JPS6134162A

JPS6134162A - 金型用プレハードン鋼の製造方法

Info

Publication number: JPS6134162A
Application number: JP15687584A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kobayashi; 小林　清二; Chisato Ishioka; 石岡　千里; Kazuhiko Yano; 和彦矢野; Takamichi Hamanaka; 浜中　孝道
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1984-07-26
Filing date: 1984-07-26
Publication date: 1986-02-18
Also published as: JPH0148334B2

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】本発明は金型用プレハードン鋼及びその製造方法に関し
、詳しくは、焼入れ焼戻しを行なうことによって、硬度
（８８３２５０以上を有し、例えば、５００℃以下の温
度でプラスチック、ゴム、亜鉛合金或いはスズ合金等の
成形に用いられる金型製造のためのプレハードン型金型
用鋼及びその製造方法に関する。

プレハードン鋼とは、予め調質、即ち、熱処理による硬
度調整がなされた鋼材を意味し、金型に加工後の調質が
不必要であると共に、型仕上の寸法精度が高いので、高
硬度を要する金型用鋼として広く用いられつつある。

一般に金型用プレハードン鋼には、硬度（Ｈ１ｌ硬度、
以下、特に明示がないときは硬度はＨＢ硬度を意味する
。）が２５０以上であること、鋼材内での硬度差が少な
く、均質な組成を有すること、偏析、介在物、ピンホー
ル、ザク状欠陥等が少なく、内部品質が良好であること
、強度及び靭性にすくれること、機械加工性が良好であ
ること、研摩及び鏡面加工性が良好であること、シボ加
工性が良好であること、溶接補修性が良好であること、
鋼材費用及び型加工費用を含む金型製作費が低度である
こと等が要求される。

従来より使用されているプレハードン鋼としては、ＪＩ
Ｓ　ＳＣＭ　４４０　ｍやＡＴＳＩ　Ｐ　２０等の高Ｃ
−Ｃｒ−Ｍｏ系鋼があるが、これらは金型のために特に
設計された鋼ではないので、上記要求の一部症満たずに
すぎず、金型用鋼としては尚多くの欠点を有する。

即ち、上記した従来鋼は高Ｃ鋼であるので、プレハード
ン化するために水焼入れを行なうと、鋼材表面部の硬化
が著しく、焼き割れを発生ずる。

また、綱材の表面と中心部との間に大きい硬度差が生じ
て、加工性が劣化し、使用に供し得ない場合が多い。従
って、従来鋼においては、鋼材のプレハードン化は、油
焼入れ法に限定されている。

しかし、このように油焼入れを行なっても、従来鋼によ
れば鋼材の表面と中心部には尚大きい硬度差が残り、加
工性が低い。

更に、従来鋼は溶接性が悪く、溶接補修時に割れを発生
しやすい。割れ防止のためには、溶接補修に際して３０
０〜５００°Ｃ程度の高温度での予熱と後熱が必要であ
る。また、従来鋼は焼入れ性を向上させるために、多量
の合金元素が添加されているが、ごのようなｔＦＵｊＡ
を用いて、生産性の低い油焼入れ法によりプレハードン
鋼を製造しているため、鋼材費用が高い。

上記したような金型用プＩ／バー１弓・鋼における問題
を解決するために、例えば、特公昭５＋１８２１４号公
報には高Ｃｒ鋼からなるプレハードン鋼が開示されてい
゛るが、Ｃｒ含有量が高いために靭性に劣る問題が残っ
ており、更に、希土類元素による′清浄度の向上を図る
必要があり、製鋼における技術的制御が容易ではないの
で、安定した品質の鋼材を得ることが困難であり、製造
費用も高い。また、特公昭５７−１１９４５号公報に開
示されζいる鋼はＣｕ添加鋼であるため、鋼片や鋳片に
生しる表面割れの防止に複雑な工程を必要とし、製造費
用も高くならざるを得ない。

本発明者らは上記した問題を解決するために鋭意研究し
た結果、（ア）水焼入れ時に発生ずる焼き割れを防止するために
は、焼入れ時の表面硬度を低下させることが極めて効果
的であるが、水焼入れ（焼入れ温度８５０〜９３０℃）
時の鋼板の表面硬度（Ｈν）は、第１図に示すようにＣ
量に依存し、焼き割れを発生しない限界Ｃ量は、第２図
に示すように約０．３５％であること、（イ）焼入れ焼戻し後の鋼材の表面と中心部との硬度差
を小さくするためには、焼入れ性向」−を図って、焼入
れ時に生じる硬度差を低減させるのがよく、硬度差を３
０以下とするには、第３図に示すようＣ１こ、後述する
焼入れ性倍数値の積をｆ（Ｍ）、板厚をＴ　（ｎ）とす
るとき、ｆ　（Ｍ）がＴに対して、ｆ　（Ｍ）≧０．２
７＋３０を満たすこと、（ハ）プレハードン鋼のような高Ｃ鋼の溶接性の向上を
図るには、低炭素当量鋼とすること、特に、第４図に示
すようにｃｌの低減が極めて効果的であること、即ち、
以上を要すれば、低Ｃ化を図ると共に、合金元素の種類
を選択し、且つ、その添加量を制御することにより、水
焼入れを行なっても焼き割れが発生せず、しかも、鋼材
内の硬度差が小さく、溶接性も大幅に改善されることを
見出した。

本発明は上記した知見に基づいてなされてものであり、
水焼入れによっても焼き割れが発生せず、しかも、加工
性と溶接性にすぐれ、高靭性高品質であるプレハードン
鋼及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明による金型用プレハードン鋼は、重量％で（ａ）Ｃ０．１５〜０．３５％、Ｓｉ０．０５〜０．８０％、Ｍｎ　　　０．５０〜２．００％、Ｐ　　　０．０３０％以下、ＡＩｌ　　０．００５〜０．０８０％、Ｎ　　　０．０
０６０％以下、及び０　　０、’００５０％以下を含むと共に、（ｂｌ　Ｃ
ｒ　　０．５０〜２．５０％、Ｍｏ０．０５〜１．００
％、Ｎｉ０．０５〜２．００％、Ｃｕ　　０．０５〜０．２０％、及びＢ　　　０．０００５〜０．００３０％よりなる群から
選ばれる少なくとも１種の焼入れ性向上元素を含み、残
部鉄及び不可避的不純物よりなり、且つ、（Ｃ）上記元素についての焼入れ性倍数値ｆ　（Ｓ　１
）−１４０゜６４％Ｓｔｆ　（Ｍｎ）＝　１　＋４．１０％Ｍｎｆ（Ｃｒ）−１
＋２．３３％Ｃｒｆ（Ｍｏ）＝１＋３．１４％Ｍｏｆ　（Ｎ　ｉ）＝　１　＋０．５２％Ｎｉｆ（Ｃｕ）−
１＋０．２７％Ｃｕ、及びｆ（Ｂ）＝１＋１．５０　　
（０，９０−％Ｃ）（但し、％元素は鋼における当該元
素の重量％による含有量を示す。）の積をｆ　（Ｍ）、板厚をＴ（１ｍ）とするとき、ｆ　
（Ｍ）がＴに対してｆ　（Ｍ）≧０．２Ｔ＋３０を満たすことを特徴とする。

また、本発明によるプレハードン鋼の製造方法は、上記
した化学組成を有する鋳片又は鋼片を温度１１５０〜１
３５０℃に加熱した後、連鋳片又は鋼塊から圧下比が３
以上であって、且つ、前記ｆ　（Ｍ）が板厚をＴに対し
て前記関係を満たすように圧延し、温度Ａｃ３〜ＡｃＩ
〜Ａｃｔ＋１００°Ｃから水焼入れし、温度５００〜７
２０°Ｃで焼戻すことを特徴とする。

先ず、本発明鋼における化学成分の限定理由を説明する
。

Ｃは、安価な元素であるが、焼入れ性を向上させる効果
が大きい。しかし、過剰に添加するときは焼き割れを生
じさせ、或いは溶接性の低下を招く。プレハードン鋼と
して通常必要とされる硬度は２５０以上であるので、本
発明鋼においては、この硬度を確保するために、Ｃの添
加量は少なくとも０．１５％とする。Ｃ量が増加するに
つれて焼入れ硬度も上昇するが、０．３５％を越えて過
多に添加するときは、水焼入れ時に焼き割れが発生しや
すくなると共に、溶接補修時に溶接割れを防止するのに
必要な予熱温度が３００℃以上となり、また、後熱温度
も４００〜５００°Ｃの高温度が必要となって、溶接作
業性が極めて劣化するので、Ｃ量の上限を０．３５％と
する。

Ｓｉは、脱酸元素として製鋼時に不可欠の元素として少
なくとも０．０５％が添加される。添加量の増加に伴っ
て焼入れ性が向上するが、同時に偏析を助長し、製品内
部の局部的な硬度異常を誘発し、加工性不良の原因とな
る。従って、偏析の悪影響の少ない添加量に制限する必
要があり、その上限を０．８０％とする。

ＭｎもＳｔと同様に脱酸元素として添加される。

また、硫化物を形成することにより、熱間加工性を著し
く改善する。このような効果を有効に発揮させるために
は、少なくとも０．５％の添加を必要とする。更に、Ｍ
ｎは焼入れ性を高める安価な元素としても添加されるが
、２．０％を越えて過多に添加するときは、偏析を助長
し、加工性を劣化させるので、上限を２．０％とする。

Ｐは、偏析を助長し、鋼板内部に局部的な硬度上昇を引
き起こして、機械加工性やシボ加工性を劣化させるので
、上限を０．０３０％とする。

Ａｊ２は、強力な脱酸元素として添加されるが、添加量
が０．００５％よりも少ないときはこの脱酸効果に乏し
い。また、同時にＡ　Ｎ　＋１窒化物を形成し、オース
テナイト粒の整細粒化を図り、均一な焼入れ性を実現す
るために不可欠の元素として添加されるが、しかし、過
多に添加するときは、Δ１□０．を増加させ、地底や加
工性不良の原因となるため、上限を０．０８０％とする
。

Ｎは、Ａβと結合することにより、オーステナイト粒を
整細粒化し、均一な焼入れ性を確保する効果がある。し
かし、過剰に添加するときは、粗大なＡβＮ又はＢＮを
析出し、粒界脆化や焼入れ性劣化を招くので、上限を０
．００６’０％とする。

０は、酸化物系介在物を形成し、地底やピンホールの原
因となるのみならず、鋼の被削性やシボ加工性を阻害す
るため、できる限り低減することが望ましい。しかし、
一方においてＯを低減することは、製造費用の増加を招
くため、本発明においては、許容し得る上限を０．００
５’Ｏ％とする。

本発明による鋼は、上記した元素に加えて、Ｃｒｓ　Ｍ
０．Ｎｉ、Ｃｕ及びＢよりなる群から選ばれる１種又は
２種以上の焼入れ性向上元素を所定の範囲内で含有する
。

Ｃｒは、厚肉材の内部まで焼入れるために必要不可欠の
元素として、また、Ｎを安定化させる表面窒化処理のた
めの元素として、０．５０％以上添加する必要がある。

しかし、過剰に添加するときは、Ｃｒ炭化物の析出によ
る脆化を招来し、靭性を低下させ、かくして、精密加工
時に微小部の欠■を起こしやすいので、２．５０％を上
限とする。

Ｍｏは、焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗を高めるために添
加されるが、非常に高価な元素であるので、実用的な観
点からその上限を１．００％とする。

Ｎｉは、焼入れ性を高め、靭性を向上させるために添加
されるが、ＭＯと同じく高価であると共に、過剰量の添
加は却って被削性を低下させるので、その上限を２．０
０％とする。

Ｃｕは、焼入れ性を高める反面、熱間加工時の割れ、所
謂消削れを発生ずるので、その」１限を０．２０％とす
る。

本発明綱には、その強靭性を高めるために、必要に応じ
て」１記した元素に加えて、Ｎｂ及び■の一方又は両方
を添加することができろ。

Ｎｂ及び■は、ｔ８に量の添加よって、焼戻し軟化抵抗
を向上させ、また、細粒化による強靭性の向上を図り得
るが、過多に添加するときは粗大な炭窒化物を形成し、
被削性や鏡面加工性を劣化させるため、その上限をＮｂ
については０．１０％、■については０．１５％とする
。

Ｂは、少量の添加によって焼入れ性を向上さゼるが、そ
の添加量が０．０００５％以下であるときはその効果が
乏しく、−・方、０．００３０％を越えて過剰に添加し
ても、焼入れ性向上効果が飽和するので、上限を０．０
０３０％とする。

更に、本発明においては、鋼に良好な被削性を付与する
ために、必要に応じて上記した元素に加えて、Ｓと共に
、Ｔｉ、、Ｃａ、、Ｐｂ及びＺｒよりなる群から選ばれ
る１種又は２種以上の元素を所定範囲内で添加すること
ができる。

Ｓは、上記のように鋼に被削性を付与するために有効で
あるが、過多に添加するときは、熱間延性を劣化させ、
或いは清浄度を悪化させるので、その上限を０．０７０
％とする。

Ｔｉ、、Ｃａ及びＺｒは、いずれも単独にて、或いは複
合して添加することにより、硫化物の形態を制御し、機
械的性質の方向性を改善する。また、靭性を向上させ、
快削性を付与する効果もある。

しかし、過多に添加するときは、却って被削性を阻害し
、或いはシボ加工性を劣化させるので、それぞれの上限
をＴｉ　０．１０％、Ｃａ０．０５％及びＺ　ｒ　０．
１５％とする。

ｐｂも快削性を付与するが、過剰に添加するときは、鏡
面加工性やシボ加工性を劣化させるので、０．３０％を
その上限とする。

鋼板の焼入れ深度は、添加合金元素の種類とその添加量
とによって決定され、添加された個々の合金元素の焼入
れ性倍数値の積に比例することは既によく知られている
。上記焼入れ性倍数値としては１．従来より多くの数値
が知られているが、本発明においては、工業上よく用い
られているＧｒｏｓｓｍａｎの値を用いることとする。

即ち、ｆ　（Ｓ　ｉ）＝　１　＋０．６４％Ｓｉｆ　（
Ｍｎ）＝　１　＋４．１０％Ｍｎ。

ｒ（Ｃｒ）＝１＋２．３３％Ｃｒｆ　（Ｍｏ）−１＋３．１４％Ｍｏｆ　（Ｎ　１）−１＋０．５２％Ｎｉｆ（Ｃｕ）＝１’＋０．２７％Ｃｕ（但し、％元素は鋼における当該元素の重量％による含
有量を示す。）とする。

しかし、上記Ｓ　ｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍ０．、Ｃｕ及びＮ
ｉ以外の焼入れ性向上元素、例えば、Ｖ、ＡｊＬ　Ｔｉ
、Ｐ、Ｓ等については、その添加量の上限値においても
、焼入れ性に与える影響が僅少であることが知られてい
るので、本発明においても、これらの元素についての焼
入れ性倍数値は無視することとする。Ｂは微量の添加に
よって焼入れ性を著しく改善する効果があり、その焼入
れ性倍数値として、本発明においては、ｆ（Ｂ）−１＋１．５　　（０，９０−％Ｃ）を用いる
こととする。

前記したように、プレハードン網として必要な最低の硬
度は、従来、特に定められていないが、通常、最低の硬
度として２５０が要求されている。

本発明鋼はかかる硬度要求に十分に応えるものである。

前記したように、一般にプレハードン鋼において、鋼材
内部の硬度差が最も大きいのは、熱処理時の質量効果に
起因する表面の硬度と板厚中心部の硬度との差である。

板厚方向の過大な硬度差は、型加工時の機械加工性、研
摩性或いはシボ加工性を劣化させるため、できる限りに
硬度差を低減させることが望ましい。しかし、徒らに硬
度差を低減することは過剰品質となるばかりが、製品コ
ストを引き上げて工業製品としての価値を損なうことと
なる。

このように型加工に悪影響を及ぼす板厚方向の硬度差は
、加工の種類と条件によって異なるが、硬度が３０以下
では、通常、加工上特に問題を生じないため、本発明に
おいても、上記硬度差が３０以下の鋼を得るものである
。

焼入れ時に生じる表面と板厚中心部の硬度（Ｈｖ　）差
は、第５図に示すように、前記焼入れ性倍数値の積ｆ　
（Ｍ）の増加と共に減少し、焼戻し後の硬度差を３０以
下とするためにはミ第３図に示すように、ｆ　（Ｍ）は
板厚Ｔ（＋ｎ）対して、ｆ　（Ｍ）≧０．２７＋３０を満たす必要がある。即ち、ｆ　（Ｍ）がＴに対してこ
の関係を満たすとき、焼戻し後の硬度差は３０以下とな
り、加工性にすぐれるプレハードン鋼を得ることができ
る。

以上のように、本発明によれば、鋼を低Ｃ化することに
よって、焼入れ時の表面硬度を低下させ、水焼入れ時の
割れ発生を防止し、また、焼入れ性倍数値の積ｆ　（Ｍ
）を板厚に対して所定の関係を満足させることによって
、焼入れ時に生じる鋼板の表面と中心部の硬度差を３０
以下とすると共に、低炭素当量鋼としてその溶接性を改
善したので、かくして得られるプレハードン鋼は水焼入
れを行なっても焼き割れが発生せず、しかも、加工性、
溶接性、靭性にすぐれるのである。

本発明によるプレハードン鋼は、品質面及び製造費用面
から、好ましくは、本発明に従って、前記した化学組成
を有する鋼片又は鋳片を圧延し、水焼入れし、次いで、
焼戻しすることによって製造される。

上記鋼片又は鋳片の加熱温度は、偏析拡散の観点からは
高いほどよいが、１３５０℃を越えるときは、鋼板の表
面にスケールが多量に付着し、鋼板の表面疵の原因とな
る。また、１１５０　’ｃよりも低いときは、偏析拡散
の効果が乏しい。従って、本発明においては、上記加熱
温度は１１５０〜１３５０℃の範囲とする。

次に、金型用鋼は健全な内部品質を有することが必要で
ある。従って、ザク状欠陥やピンホールを圧着するため
には、鋼塊又は連鋳片から製品厚までの圧下比で３以上
が必要である。圧下比が３よりも小さいときは、上記欠
陥が残留する等の問題が生じるからである。また、この
際、前記したように、焼入れ時に生じる表面と板厚中心
部の硬度（Ｈｖ　）差を小さくするために、板厚Ｔに対
してｆ　（Ｍ）が前記所定の関係を満たすことが必要で
ある。

焼入れ温度は、圧延鋼板をオーステナイト化するために
少なくともＡｃ＋’ｌＡ度以上が必要である。

しかし、Ａｃ３〜Ａｃｎ＋１００℃を越えるときは、一
部結晶粒の粗大化による焼入れのむらを生じて、加工性
不良を惹起する。従って、本発明においては、焼入れ温
度はＡｃ３〜Ａｃ３〜Ａｃ＋＋１００°Ｃの範囲とする
。

焼入れは、冷却能がすぐれ、且つ、製造費用の安価な水
焼入れによることが好ましい。前記したように、本発明
によれば、水焼入れしても焼き割れの生じないことが一
つの大きい特徴である。しかし、油焼入れすることは何
ら差し支えない。焼戻し温度は、硬度調整及び焼入れ時
の残留応力除去のために重要であり、残留応力の除去に
は高温焼戻しが望ましいが、７２０℃を越える高温の場
合には、鋼の軟化が著しく、プレハードン鋼として必要
とされる硬度２５０以上を達成し得なくなる。一方、５
００℃よりも低い温度では残留応力除去が不完全であっ
て、型加工時のそり、曲がり等の原因となる。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこ
れら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例第１表に示す化学成分を有する本発明鋼、比較鋼及び従
来鋼を１１６０／１３４０℃の温度に加熱した後、圧下
率３〜９にて圧延して、板厚２０〜２５０ｍの鋼板を得
た。これらをそれぞれ同表第５表第６表に示す条件にて熱処理した。熱処理は８５０〜９３０℃
の水焼入れ又は油焼入れをした後、５１０〜７２０℃の
温度にて焼戻し処理を行なった。

（］、）　　水焼入れ時の耐焼き割れ性第２表に示した
鋼板の水焼入れ（焼入れ温度８５０〜９３０℃）時の焼
き割れの発生状況を示す。

Ｃ量が０．３５％以下である本発明＠Ａ−Ｊは、いずれ
も焼き割れが発生していない。一方、Ｃ量が０．３９％
である比較鋼し、及びＣ量が０．５５％である従来ｗＡ
Ｓ、及びＣ量が０．３８％である従来鋼Ｔにはそれぞれ
割れが発生している。このようにＣ量を低減することは
、焼き割れの発生を防止するうえに極めて効果的である
ことが理解される。

（２）表面と板厚中心部との硬度差第３表に焼入れ焼戻し後の鋼板の表面硬度、板厚中心部
の硬度及びその硬度差を示す。本発明鋼Ａ−Ｊのｆ　（
Ｍ）値の実績値はいずれも硬度差を３０以下とするのに
必要な最小値を満足しており、その結果、硬度差は２〜
２７の範囲にある。一方、比較鋼には、ｆ　（Ｍ）の実
績値が必要最小値よりも大きいために、硬度差は１７で
あって、本発明による条件を満たしているが、ｃｌが低
いために、板厚中心部の硬度はプレハードン鋼に必要な
２５０に達していない。比較鋼Ｍのｆ　（Ｍ）値は必要
最小値よりも小さく、板厚５Ｑｍｍのときは硬度差７０
、板厚】５０１のときは硬度差１２９であって、いずれ
も大きい硬度差を有している。従来鋼Ｒは油焼入れ、Ｔ
は水焼入れを行なっているが、いずれも硬度差３０以下
を達成し得ない。

（３）加工性第４表に加工性試験の結果を示す。ドリル穴あけ試験の
条件は、工具として５ＫＨ９（ストレートドリル穴径１
０龍）を用い、切削油を用いず、送り０．１　ａｍ　／
回転、切削速度３０ｍ／分及び穴深さ５０１（全厚）で
あり、判定は工具溶損或いは破損時の切削長さにより判
定した。供試材としては、板厚の影響をなくすために板
厚５０ｎ＋材のみとした。

試験結果によれば、板厚方向の硬度差の少ない本発明鋼
Ａ、Ｇ、Ｈ１１及び、Ｊにおいて良好な切削性を示し、
特に、快削性を付与する元素を添加した鋼がずくれてい
る。比較ｍＭ１は、表面硬度が３７６と高いこと、及び
硬度差が７０と大きいために、一つの穴も貫通すること
ができずして、ドリルが破損した。従来鋼Ｒも硬度差が
４６と大きいために、切削長さは２７２龍であって、木
発明綱の５〜１０％程度にすぎない。

研摩性は、研摩むらや疵等を発生ずることなしに板厚横
断面部を研摩し得る限界のペーパーメツシュ番号で比較
した。本発明鋼は＃１８００以上の研摩が可能であって
、良好な研摩性を有している。一方、比較鋼Ｍ１とＭ２
は硬度差が大きいため、＃１０００〜１２００以上では
研摩むらを生じる。比較鋼Ｐ及びＱは、偏析に起因する
研摩むらを生じるため、＃６００以上の研摩は不可能で
あった。また、従来ｆｉＲ及びＴも硬度差が大きいため
に、１１２００以上では研摩し得ない。

シボ加工性は梨地のシボ加工を行なって、シボ加工面の
状態を目視により判定した。本発明鋼はいずれも良好な
シボ加工面を呈したが、比較鋼Ｍ１とＭ２、及び従来鋼
ＲとＴは硬度差が大きく、！ｌＪ１ｍが不均一であるこ
とに起因するシボむらを生じた。また、比較ｔＡＰ及び
Ｑもミクロ偏析の程度が大きいために、シボむらを生じ
た。

尚、比較ｍＮは、／ｌの含有量が多いために、鋼板には
多量の地底が発生し、金型鋼材として用いるには不適当
であった。また、Ｃｒ含有量が低いため、窒化性も不良
であった。比較鋼０はＣｒ含有量が高いために、靭性値
が低（、精密加工時に微小部分の欠損を引き起こした。

更に、比較鋼Ｑはガス成分元素、即ち、Ｎ及びＯが多い
ために、鋼板内部にピンホールを多量に発生した。

以上のように、本発明鋼によれば、鋼板の表面と板厚中
心部の硬度差を３０以下にしたので、ドリル穴あけ性、
研摩性、シボ加工性等の金型材として必要不可欠の加工
性が良好であるのみならず、鋼板内部品質がすぐれてい
る。

（４）溶接性第５表に溶接性試験の結果を示す。最高硬さ試験はＪＩ
Ｓ　Ｚ　３１０１に準拠した。第４図に炭素当量（Ｃｅ
ｑ）と最高硬さくＨｖ　）との関係を示す。ここに、である。

本発明鋼の最高硬さはＨＶ３９９〜４７４であるのに対
して、比較ＭＬ及び従来鋼Ｒ，Ｓ及びＴにおいては、Ｈ
シー５７８〜６４１であって硬化が著しい。

また、第５表に、割れ防止予熱温度を示す。割れ防止予
熱温度とは、第６図に示すように、表面に９０’Ｖ溝を
有する試験片（高さ５０ｕ、幅１５０鶴、長さ４５０ｍ
ｍ、９０”Ｖ溝の深さ１０ｆｌ）を用い、■溝内にＴＩ
Ｇ溶接にてビードオンプレート溶接した場合に発生する
割れの防止に必要な予熱温度を意味する。

本発明鋼の場合は、割れ防止予熱温度は２５０℃以下で
あるが、比較ＭＬ、従来鋼Ｒ，Ｓ及びＴの場合は４００
〜５００℃のように高い温度での予熱が必要であり、本
発明鋼の効果が明らかである。

このように、本発明鋼は従来の金型用鋼には類をみない
良好な溶接性を有しており、これは本発明鋼における特
徴の一つである低Ｃ化による効果である。

（５）靭性第６表にシャルピー試験結果を示す。シャルピー試験片
はＪＩＳ　Ｚ　２２０２　（７）　３号試験片（２ｖｎ
　Ｕ　／ッチ）を用い、２０°Ｃにて試験した。

本発明鋼はいずれも８ｋｇ−ｍ以上の吸収エネルギーを
有している。特に、強靭性向上元素添加鋼であるＥ、Ｆ
及びＧは１５ｋｇ−ｍ以上の吸収エネルギーを有してい
る。他方、比較１ｉｉ１０は、Ｃｒを２．６３％含有し
、Ｃｒ含有量が高いために靭性が悪い。

以上のように、本発明鋼によれば、従来鋼に比較して、
機械加工性、研摩性、シボ加工性、溶接性、内部品質性
及び靭性を有しており、しかも、水焼入れが可能である
というすぐれた特徴を兼ね備えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼材におけるＣ量と焼入れ時の表面硬度（Ｈｖ
　）との関係を示すグラフ、第２図は所定厚の鋼板を８
５０〜９３０℃の温度で水焼入れしたときの板厚とＣ量
との関係において焼き割れ発生の有無を示すグラフであ
る。第３図はＣ量０．３５％以下の所定厚の鋼板を８４
５〜９３０°Ｃの温度から水焼入れした後、５００〜７
２０℃の温度に焼戻しだときの板厚Ｔ（＋ｎ）と焼入れ
性倍数−値の積ｆ　（Ｍ）との関係を示し、表面と板厚
中心部の硬度（Ｈ８）差が３０以下である領域がｆ　（Ｍ）≧０．３Ｔ＋２０で示されている。第４図は炭素数当量（Ｃｅｑ）と最高硬さくＨｖ）との
関係を示すグラフ、第５図は焼入れ性倍数値の積ｆ　（
Ｍ）と、焼入れ後の表面と板厚中心部の硬度（Ｈｖ）差
を示すグラフ、第６図は溶接性試験において割れ防止予
熱温度を測定するために用いた試験片を示す斜視図であ
って、■、は９０’Ｖ溝を示す。第１図ｃ　８４Ｉ量　（１量％）第２図机厚（ｒｎｒｒ＋）第３図板厚Ｔ　（ｒｎｍ）第４図４０　５０　６０　７０　８０　９０　　’ｔｏｏ　　
１１０炭素当量（％）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で（ａ）Ｃ　０．１５〜０．３５％、Ｓｉ　０．０５〜０．８０％、Ｍｎ　０．５０〜２．００％、Ｐ　０．０３０％以下、Ａｌ　０．００５〜０．０８０％、Ｎ　０．００６０％以下、及びＯ　０．００５０％以下を含むと共に、（ｂ）Ｃｒ　０．５０〜２．５０％Ｍｏ　０．０５〜１．００％、Ｎｉ　０．０５〜２．００％、Ｃｕ　０．０５〜０．２０％、及びＢ　０．０００５〜０．００３０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の焼入れ性向上
元素を含み、残部鉄及び不可避的不純物よりなり、且つ
、（ｃ）上記元素についての焼入れ性倍数値ｆ（Ｓｉ）＝１＋０．６４％Ｓｉｆ（Ｍｎ）＝１＋４．１０％Ｍｎｆ（Ｃｒ）＝１＋２．３３％Ｃｒｆ（Ｍｏ）＝１＋３．１４％Ｍｏｆ（Ｎｉ）＝１＋０．５２％Ｎｉｆ（Ｃｕ）＝１＋０．２７％Ｃｕ、及びｆ（Ｂ）＝１＋１．５０（０．９０−％Ｃ）（但し、％
元素は鋼における当該元素の重量％による含有量を示す
。）の積をｆ（Ｍ）、板厚をＴ（ｍｍ）とするとき、ｆ（Ｍ
）がＴに対してｆ（Ｍ）≧０．２Ｔ＋３０を満たすことを特徴とする金型用プレハードン鋼。
（２）Ｎｂ　０．１０％以下、及びＶ　０．１５％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を追加的
に含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金
型用プレハードン鋼。
（３）Ｓ　０．０７％以下と共に、Ｔｉ　０．１０％以下、Ｃａ　０．０５％以下、Ｐｂ　０．３０％以下、及びＺｒ　０．１５％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を追加的
に含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の金
型用プレハードン鋼。
（４）Ｓ　０．０７％以下と共に、Ｎｂ　０．１０％以下、及びＶ　０．１５％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｔｉ　０．１０％以下、Ｃａ　０．０５％以下、Ｐｂ　０．３０％以下、及びＺｒ　０．１５％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とを追加
的に含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
金型用プレハードン鋼。
（５）重量％で（ａ）Ｃ０．１５〜０．３５％、Ｓｉ　０．０５〜０．８０％、Ｍｎ　０．５０〜２．００％、Ｐｏ　０．０３０％以下、Ａｌ　０．００５〜０．０８０％、Ｎ　０．００６０％以下、及びＯ　０．００５０％以下を含むと共に、（ｂ）Ｃｒ　０．５０〜２．５０％、Ｍｏ　０．０５〜１．００％、Ｎｉ　０．０５〜２．００％、Ｃｕ　０．０５〜０．２０％、及びＢ　０．０００５〜０．００３０％よりなる群から選ばれる少なくとも１種の焼入れ性向上
元素を含み、残部鉄及び不可避的不純物よりなる鋳片又
は鋼片を温度１１５０〜１３５０℃に加熱した後、連鋳
片又は鋼塊から圧下比が３以上となるように、且つ、（ｃ）上記元素についての焼入れ性倍数値ｆ（Ｓｉ）＝１＋０．６４％Ｓｉｆ（Ｍｎ）＝１＋４．１０％Ｍｎｆ（Ｃｒ）＝１＋２．３３％Ｃｒｆ（Ｍｏ）＝１＋３．１４％Ｍｏｆ（Ｎｉ）＝１＋０．５２％Ｎｉｆ（Ｃｕ）＝１＋０．２７％Ｃｕ、及びｆ（Ｂ）＝１＋１．５０（０．９０−％Ｃ）（但し、％
元素は綱における当該元素の重量％による含有量を示す
。）の積をｆ（Ｍ）、板厚をＴ（ｍｍ）とするとき、ｆ（Ｍ
）がＴに対してｆ（Ｍ）≧０．２Ｔ＋３０を満たすように圧延し、次いで、温度Ａ＿ｃ＿３〜Ａ＿
ｃ＿３＋１００℃から水焼入れした後、温度５００〜７
２０℃で焼戻すことを特徴とする金型用プレハードン鋼
の製造方法。
（６）Ｎｂ　０．１０％以下、及びＶ　０．１５％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を追加的
に含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の金
型用プレハードン鋼の製造方法。
（７）Ｓ　０．０７％以下と共に、Ｔｉ　０．１０％以下、Ｃａ　０．０５％以下、Ｐｂ　０．３０％以下、及びＺｒ　０．１５％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を追加的
に含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の金
型用プレハードン鋼の製造方法。
（８）Ｓ　０．０７％以下と共に、Ｎｂ　０．１０％以下、及びＶ　０．１５％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｔｉ　０．１０％以下、Ｃａ　０．０５％以下、Ｐｂ　０．３０％以下、及びＺｒ　０．１５％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とを追加
的に含むことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
金型用プレハードン鋼の製造方法。
（９）焼入れが水焼入れであることを特徴とする特許請
求の範囲第５項記載の金型用プレハードン鋼の製造方法
。