JPS6254859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は冷間工具鋼の耐摩耗性と強度に、熱間
工具鋼並の靭性を具備した焼入性の優れた高性能
の冷間加工刃物用工具鋼に関するものである。 近来、高張力鋼の鋼板及びパイプの製造におい
て、一段と抗張力が高い高張力鋼の製造が急増し
てきており、それらに使用する刃物も従来の鋼種
では対応が難しくなつてきている。高抗張力鋼に
使用される刃物の特性としては、高硬度による高
い耐圧強度と強い靭性が要求されるが、これらの
要求特性を充分満足する刃物用鋼が未だ市場に提
供されていないうらみがあつた。 本発明は上述した現状に鑑み、従来鋼と同様な
熱処理条件で高速度工具鋼並の焼入焼戻硬さが得
られ、かつ炭化物が微細でマトリツクス強度が高
く、機械的性質や耐衝撃、靭性も極めて良好な特
性を具備する耐摩耗、耐衝撃性にすぐれた冷間加
工刃物用工具鋼を提供せんとするものである。 次に本発明の成分限定理由について詳細に説明
する。 Ｃ：一部地質に固溶しマルテンサイト組織を形成
することによつてマトリツクスの硬さと強度を
保持するが、残り大部分のＣはCr、Mo、Ｗ、
Ｖなどの炭化物形成元素にFeが加わつて複炭
化物を形成し、硬さ及び耐摩性を向上せしめ切
削耐久力を高める。本発明鋼においてＣ量が
0.9％より多くなると、硬さは高くなる反面脆
さが増大し、温間用工具としては使用できな
い。又焼入時の結晶粒度が成長しやすくなり、
刃物としての性能に劣化がおこる。従つて本発
明鋼のＣ量範囲では0.9％がその上限である。
一方Ｃ量が少ないとマトリツクスに固溶するＣ
量も少なくなるため、所定の熱処理硬さが得ら
れなくなり耐摩耗性を損なう結果となるので
Cr、Mo、Ｗ、Ｖなどの元素含有量とのバラン
ス上でその相乗効果によりＣ量を決定する必要
がある。かかる理由から本発明鋼のＣ量は0.5
〜0.9％に限定する。 Si：Mnと同様脱酸剤として通常の合金工具鋼に
おいては本来0.1〜0.4％含有されるが、Siは鋼
中ではすべてマトリツクスに固溶して焼戻軟化
抵抗性を増大し、耐摩耗性の向上に寄与する。
本発明では0.6％以下では添加効果は少なく、
又2.0％以上では炭化物を分離させＣを遊離黒
鉛化させるため脆くなり鍛造性を害し靭性劣化
をひき起す。この様な理由により本発明鋼のSi
量は0.6〜2.0％とする。 Mn：脱酸剤として用いられるが１％以上添加す
るとオーステナイトを安定化しその領域を拡大
し残留オーステナイトを増大させるため焼入硬
さが低下するので通常の合金工具鋼に近い1.0
％以下に限定する。 Cr：マトリツクス中にも炭化物中にも分布して
存在し焼入温度の上昇に比例しマトリツクスに
多く固溶する。Crは焼入性を増大し、鋼に自
硬性を与える。また炭化物中のCrは焼戻硬化
と高温硬度を高め高硬度高焼入深度の作用をす
る。6.0％以下では所定の熱処理硬度が得られ
なくなると同時に耐摩耗性の劣化をひき起し添
加の効果がなくなる。また８％以上では脆くな
り靭性の低下につながるので本発明鋼のCrに
おいては6.2〜8.0％に限定する。 Mo：鋼中では殆んどＷと同様の作用をするがＷ
より活性に富むのでＣやFeと化合し硬くて微
細な複炭化物を形成する。このため自硬性が強
く焼入性、耐摩耗性に優れ焼戻軟化抵抗性や析
出硬化においてはCr以上の効果を発揮する。
また機械的エネルギー吸収能が大きく鋼の靭性
に及ぼす影響はすこぶる大である。しかし熱処
理後に未固溶の炭化物が多く存在すると耐摩耗
性には良いが耐衝撃靭性には悪影響を及ぼすの
で本発明鋼においては焼入時の未固溶炭化物を
出来るだけ少なくし焼戻しにおいて所定の硬度
を出すことにより、強靭性を得ることができ
る。Mo2.0％以下では所定の硬度が出ないため
上記効果を発揮することは出来ず、また3.5％
以上では未固溶炭化物の残留が大となり耐摩耗
性にはあまり寄与しない。従つて本発明鋼にお
いてはMoを2.0〜3.5％に限定する。 Ｗ：Moと同様Ｃと化合して硬くて粒度の大きな
複炭化物を形成し耐摩耗性を高め二次硬化高温
硬度や焼戻軟化抵抗の向上に有効な炭化物形成
元素であるがＷ自身は安定で自硬性に乏しいた
めCrの共存が必要となる。又Ｗは通常Moの２
倍量と等価であるのでMoと置換して使用され
る場合が多い。従つてMoを2.0〜3.5％とした
場合1.0％以上では共晶炭化物が生じやすくな
り未固溶炭化物の残留もふえ、マトリツクス中
のＣを減じて自硬性を失い脆くなるため耐衝撃
性が低下する。従つて本発明鋼においてはＷは
1.0％以下に限定する。 Ｖ：Moよりもマトリツクスに固溶しにくく主と
して炭化物中に存在しＣとの親和力が大きいの
で大部分のＶはMoW系炭化物より更に硬くて
安定なＶ系炭化物形成に作用する。このためＶ
量は必然的にＣ量によつて大きな制限を受ける
ことになるが炭化物形成能力はTi、Nbに次い
で大きく他の炭化物形成元素より優れている。
このＶ系炭化物は熱に強いので耐摩耗性を著し
く向上させ、しかも結晶粒粗大化抑制にも大き
な働きをする。しかるにV0.5％以下では上記
効果は僅かしか見出されず添加効果はうすくな
る。しかし1.0％以上になると研削性を阻害し
熱間加工性も低下する。かかる理由によりＶは
0.5〜1.0％に限定する。 次に本発明の実施例について述べる。 実施例 １ 第１表は本発明鋼と実験に使用した従来一般に
使用された比較鋼の化学成分を示したもので、比
較鋼のＢ、Ｃ、ＤはJIS規格のSKD相当の合金工
具鋼である。

【表】 又第２表は本発明鋼と比較鋼の熱処理条件と硬
さ及び機械的性質を示したものである。

【表】 第２表に記載した熱処理条件のうち焼戻温度は
その焼入温度で最高の焼戻し硬さの得られる温度
を示す。 なお抵抗値の測定は10〓×110mmの抗折試験
片を作成し支点間距離80mm、ポンチ先端5Rの１
点荷重でアムスラー万能試験機を用いて求めた。
シヤルピー衝撃値は10□×55mmの試験片に
10R、深さ２mmのノツチを入れハンマー振り上げ
角90゜で衝撃試験を行つた。第２表により本発面
鋼の抗折値、シヤルピー衝撃値は比較鋼より明ら
かに高い数値を示し耐靭性において優れた性能を
有していることが分る。 実施例 ２ Ｃ＝0.58％、Si＝0.96％、Mn＝0.55％、Cr＝
6.70％、Mo＝2.81％、Ｗ＝0.50％、Ｖ＝0.84％よ
りなる本発明鋼を用いて高張力鋼板の切断用刃物
として使用した。 使用刃物は次の条件で熱処理した。 焼入温度 1050℃（油冷） 焼戻温度 580℃ 硬 さ HCR59.0 使用結果は、使用できなくなつた時点の剪断総
量で従来使用されている比較鋼Ｂの約３倍であつ
た。 第１図は本発明鋼の連続焼戻し硬さ曲線を示す
グラフ、第２図は本発明鋼を1075℃で油焼入した
場合の金属組織を表す顕微鏡写真、第３図は比較
鋼Ｂを本発明鋼と同じ1.075℃で油焼入した場合
の金属組織を表わす顕微鏡写真であるが、第１図
に示す如く本発明の焼入硬さは比較鋼Ｂに比べて
はるかに優れており、特に高温焼戻域においては
高速度鋼に匹敵する高硬度が得られていることが
分る。又第２図に示す本発明鋼の金属組織を表す
顕微鏡写真と第３図に示す比較鋼Ｂの金属組織を
表す顕微鏡写真を比較すると本発明鋼は比較鋼Ｂ
に比べ明らかに結晶粒度が細かく従つて靭性が高
いことを裏付けている。 以上詳細に説明した如く、本発明鋼における優
れた特徴は、添加する合金元素の複合効果によつ
て得られるものであり、耐摩耗性、耐衝撃性にす
ぐれたきわめて良好な性能をもち、刃物用鋼のみ
ならず塑性加工用工具鋼として広い範囲に活用で
きる合金工具鋼である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋼の連続焼戻し硬さ曲線を示す
グラフ、第２図及び第３図は本発明鋼及び比較鋼
をそれぞれ1075℃で油焼入した場合の金属組織を
表す顕微鏡写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量比率においてＣ＝0.5〜0.9％、Si＝0.6〜
   2.0％、Mn＝1.0％以下、Cr＝6.2〜8.0％、Mo＝
   2.0〜3.5％、Ｗ＝1.0％以下、Ｖ＝0.5〜1.0％、残
   部Fe及び不純物からなる耐摩耗性及び耐衝撃性
   にすぐれた冷間加工刃物用工具鋼。