JPS6261106B2

JPS6261106B2 -

Info

Publication number: JPS6261106B2
Application number: JP13835080A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Tokunami; Seiji Tanaka; Shozo Yamane; Jukichi Watanabe
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-10-03
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1987-12-19
Also published as: JPS5763665A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金属材料の熱間押出用加工工具材料に
関するものである。一般に金属材料を熱間で加工する場合、製品の
形状、寸法精度および表面性状等は工具の材質、
形状寸法精度および表面性状によつて左右される
ことが多い。すなわち、熱間加工中に工具が破
損、変形したり、摩耗、焼付等を生じた場合、製
品の形状、寸法精度ならびに表面疵等の欠陥を併
起する等、工具性状の影響を直接受ける。従つて
熱間加工工具には熱間強度（割れ、変形）、耐摩
耗性、耐焼付性のすぐれた材料が必要である。し
かも鉄および非鉄金属の管（くだ）、形（かた）
等の熱間押出加工において用いられるダイスのよ
うな過酷な条件で使用される工具においては、押
出材の材質、寸法、断面形状等によつては従来の
工具材料では、強度、耐摩耗性、耐焼付性が不充
分であり、特に小径薄肉の管や、第３図に示すよ
うな複雑形状の形材を製造する場合には前記した
トラブルが発生し易く、歩留低下は避けられな
い。たとえば、熱間押出形鋼の場合、第１図に図示
したごとく押出適正温度（1150〜1230℃）に加熱
されたビレツト２を押出プレスのコンテナー４に
装入し、後方からラム５により加圧し、前方に予
めセツトしたダイス１の孔型部より押出成形す
る。この場合、加圧圧力源は水圧、油圧、電動機
等が用いられる。３はガラス潤滑剤である。又、管等の如き中空体の場合（第２図）は材料
として使用する予め中空に孔あけし、かつマンド
レル１６を挿入した加熱ビレツト１２をコンテナ
ー１４に装入し、以下同様にして押出し成形をす
る。この場合、ダイス材料には一般に熱間金型用
合金工具鋼（５％Cr―1.3％Mo―1.0％Ｖ―残
Fe）等が広く使用されている。なお鉄鋼の場
合、加熱ビレツト１２とダイス１１との間に潤滑
用ガラスデイスク１３をセツトする。このガラス
デイスク１３は加圧押出成形中は材料とダイスの
間にあつて断熱および潤滑の役目をなし、押出成
形を容易にしている。しかるに断面が薄肉、複雑形状の形鋼とか、小
径薄肉鋼管のようなものとか、押出成形長さの長
いもの等押出条件が苛酷になると、ガラス潤滑の
供給が困難になつたり、押出比が大きくなること
による押出圧力の上昇で、ガラス潤滑によるダイ
スの保護が困難となるばかりでなく、ダイス自体
の昇温による強度低下をもたらし、従来材のダイ
スでは摩耗、変形、焼付等のトラブルを生じ円滑
な押出しがおこなわれず、生産性、歩留の低下は
勿論のこと経済性を考慮した場合加工不能のもの
もある。Al、Cu等非鉄金属の場合もこれと同様
な傾向にある。本発明はこのような苛酷な条件下で摩耗、焼付
に耐えかつ変形を生じない優れた熱間押出用加工
工具材料を提供するものである。本発明の要旨とするところは下記のとおりであ
る。 (1) 重量比でＣ：0.3〜1.8％、Si：2.0％以下、
Cr：15〜40％、Mn：2.0％以下、Ni：15〜60
％、Cu：0.3〜10.0％、Mo又はＷ：何れか一方
あるいは両者合金で0.5〜6.0％を含有し、残部
Feおよび不可避的な不純物よりなることを特
徴とする熱間押出用加工工具材料。 (2) 重量比でＣ：0.3〜1.8％、Si：2.0％以下、
Cr：15〜40％、Mn：2.0％以下、Ni：15〜60
％、Cu：0.3〜10.0％、Mo又はＷ：何れか一方
あるいは両者合計で0.5〜6.0％に加えて、Ti、
Zr、Ｖ、Nb、Ta、Alの１種または２種以上を
0.2〜5.0％含有し、残部Feおよび不可避的な不
純物よりなることを特徴とする熱間押出用加工
工具材料。以下に本発明における各合金元素の含有量の限
定理由を説明する。ＣはFe、Cr、Mo、Ｗ等のほかにTi、Zr、Nb
等と結合して炭化物をつくり、強度を向上させる
とともに硬さを増し、耐摩耗性を向上させる。こ
のため少なくとも0.3％以上は必要である。又上
限は急熱急冷による割れ発生の点と、後述する
Ni量の増加に伴う耐割れ性向上を勘案して上限
を1.8％とした。 Siは脱酸調整のためと材質面で高温強度の維持
に有効であるが、多すぎると靭性を低下させるの
で上限を2.0％とした。 Mnは脱酸調整のために適量は必要であり、多
すぎても効果はそれ程増大しないので上限を2.0
％とした。 Crは熱間強度向上の他硬度を高め、耐摩耗性
を向上させる。このため硬さ確保の点から添加量
は下限を16％とし、又上限は耐熱衝撃性劣化の点
から40％にした。 Niは本発明における主要合金元素の一つであ
り、熱間押出条件や熱間押出材材質、温度等によ
り添加量を加減する。Niは高温強度を高めかつ
耐焼付性に有効で、少なくとも15％は必要であ
り、添加量の増大に伴ないその効果は増大する
が、余り多すぎると耐摩耗性を劣化させることか
ら60％を上限とした。 Cuは高温での摺動摩擦現象に対し、すべり性
を向上させる。とくにCu、Al等の非鉄金属でガ
ラス潤滑剤を用いない場合とか、又鉄の場合にガ
ラス潤滑剤を用いても何等かの理由により接触面
で潤滑剤がきれて金属同志が直接接触する際に有
効である。したがつてCuを添加して耐焼付性を
向上させるが、焼付現象は熱間押出素材の材質、
押出形状、寸法等により異なるけれども、Cu添
加量が0.3％程度でその効果が出始めることもあ
るので下限は0.3％とし、上限は偏析ならびに脆
化等により割れを起し易くすることから10％に抑
えた。 Mo，Ｗ：Ｗ，MoはＣと結合してカーバイドを
生成し熱間強度の他、硬さを増大し耐摩耗性を向
上させる。その傾向はMo又はＷの何れか一方あ
るいは両者合金で0.5％から出始める。しかし余
り多すぎると熱衝撃、熱疲労の点から割れを生じ
易くなり好ましくないので上限は６％に抑えた。 Ti、Zr、Ｖ、Nb、Ta：Ti、Zr、Ｖ、Nb、Ta
はＣと結合し、微細なカーバイドを基地中に析出
する。又比較的高温まで母地に固溶しにくいので
高温強度の他耐摩耗性に有効である。又Niと金
属間化合物を形成し、硬さ向上に寄与する。これ
ら添加元素は押出材の材質、加熱温度、押出形状
等熱押条件によつて添加され、その効果は合金元
素１種又は２種以上で0.2％から出始めるので下
限を0.2％とした。但し余り多すぎると経剤的に
高価になる他、くり返し使用による熱疲労や熱衝
撃で割れ発生を助長することになり好ましくな
い。その上限は合金元素１種又は２種以上で５％
である。 Al：AlはNiと金属間化合物を作つて母地に析
出し硬さを増し耐摩耗性に有効である。その効果
はAl単独又は他の合金元素との混合で0.2％から
出始める。但し、余に多すぎると鋳造性を劣化さ
せる以外に耐割れ性を劣化させ好ましくない。又
高温材を押し出す場合、熱押材と接触するダイス
も昇温しNi₃Alの金属間化合物は母材中に固溶し
てその効果を減ずる。これらの点から上限は5.0
％に抑えた。これら合金元素の添加量は前述した
熱押諸条件によつて可変的である。なお、本発明の熱間押出用加工工具材料におい
ては、熱間強度を更に高め、耐摩耗性を向上させ
るために、Niの一部を10％を上限としてCoを置
き換えうる。以下に本発明の実施例を示す。実施例１第１表に示す各種成分のダイスを用いて、第４
図に示す断面形状の炭素鋼形材を熱間押出した。
押出比は20.1、押出長さは10ｍである。結果は第
１表に示すように従来ダイスでは押出長さ４ｍで
焼付が発生し製品採用不可であつたが、本発明ダ
イスでは焼付発生皆無（焼付発生までの押出長さ
10ｍ以上）ないしは８ｍ以上でわずかに焼付発生
が認められる程度であり、いずれも製品採用可能
であつた。比較例のうちNo.４（ハステロイ）は若
干の改善が認められるが、その他は従来ダイスと
同程度またはそれ以下であつた。実施例２第２表に示す各種成分のダイスを用いて、第５
図に示す断面形状のSUS304ステンレス鋼形材を
熱間押出した。押出比は19.3、押出長さは11ｍで
ある。結果は第２表中にダイスの局部補修を要す
るか又はダイス廃棄に到るまでのくり返し押出回
数（プツシユ数）を示した。ダイスの要補修又は
廃棄原因には孔型変形、摩耗、割れ、焼付の４種
あり、各成分ダイスについてこれら要因の主因と
なつたものの欄にプツシユ数を示した。本発明ダ
イスは従来ダイスに比して大幅な改善が認めら
れ、比較例のうちの高価なハステロイ（No.４）と
同等以上、その他比較例に比して著しい改善が認
められる。実施例３第３表に示す各種成分のダイスを用いて第６図
に示す断面形状のSUS304ステンレス鋼形材を熱
間押出した。押出比は20.1、押出長さ12ｍであ
る。結果は第３表中に実施例２と同様にして示し
た。本発明ダイスはいずれも従来ダイスに比して
著しい改善が認められる。以上のように本発明の工具材料を用いることに
より、従来熱間押出が不可能であるか、１回の押
出ごとにダイス交換を要していた複雑形状の形材
押出が歩留、生産性よく行える。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は形材押出、第２図は管材押出の説明
図、第３図は本発明工具材料を適用して効果のあ
る各種形材の代表例、第４図、第５図、第６図は
本発明実施例の形材形状を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】１重量比でＣ：0.3〜1.8％、Si：2.0％以下、
Cr：15〜40％、Mn：2.0％以下、Ni：15〜60％、
Cu：0.3〜10.0％、Mo又はＷ：何れか一方あるい
は両者合計で0.5〜6.0％を含有し、残部Fe及び不
可避的な不純物よりなることを特徴とする熱間押
出用加工工具材料。２重量比でＣ：0.3〜1.8％、Si：2.0％以下、
Cr：15〜40％、Mn：2.0％以下、Ni：15〜60％、
Cu：0.3〜10.0％、Mo又はＷ：何れか一方あるい
は両者合計で0.5〜6.0％に加えて、Ti、Zr、Ｖ、
Nb、Ta、Alの１種または２種以上を0.2〜5.0％
含有し、残部Feおよび不可避的な不純物よりな
ることを特徴とする熱間押出用加工工具材料。