JPWO2019220917A1 - 積層造形熱間工具およびその製造方法、ならびに、積層造形熱間工具用金属粉末 - Google Patents
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Abstract
Description
好ましくは、硬さが40〜50HRCの積層造形熱間工具である。
好ましくは、上記の熱処理工程で、焼戻しを行う前に、焼入れ温度が900〜1100℃の焼入れを行うものである。そして、このとき、より好ましくは、焼入れ温度を1010℃以下とする。あるいは、上記の熱処理工程で、上記の焼戻しを行う前に、焼入れを行わないこともできる。そして、好ましくは、これらの熱処理工程で、硬さを40〜50HRCに調整する積層造形熱間工具の製造方法である。
従来、熱間工具の素材に、焼入れ焼戻しによってマルテンサイト組織を発現する成分組成のものが用いられていることは、上述の通りである。マルテンサイト組織は、各種の熱間工具の絶対的な靱性を基礎付ける上で必要な組織である。そして、本発明の積層造形熱間工具の場合、その成分組成は、以下の通りとする。
Cは、一部が基地中に固溶して強度を付与し、一部は炭化物を形成することで耐摩耗性や耐焼付き性を高める、熱間工具の基本元素である。また、侵入型原子として固溶したCは、CrなどのCと親和性の大きい置換型原子と共に添加した場合に、I(侵入型原子)−S(置換型原子)効果(溶質原子の引きずり抵抗として作用し、熱間工具を高強度化する作用)も期待される。但し、過度の含有は靭性や熱間強度の低下を招く。よって、0.3〜0.5%とする。好ましくは0.34%以上である。また、好ましくは0.40%以下である。
Siは、溶鋼の成分組成を調整するときの脱酸剤であるが、多過ぎると焼戻し後の工具組織中にフェライトの生成を招く。よって、2.0%以下とする。好ましくは1.0%以下である。より好ましくは0.8%以下、さらに好ましくは0.5%以下である。よりさらに好ましくは0.4%以下である。一方、Siには、材料の被削性を高める効果がある。この効果を得るためには、0.2%以上の含有が好ましい。より好ましくは0.3%以上である。
Mnは、多過ぎると基地の粘さを上げて、材料の被削性を低下させる。よって、1.5%以下とする。好ましくは1.0%以下である。より好ましくは0.75%以下、さらに好ましくは0.7%以下である。一方、Mnには、焼入性を高め、工具組織中のフェライトの生成を抑制し、適度の焼入れ焼戻し硬さを得る効果がある。また、非金属介在物のMnSとして存在することで、被削性の向上に大きな効果がある。これらの効果を得るためには、0.1%以上の含有が好ましい。より好ましくは0.25%以上である。さらに好ましくは0.45%以上、よりさらに好ましくは0.55%以上である。
Pは、通常、添加しなくても、各種の熱間工具に不可避的に含まれ得る元素である。そして、焼戻しなどの熱処理時に旧オーステナイト粒界に偏析して粒界を脆化させる元素である。したがって、熱間工具の靭性を向上するためには、添加する場合も含めて、0.05%以下に規制する。好ましくは0.03%以下であり、より好ましくは0.01%以下である。
Sは、通常、添加しなくても、各種の熱間工具に不可避的に含まれ得る元素である。そして、介在物を形成して、靭性を低下させる元素である。したがって、本発明では、0.05%以下に規制する。好ましくは0.01%以下であり、より好ましくは0.005%以下である。一方、Sには、上述のMnと結合して、非金属介在物のMnSとして存在することで、被削性を向上する効果がある。この効果を得るためには、0.03%以上の含有が好ましい。
Crは、焼入性を高め、また炭化物を形成して、基地の強化や耐摩耗性、靱性の向上に効果を有する熱間工具の基本元素である。但し、過度の含有は、焼入性や高温強度の低下を招く。よって、Crは、3.0〜6.0%とする。好ましくは5.5%以下である。より好ましくは5.0%以下である。さらに好ましくは4.5%以下であり、よりさらに好ましくは4.3%以下である。また、好ましくは3.5%以上である。より好ましくは3.6%以上、よりさらに好ましくは3.7%以上である。本発明では、後述する熱間工具中の欠陥の低減による靱性向上の効果を得ているので、その効果分のCrを下げることが可能である。この場合、例えば、Crを5.0%以下とすることで、さらには4.5%以下や4.3%以下とすることで、熱間工具の高温強度の更なる向上を達成することができる。
MoおよびWは、焼戻しにより微細炭化物を析出または凝集させて強度を付与し、軟化抵抗を向上させるために、単独または複合で含有させることができる。この際の含有量は、WがMoの約2倍の原子量であることから、(Mo+1/2W)の関係式で定義されるMo当量で一緒に規定できる(当然、いずれか一方のみの含有としても良いし、双方を共に含有させることもできる)。そして、上記の効果を得るためには、(Mo+1/2W)の関係式による値で、0.5%以上の含有とする。好ましくは1.5%以上である。より好ましくは1.7%以上である。さらに好ましくは2.0%以上、よりさらに好ましくは2.1%以上である。但し、多過ぎると被削性や靭性の低下を招くので、(Mo+1/2W)の関係式による値で、3.5%以下とする。好ましくは3.0%以下である。より好ましくは2.7%以下である。さらに好ましくは2.6%以下、よりさらに好ましくは2.5%以下である。
Vは、バナジウム炭化物を形成して、基地の強化や耐摩耗性、焼戻し軟化抵抗を向上する効果を有する。そして、積層造形工程で形成した積層造形物を焼入れ温度に加熱して「焼入れ」を行う場合、上記のバナジウム炭化物は、焼入れ加熱時のオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制する“ピン止め粒子”としても働き、靭性の向上に寄与する。但し、Vが多過ぎると、被削性の低下を招く。よって、Vは、0.1〜1.5%とする。好ましくは0.3%以上である。より好ましくは0.4%以上である。さらに好ましくは0.5%以上、よりさらに好ましくは0.6%以上である。また、好ましくは1.0%以下である。より好ましくは0.9%以下である。さらに好ましくは0.8%未満、よりさらに好ましくは0.78%以下である。
・Ni:0〜1.0%
Niは、工具組織中のフェライトの生成を抑制する元素である。また、C、Cr、Mn、Mo、Wなどとともに工具材料に優れた焼入性を付与し、焼入時の冷却速度が緩やかな場合でもマルテンサイト主体の組織を形成して、靭性の低下を防ぐための効果的元素である。さらに、基地の本質的な靭性も改善するので、本発明では必要に応じて含有してもよい。含有する場合、0.1%以上が好ましい。但し、過多のNiは、基地の粘さを上げて被削性を低下させる元素である。よって、Niは、含有する場合でも、1.0%以下とする。好ましくは0.5%未満、より好ましくは0.3%未満、さらに好ましくは0.2%未満である。
Coは、熱間工具の使用中において、その昇温時の表面に極めて緻密で密着性の良い保護酸化皮膜を形成する。この酸化皮膜は、相手材との間の金属接触を防ぎ、工具表面の温度上昇を抑制するとともに、優れた耐摩耗性をもたらす。よって、Coは、必要に応じて含有してもよい。含有する場合、0.1%以上が好ましく、0.2%以上がより好ましい。0.3%以上がさらに好ましい。但し、過多のCoは、靭性を低下させるので、含有する場合でも、1.0%以下とする。好ましくは0.8%未満、より好ましくは0.7%未満である。さらに好ましくは0.6%未満、よりさらに好ましくは0.5%未満である。
Nbは、炭化物を形成し、基地の強化や耐摩耗性を向上する効果を有する。また、焼戻し軟化抵抗を高めるとともに、Vと同様、結晶粒の粗大化を抑制し、靭性の向上に寄与する効果を有する。よって、Nbは、必要に応じて含有してもよい。含有する場合、0.01%以上が好ましい。より好ましくは0.05%以上、さらに好ましくは0.1%以上である。但し、過多のNbは、被削性の低下を招くので、含有する場合でも、0.3%以下とする。好ましくは0.25%未満、より好ましくは0.2%未満である。
本発明の熱間工具は、積層造形法によって作製されたものである。この場合、積層造形法では、金属粉末という“小さな単位”が部分的に溶融して凝固するので、形成された積層造形物中には、空孔、空隙、気孔、ブローホール、ピンホールといった類の「欠陥(言わば、鋳造欠陥)」が生じやすい。そして、この欠陥は、後の熱処理工程(焼入れや焼戻し)によっても消失せず、最終製品である熱間工具中に残留する。
本発明の積層造形熱間工具は、従来知られるパウダーベッド法に基づいて作製することができる。つまり、所定の金属粉末をステージ上に敷き詰めて、このステージ上に敷き詰めた金属粉末に熱源を走査しながら照射し、部分的に金属粉末を溶融させて、凝固させる作業を、熱源の走査方向の上方に重ねて繰り返し行う積層造形工程によって積層造形物を形成するものである。なお、上記の熱源には、レーザーや電子ビームを用いることができる。そして、上記の所定の金属粉末に、上述した成分組成を有する金属粉末を用いて、この金属粉末に熱源を走査しながら照射することで、積層造形物中の欠陥を減らすことが可能であることを見出した。そして、上記の積層造形工程で形成された積層造形物に、さらに、焼入れや焼戻しを含む熱処理工程を行うことで、本発明の積層造形熱間工具とすることが可能である。
熱源のエネルギー密度(J/mm3)
=熱源の出力(W)/[熱源の走査速度(mm/秒)×熱源の走査ピッチ(mm)×一走査あたりの積層厚さ(mm)]
まず、熱源の出力が低すぎると、金属粉末を十分に溶融できなくなり、凝固後の造形物中には、金属粉末の隙間に由来する欠陥(空孔)が多く形成されやすい。したがって、熱源の出力を50W以上とすることが好ましい。より好ましくは100W以上、さらに好ましくは150W以上である。
熱源の出力の上限については、適宜、設定することができる。そして、例えば、400Wや350W、300Wといった値を設定することができる。熱源の出力が高すぎると、上述の通り、熱源のエネルギー密度が高くなって、凝固後の積層造形物中に欠陥が混入しやすい。
熱源の走査ピッチと一走査あたりの積層厚さの適正値は、上述した熱源の走査速度と出力とに依存する。よって、熱源の走査ピッチと一走査あたりの積層厚さは、熱源の走査速度と出力とを定めた後に、例えば、上述した熱源のエネルギー密度の値にも考慮して、積層造形熱間工具の欠陥の面積率が所望の値となるように適切に設定することができる。
上記の積層造形工程で形成した積層造形物は、これに焼戻しを行うことによって、所定の硬さを有した「積層造形熱間工具」の製品に整えることができる。そして、この間で、上記の積層造形物は、切削や穿孔といった各種の機械加工等によって、熱間工具の形状に整えることができる。この場合、機械加工を容易にするため、上記の積層造形工程で形成した積層造形物に焼きなましを行うことができる。焼きなましは、焼戻し後の積層造形熱間工具の組織中のバナジウム炭化物を微細にする効果も期待できる。そして、焼戻し後に仕上げの機械加工を行ってもよい。また、場合によっては、この仕上げの機械加工も合わせて、焼戻しを行った後の積層造形物に、上記の機械加工を一括的に行って、積層造形熱間工具の製品に仕上げることもできる。
なお、上記の焼戻しの前には、焼入れを行うことができる。そして、上記の焼きなましの有無や前後によらず、積層造形工程で形成した積層造形物に焼きならしを行うことができる。
そして、焼戻し硬さは50HRC(ロックウェル硬さ)以下とすることが好ましい。より好ましくは48HRC以下である。また、40HRC以上とすることが好ましい。より好ましくは42HRC以上である。なお、本発明において硬さは、JIS Z 2245 「ロックウェル硬さ試験−試験方法」に記載の測定方法に準拠して測定することができ、ロックウェルCスケール硬さを用いるものとする。
上述したバナジウム炭化物の微細化を更に進めたい場合、焼入れ自体を省略することもできる。つまり、本発明の積層造形熱間工具の製造方法は、(3)の積層造形工程で形成した積層造形物に行う熱処理工程を、上述した(4)の「焼戻し温度が500〜700℃の焼戻しを行う熱処理工程」から、「加熱温度が500〜700℃の熱処理を行う熱処理工程」に言い換えることができる。この焼入れの省略によって、バナジウム炭化物が粗大化する一要因である“焼入れ加熱”の過程自体を経ないので、バナジウム炭化物の更なる微細化に効果的である。また、焼入れ加熱の過程を経ないことで、積層造形時の微細な組織が、微細な旧オーステナイト結晶粒として積層造形熱間工具の状態でも維持されている。そして、省略された焼入れで得るはずだった作用効果は、(3)の積層造形工程で凝固後の積層造形物が冷却される過程で補完することができる(いわば、「直接焼入れ」である)。このとき、上記の積層造形工程の後に、焼きならしを行うことができる。これらのことによって、本発明の積層造形熱間工具の靭性向上に更に有効である。
この焼入れを省略する場合であっても、焼戻し硬さは50HRC以下とすることが好ましい。より好ましくは48HRC以下である。また、40HRC以上とすることが好ましい。より好ましくは42HRC以上である。
そして、以上の熱処理工程を行って得た、積層造形条件1〜7に対応する積層造形熱間工具1〜7について、その積層方向と平行な断面を既述の要領で分析して、その断面における、面積が1μm2以上の欠陥の面積率を調べた。なお、既述の要領において、欠陥の面積率の調査に用いた3視野は、“同じ(一つの)断面”の中で位置を変えて採取した。図1は積層造形熱間工具1の光学顕微鏡写真であり、図2は積層造形熱間工具7の光学顕微鏡写真である。
また、積層造形熱間工具1〜7について、その積層方向と直交する方向(レーザーの走査方向)の靭性を調べた。靭性の調査は、積層造形熱間工具から、その積層方向にノッチの長さ方向が合うように、シャルピー試験片を採取して、JIS Z 2242に則した2Uノッチシャルピー試験を各2回実施し、2回の平均値を求めた。
以上の結果を、表3に示す。表3より、面積が1μm2以上の欠陥の面積率が低下するとともに、シャルピー衝撃値が向上した。そして、0.6%の欠陥の面積率を境にして、それ以下の欠陥の面積率で、シャルピー衝撃値が著しく向上した。
Claims (8)
- 質量%で、C:0.3〜0.5%、Si:2.0%以下、Mn:1.5%以下、P:0.05%以下、S:0.05%以下、Cr:3.0〜6.0%、(Mo+1/2W)の関係式によるMoおよびWのうちの1種または2種:0.5〜3.5%、V:0.1〜1.5%、Ni:0〜1.0%、Co:0〜1.0%、Nb:0〜0.3%を含み、残部がFeおよび不純物である成分組成を有し、
積層方向と平行な断面において、面積が1μm2以上の欠陥の面積率が0.6%以下であることを特徴とする積層造形熱間工具。 - 硬さが40〜50HRCであることを特徴とする請求項1に記載の積層造形熱間工具。
- 質量%で、C:0.3〜0.5%、Si:2.0%以下、Mn:1.5%以下、P:0.05%以下、S:0.05%以下、Cr:3.0〜6.0%、(Mo+1/2W)の関係式によるMoおよびWのうちの1種または2種:0.5〜3.5%、V:0.1〜1.5%、Ni:0〜1.0%、Co:0〜1.0%、Nb:0〜0.3%を含み、残部がFeおよび不純物である成分組成を有する金属粉末をステージ上に敷き詰めて、前記ステージ上に敷き詰めた前記金属粉末に熱源を走査しながら照射し、前記金属粉末を部分的に溶融させて凝固させる作業を、前記熱源の走査方向の上方に重ねて繰り返し行うことで、積層造形物を形成する積層造形工程と、
前記積層造形工程で形成した前記積層造形物に、焼戻し温度が500〜700℃の焼戻しを行う熱処理工程と、
を含むことを特徴とする積層造形熱間工具の製造方法。 - 前記熱処理工程で、前記焼戻しを行う前に、焼入れ温度が900〜1100℃の焼入れを行うことを特徴とする請求項3に記載の積層造形熱間工具の製造方法。
- 前記熱処理工程で、前記焼入れ温度を1010℃以下とすることを特徴とする請求項4に記載の積層造形熱間工具の製造方法。
- 前記熱処理工程で、前記焼戻しを行う前に、焼入れを行わないことを特徴とする請求項3に記載の積層造形熱間工具の製造方法。
- 前記熱処理工程で、硬さを40〜50HRCに調整することを特徴とする請求項3ないし6のいずれかに記載の積層造形熱間工具の製造方法。
- 質量%で、C:0.3〜0.5%、Si:2.0%以下、Mn:1.5%以下、P:0.05%以下、S:0.05%以下、Cr:3.0〜6.0%、(Mo+1/2W)の関係式によるMoおよびWのうちの1種または2種:0.5〜3.5%、V:0.1〜1.5%、Ni:0〜1.0%、Co:0〜1.0%、Nb:0〜0.3%を含み、残部がFeおよび不純物である成分組成を有することを特徴とする積層造形熱間工具用金属粉末。
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DE102019135830A1 (de) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | Voestalpine Böhler Edelstahl Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Herstellen eines Warmarbeitsstahlgegenstandes |
DE102020115049A1 (de) * | 2020-06-05 | 2021-12-09 | Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel Gmbh & Co. Kg | Stahlmaterial zum Formen von Bauteilen durch additive Fertigung und Verwendung eines solchen Stahlmaterials |
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JP2022144437A (ja) * | 2021-03-19 | 2022-10-03 | 大同特殊鋼株式会社 | Fe基合金及び金属粉末 |
CN113388788A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-09-14 | 东莞材料基因高等理工研究院 | 一种MC和Laves相强化的高导热增材制造模具钢 |
CN113414404B (zh) * | 2021-05-21 | 2022-09-16 | 西安建筑科技大学 | 一种增材制造h13钢的方法 |
EP4119267A1 (de) * | 2021-07-12 | 2023-01-18 | Deutsche Edelstahlwerke Specialty Steel GmbH & Co. KG | Stahlpulver, verwendung eines stahls zur erzeugung eines stahlpulvers und verfahren zur herstellung eines bauteils aus einem stahlpulver |
CN114411067B (zh) * | 2021-12-17 | 2023-08-04 | 苏州匀晶金属科技有限公司 | 一种中碳热作模具钢材料及基于其的增材制造方法 |
JP7306600B1 (ja) * | 2022-02-16 | 2023-07-11 | Jfeスチール株式会社 | 積層造形物およびその製造方法 |
JP7306601B1 (ja) * | 2022-02-16 | 2023-07-11 | Jfeスチール株式会社 | 積層造形物およびその製造方法 |
WO2023157418A1 (ja) * | 2022-02-16 | 2023-08-24 | Jfeスチール株式会社 | 積層造形物およびその製造方法 |
WO2023157419A1 (ja) * | 2022-02-16 | 2023-08-24 | Jfeスチール株式会社 | 積層造形物およびその製造方法 |
JP2023150896A (ja) * | 2022-03-31 | 2023-10-16 | 本田技研工業株式会社 | 積層造形用鉄鋼材料、及び鉄合金の製造方法 |
JP2024039924A (ja) * | 2022-09-12 | 2024-03-25 | 山陽特殊製鋼株式会社 | Fe基合金粉末及び造形体の製造方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002143354A (ja) * | 2000-11-10 | 2002-05-21 | Shintomi Golf:Kk | ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法 |
JP2009532585A (ja) * | 2006-04-06 | 2009-09-10 | ウッデホルム トウリング アクテイエボラーグ | 熱間加工用鋼鉄 |
JP2015221933A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 大同特殊鋼株式会社 | 金型用鋼及び金型 |
JP2016502596A (ja) * | 2012-11-01 | 2016-01-28 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 付加製造方法および装置 |
WO2017111680A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | Uddeholms Ab | Hot work tool steel |
JP2017519639A (ja) * | 2014-05-27 | 2017-07-20 | カーエス コルベンシュミット ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングKS Kolbenschmidt GmbH | 重力金型鋳造のレーザ溶融(sls)の際の積層式の製造法 |
Family Cites Families (8)
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JP2010168639A (ja) * | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Daido Steel Co Ltd | ダイカスト金型鋼 |
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JP6601051B2 (ja) * | 2015-01-28 | 2019-11-06 | 大同特殊鋼株式会社 | 鋼の粉末 |
SE1651268A1 (en) * | 2016-09-26 | 2018-03-27 | Uddeholms Ab | Hot work tool steel |
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CA3070662A1 (en) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | National Research Council Of Canada | Method for preparing powders for a cold spray process, and powders therefor |
US10889872B2 (en) * | 2017-08-02 | 2021-01-12 | Kennametal Inc. | Tool steel articles from additive manufacturing |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002143354A (ja) * | 2000-11-10 | 2002-05-21 | Shintomi Golf:Kk | ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法 |
JP2009532585A (ja) * | 2006-04-06 | 2009-09-10 | ウッデホルム トウリング アクテイエボラーグ | 熱間加工用鋼鉄 |
JP2016502596A (ja) * | 2012-11-01 | 2016-01-28 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 付加製造方法および装置 |
JP2015221933A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 大同特殊鋼株式会社 | 金型用鋼及び金型 |
JP2017519639A (ja) * | 2014-05-27 | 2017-07-20 | カーエス コルベンシュミット ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングKS Kolbenschmidt GmbH | 重力金型鋳造のレーザ溶融(sls)の際の積層式の製造法 |
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