
JPS6029450A JP58136631A JP13663183A JPS6029450A JP S6029450 A JPS6029450 A JP S6029450A JP 58136631 A JP58136631 A JP 58136631A JP 13663183 A JP13663183 A JP 13663183A JP S6029450 A JPS6029450 A JP S6029450A
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JP
Japan
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steel
tool steel
wear resistance
test
cold working
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JP58136631A
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JPS6259179B2 (ja
Inventor
Satoshi Izumikawa
泉川 敏
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KANTO TOKUSHU SEIKOU KK
Kanto Special Steel Works Ltd
Original Assignee
KANTO TOKUSHU SEIKOU KK
Kanto Special Steel Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明a従来の冷間工具鋼(例5KD−11)に比べ耐
摩耗性、耐ヒートクラツク性、転勤疲労強度、曲げ強度
に優れた冷間工具鋼に関するものである。
冷間工具鋼、例えば5KD−11は優れた焼入れへ耐摩
耗性を有しており、パイプ成形用(フォーミング)ロー
ル、ステ/レス鋼、珪素鋼板圧延用センジミアロール等
にも広く利用されている。
フォーミングロールを考えた場合、その材質に8KD−
11t−用いて筺ず!ずの結果ヵI得られている。
しかし大径管用ロールのようにキャリバ一部で周速差の
大さいもの、あるいにパイプ素材に非酸洗材や高張力鋼
が用いられた場合、摩耗により早期に組替え、再研削が
必要となる。このためより耐摩耗性に富む材料が望まれ
ている。
センジミアロール材としても5KD−11が広範に用い
られ′Cお9一部、高級ステンレス鋼板用に高速度鋼が
用いられている。5KD−11μ耐摩耗性が尚十分とは
いえず、組替え、改削が頻繁に必要であり、又1回当り
の制量も多い。又転動疲労Ili!i度、耐ヒートクラ
ンク性等に難点があQ、スポーリング事故等全誘発し易
い。一方、高速度鋼に価格が高く再研摩時の研削性に劣
る。
以上のことから耐摩耗性等に優7″した比較的安何な材
料が望まれる状況にある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来の冷間工具鋼(例えば5KD−1
1)に代って適用し耐摩耗性を改善しあるいは工具鋼費
を低減させること、さらに従来の高速度鋼に代って適用
し工具鋼費を低減させることにある。従って耐摩耗性に
富み、転勤疲労強度、曲げ強度に優れ、耐ヒートクラツ
ク性の良いことが望まれる。
発明者は先に高耐摩耗ピルガ−圧延用ロール材(下記成
分)を発明した(特願昭57−26468号ン。
高耐摩耗ピルガ−圧延用ロール材: 0 81 Mn C!r V Fe+不純元素この材料
は高硬度のV炭化物を多く析出させて耐摩耗性を付与し
焼入れ性を制限し丸材料である。
本発明にこの高耐摩耗ピルガ−圧延用ロール材を基に焼
入れ性を付与して内部の強度全高め、転勤疲労強度、曲
げ強度、耐ヒートクラツク性に優れた冷間工具鋼を開発
することを目的とする。
〔発明の構成〕
この高耐摩耗ピルガ−ロール材は高速度鋼と同等の耐摩
耗性含有しく添付第13図参照)、内部の靭性を確保す
るために焼入れ性を制限した鋼種である。この材料の耐
摩耗性は極めて硬度の高いV炭化物全多く析出させて得
られたものであり、今般開発全行なった冷間工具鋼も耐
摩耗性にこのV炭化物に依存している。従って本発明鋼
種に基本的に上記ピルガ−ロール材に、冷間工具鋼に必
要な焼入れ性全増大させるためにCr、 MO,k 冷
加し他の諸性質例えば転動疲労強度を高めるためにSi
 kδらに必要としている。 すなわら重量比で(以下
同じ) OSi Mn (!r Mo V 2.5 2.5 1.0 5.0 3.0 8.0を含
有し残部をFe 及び不可避的不純元素から成る冷間工
具鋼に関するものである。以下に各成分の限定理由を示
す。
〔成分0限定理由〕 C及びVに、V炭化物生成元素であり、VC型炭化物生
成にば、a O,2496に対しV1%の割合で添加し
、マトリックス強化のためさらに0.5〜0.6%多く
含有させる。■及びCは高い程Vaを多く生成せしめる
ことができ耐摩耗性も向上するが同時に鋼塊製造時V、
Cのマクロ偏析が生じ易くなり、鍛造性も悪くなる。3
%C−10チVの例では鋼塊のTop、とBat、のC
及びVの比にそれぞれ1.38.1.43であり、実用
上許容の範囲奮起えており、さらに同鋼塊全鍛伸したと
ころ割れが生じ製造上問題が多い。従ってCの上限ぼ2
.5 %、Vgl化学量論的に8%とし友。
Or (4Moとともに焼入れ性を増大させるに有効な
元素である。従って多く含有させることが望ましいが第
1図に示すようにOr の増大に伴ない必要硬度を得る
のに必要な温度が高くなり製造上の困難が半なう。Or
 aチまではほとんど問題ないが5俤を超えると急に硬
度が出に< </Zるので上限t−5,0%とする。又
焼入れ性ヲMQ で補償できるので下限i 0.5%と
する。
MOにOrと同様焼入n性を高めるが製造コスト上、上
限を3.0チ、焼入れ性を付与するためF限全0・5チ
とする。
Sl ぼ第2図に示すように転動疲労強度を高めるが、
3チを超えると逆に低くなる傾向があるため上限會2.
5%とする。又Si iグ鋼塊製造時逆V偏析を助長す
る元素として知られており、大型鋼塊製造時にはこの偏
析対策として言有緻を低める必要があり−F限を0.2
%とする。すなわちSl 量に用途と鋼塊製造条件を勘
案して決められるべきものである。
Mn は通常鋼材と同様1.0%まで含有させる。
〔試験結果〕
上記成分のうち、0及びVについてはすでに高耐摩耗ピ
ルガ−a−ル材の試験時に行なって次の結果を4た。す
なわら1.5チ0−4飴V、2チC−6%V、2.54
0−84Vを比べ鋼塊製造の点、鍛造性、耐摩耗性につ
いて実用上はとんど問題がないことを見出している。
Or及びMoの効果について焼入れ性試験をJISジョ
ミニ試験法で行なった。例として2.05%O−1.3
7%E11−0.434Mn−0,99%0r−2,2
34Mo−5,58%V及び1.99%O−0.59%
5i−0.394Mn−3,54%0r−0,824M
o −5、984V鋼をそれぞれ920℃、960 ”
Cで試験した結果を第3図及び第4図に示す。いずれも
第5図に示すピルガ−ロール材(Moo)の焼入れ性に
比べ十分な焼入れ性が得られている。
第6図に1.62%O−2.31チ5i−0.54チM
n −1,52%t−Or −1,53%Mo−4,5
’2%V。
2.05 %O−1,37%Si −0,43%Mn 
−0,99%Or −2,234Mo −5,88%V
及び2.42%C−1,58%5i−Q、52%Mn−
4,82%C!r−0,884Mo −7,624V 
鋼のそれぞれ920 ”C及び980℃から油焼入れし
た時の焼戻し硬度曲線を示す。
第7図に1.96%O−2,l 2チS1− o、 a
 7チMn −0,93% (!r −2,251Mo
 −5,96%V鋼の曲げ強度を示す。冷間工具鋼5K
D−11に比較して昼い強度を有していることが認めら
れる。
第8図に2.06慢0−1.96チ5i−0,46チM
n −0,95% Or −1,994Mo −5,8
2i V鋼を用い耐ヒートクラツク性について試験した
結果を示す。試験は試験面を所定の温度に接触させ急冷
する方法を用いた。5KD−11に比較して耐ヒートク
ラツク性が優れていることがわかる。
第9図に、高硬度域におけるロールオンロール方式によ
る転勤疲労試験結果を、第io図に低硬度域における同
試験結果を示す。一般に転勤疲労強度は硬度の低下に伴
ない低下するが、低硬度域で味aKに)711 (HR
O60)に比べて本発明鋼(1,96%O−2.12%
5i−0.374Mn−0,93%Or −2,25%
 MO−5,96%v) ta HRO53という低い
硬度で尚高い転勤疲労強度が得られている。
研削性試験の結果、感触的にぼ高速度鋼(M。
ハイス)に比べ研削し易いが5KD−11に比べると研
削性は劣る。第11図及び第12図に研削後の表面粗度
についてグロフィルを示すが、同じ研削条件で研削した
場合本発明鋼(第11図) i;[BKD−11(第1
2図)に比べ面粗度が小さくなり光沢の得られ易いこと
がわかる。
第13図に、2.38チO−2,20,チ5i−0,5
3%Mn−1,01%0r−2,05%M+−7,48
4V鋼(HltO63)と他の鋼種(SUJ −2、B
KD −11、M−1s)の耐摩耗性について比較した
結果を示す。
試験方法はベルダ一式摩耗試験でその条件並びに図中の
曲線番号に次のとおりである。これにより、本発明鋼が
従来の冷間工具鋼に比較して優れ、高速度鋼と同等の耐
摩耗性を示すことがわかる。
試験条件 曲 線 次に、第14.15図とし゛C11,96チC−2,1
2%5i−0.37%Mn −0,93%C!r−2.
25%MO−5.96%V 鋼のミクロ−組成の顕微鏡
写真(それぞれ400倍、3000倍)tl−示す。粒
状のV炭化物が多く分散して存在しているのが認められ
、SKD’−11等にみられるネット状の炭化物を有す
る組織と比べ靭性に富むことが期待できる。
次に、本発明高耐摩耗冷間工具鋼の適用例としてセンシ
ミアワークロール(63$X1354)の試作を行なっ
た。試作成分は2.06係0−1.96チSi −0,
4a%Mn −0,95%C!r −1,99%Mo 
−5,82%Vで仄の工程によった。
高周波溶−解(l TON炉)) IsR電極鋳造(鋳
込温度1460℃)→焼鈍→ESR溶解(250ダ)→
鍛伸(・・ンマー加熱温度1150’C)→焼鈍→荒削
り→焼入れ(920℃xao’oQ)→焼戻しく150
′C×4FIAO)→仕上加工→検査 以上の工程には特に困難がなく完成硬度H886が得ら
れた。本セ/ジミアロールを研削の上試圧に供したとこ
ろ従来の・〜イスロールに比較して光沢性、圧延性にお
いてほぼ同等の性能を示し研削性に若干良好という結果
が得られた。
本発明鋼種ぼ高い耐摩耗性、耐ヒートクラック性、転勤
疲労強度を有するため従来の冷間工具鋼に代ってフォー
ミングロール、ストレートナ−ロール、冷間圧延用ロー
ルあるいは冷間金型用鋼として広汎な使途に適用でき高
性能全発揮できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図μ、焼入れ硬度に及ぼすOr の影響金示すグラ
フ、 第2図は、転動疲労強度に及ぼすSi の影41を示す
グラフ、 第3〜5図は、ジョミニ試験法による焼入れ性を示すグ
ラフで、第3図は1%Or −2,2%MO(本発明鋼
)、第4図u 3.5 % Or −o、 6%M。 (本発明鋼)、第5図[1%Or −04Mo (比較
鋼少の試験結果である。 第6図は、本発明鋼の焼戻し硬度曲線で、il+に1.
62%Ct系、(2[2,0510系、+3)tri 
2.42 %C系である。 第7図は、硬さと曲げ強度との関係を示すグラフで、4
+−を本発明鋼、×ぼ比較鋼(5KD−11)である。 第8図は、耐ヒートクラツク性の試験結果を示す図であ
る。 第9図は、高硬度域における転勤疲労強度を示すグラフ
で、・鯵は本発明鋼(HH066)、Xは比較鋼(8K
D −11、Hi(C63) で、らる。 第10図は、低硬度域における転勤疲労強度を示すグラ
フで、○は本発明鋼(f(ac!sa)、Δμ比較鋼(
SKD −11、HRC60) である。 第11図は、本発明鋼の表面粗度奮示す波形図、第12
図に、比較鋼(SKD −11)の表面粗度を示す波形
図である。 第13図に、ベルグ一式摩耗試験による各鋼種の耐摩耗
性全比較したグラフである。 第14図、第15図は本発明鋼のミクロ組成を示す顕微
鏡写真で、第14図に400倍、第15図1’t 30
00=培の拡大図である。 出願人 関東特殊製鋼株式会社 代理人 坂 本 栄 − 第 1 図 涜入れ遍/l /’c) 第2図 Si C外〕 第3図 0 10.20 3ρ40 50 bθ 70 1θ 
9θ100+大p@からの15離(m/m ) 第4図 奉E’A nli! 6−らの¥F!Ilt (m/m
)第5図 冷1p縞からのyト離(m小) 第6図 メ兇戻し温度 (+り 第7図 5θ 5S6065 硬 さ (HRc’) 第8図 象さ CHRc) ぜ静 時 門 を喜1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 C1,5〜2.5重量係 5iO02〜2.51 Mn o、a 〜1.0 1 0r o、s 〜s、o # MOQ、5 〜3.OI v 4.0〜8.0# 残部がFθ 及び不可避的不純元素からなることを特徴
    とする冷間工具鋼。
JP58136631A 1983-07-26 1983-07-26 冷間工具鋼 Granted JPS6029450A (ja)

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JPS6029450A true JPS6029450A (ja) 1985-02-14
JPS6259179B2 JPS6259179B2 (ja) 1987-12-09

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS50128008A (ja) * 1974-03-21 1975-10-08

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1191039A (en) * 1981-09-28 1985-07-30 Crucible Materials Corporation Powder metallurgy tool steel article

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