KR20240041334A - Hot-worked tool steel with excellent high-temperature strength and toughness - Google Patents

Hot-worked tool steel with excellent high-temperature strength and toughness Download PDF

Info

Publication number
KR20240041334A
KR20240041334A KR1020247004389A KR20247004389A KR20240041334A KR 20240041334 A KR20240041334 A KR 20240041334A KR 1020247004389 A KR1020247004389 A KR 1020247004389A KR 20247004389 A KR20247004389 A KR 20247004389A KR 20240041334 A KR20240041334 A KR 20240041334A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tool steel
hot
less
max
determined
Prior art date
Application number
KR1020247004389A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
쓰요시 남바
아키오 미타니
Original Assignee
산요오도꾸슈세이꼬 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 산요오도꾸슈세이꼬 가부시키가이샤 filed Critical 산요오도꾸슈세이꼬 가부시키가이샤
Publication of KR20240041334A publication Critical patent/KR20240041334A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/22Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for drills; for milling cutters; for machine cutting tools
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

본 발명은, 고온 강도 및 인성(靭性)이 우수한 열간(熱間) 공구강(工具鋼)을 제공하는 것을 목적하고, 질량%로, C: 0.20% 이상 0.60% 이하, Si: 0.10% 이상 0.30% 미만, Mn: 0.50% 이상 2.00% 이하, Ni: 0.50% 이상 2.50% 이하, Cr: 1.6% 이상 2.6% 이하, Mo: 0.3% 이상 2.0% 이하, V: 0.05% 이상 0.80% 이하, 및 잔부: Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 열간 공구강으로서, 열간 공구강이, 하기 식 (A):
값 A= ([T]+273)(log10[t] +24)/1000 …(A)
[식 중, [T]는 담금질 온도(℃)를 나타내고, [t]는 담금질 온도 유지 시간(h)을 나타냄]
에 기초하여 산출되는 값 A가 27.4 이상 29.3 이하로 되도록 담금질 및 템퍼링된 상태이며, 사용 전의 열간 공구강에서의 10000㎛2당의 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물의 개수가 150개 이하인, 열간 공구강을 제공한다.
The purpose of the present invention is to provide hot tool steel with excellent high-temperature strength and toughness, and in mass%, C: 0.20% to 0.60%, Si: 0.10% to 0.30% less, Mn: 0.50% or more and 2.00% or less, Ni: 0.50% or more and 2.50% or less, Cr: 1.6% or more and 2.6% or less, Mo: 0.3% or more and 2.0% or less, V: 0.05% or more and 0.80% or less, and the remainder: A hot tool steel consisting of Fe and inevitable impurities, where the hot tool steel has the following formula (A):
Value A= ([T]+273)(log 10 [t]+24)/1000... (A)
[Wherein, [T] represents the quenching temperature (℃), and [t] represents the quenching temperature maintenance time (h)]
Provided is a hot-worked tool steel that has been quenched and tempered so that the value A calculated based on is 27.4 or more and 29.3 or less, and the number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 μm or more per 10,000 μm 2 in the hot-worked tool steel before use is 150 or less. .

Description

고온 강도 및 인성이 우수한 열간 공구강Hot-worked tool steel with excellent high-temperature strength and toughness

본 발명은, 열간(熱間) 단조(鍛造) 금형 등의 열간 공구로서 사용되는, 고온 강도 및 인성(靭性)이 우수한 열간 공구강(工具鋼)에 관한 것이다.The present invention relates to hot-worked tool steel having excellent high-temperature strength and toughness, which is used as hot tools such as hot forging molds.

열간 프레스 단조, 열간 압출 또는 다이캐스트(diecast)용의 열간 공구(예를 들면, 금형)에는, 일반적으로, 일본산업규격(JIS) SKD61강이, 열간 햄머 단조용의 금형에는, JIS SKT4강이 범용적으로 사용되고 있다. JIS SKD61강은, 강도 및 인성의 양쪽을 비교적 고품위로 겸비한 금형용 강이지만, 사용중인 균열에 의한 조기 파손이 생기는 경우가 많아, 인성면에서는 반드시 충분하지 않다. 또한, JIS SKD61강의 인성은, 열피로 균열의 신전(伸展)을 억제하기 위해서는 부족하다. JIS SKT4강은, 햄머 단조에 의한 큰 충격에도 견딜 수 있도록 인성을 중시하고 있는 한편, 연화(軟化) 저항성이 낮으므로, 내마모성이 부족하다. 또한, 재생 가공을 목적으로 한 조각면의 낮추기를 반복하여 행하면, 담금질성이 낮으므로, 중심부에서는 경도 저하가 생겨, 강도 부족으로부터 균열, 변형 등이 발생한다. 또한, 적용 가능한 경도가 낮으므로, 내마모성 및 강도가 부족하고, 열간 프레스 단조 및 열간 압출의 용도에는 적합하지 않다.Hot tools (e.g., molds) for hot press forging, hot extrusion, or diecast generally use Japanese Industrial Standards (JIS) SKD61 steel, and molds for hot hammer forging use JIS SKT4 steel. It is used universally. JIS SKD61 steel is a mold steel that combines both strength and toughness at a relatively high level, but early failure due to cracking during use often occurs, so it is not necessarily sufficient in terms of toughness. Additionally, the toughness of JIS SKD61 steel is insufficient to suppress the extension of thermal fatigue cracks. JIS SKT4 steel focuses on toughness so that it can withstand large impacts caused by hammer forging, but has low softening resistance and therefore lacks wear resistance. Additionally, if the engraving surface is repeatedly lowered for the purpose of recycling, hardenability is low, so hardness decreases in the center, and cracks, deformation, etc. occur due to insufficient strength. Additionally, since the applicable hardness is low, it lacks wear resistance and strength, and is not suitable for hot press forging and hot extrusion applications.

특허문헌 1에서는, 질량%로, C: 0.37∼0.45%, Si: 0.3∼1.2%, Mn: 0.6∼1.5%, Ni: 0.3∼1.0%, Cr: 1.0∼2.0%, Mo: 1.1∼1.4%, V: 0.1∼0.3%, 및 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 합금 성분의 식 L 및 식 Y의 값을 특정 범위로 규정하는 열간 공구강이 제안되어 있다. 그리고, 식 L은, -0.4×Si-9.7×Mn+3.7×Ni+54.4×Mo이며, 식 L의 값은 54∼65이다. 또한, 식 Y는, -17.1×C+0.1×Si+0.2×Mn+0.2×Ni+0.5×Cr+Mo+5.0이며, 식 Y의 값은 0.0 이상이다.In Patent Document 1, in mass%, C: 0.37 to 0.45%, Si: 0.3 to 1.2%, Mn: 0.6 to 1.5%, Ni: 0.3 to 1.0%, Cr: 1.0 to 2.0%, Mo: 1.1 to 1.4%. , V: 0.1 to 0.3%, and the balance Fe and inevitable impurities, and the values of the formula L and formula Y of the alloy components are defined in a specific range. And the formula L is -0.4×Si-9.7×Mn+3.7×Ni+54.4×Mo, and the value of the formula L is 54 to 65. In addition, the formula Y is -17.1

그러나, 특허문헌 1에서는, 열간 공구강이 열간 공구로서 열간(고온)에서 사용되기 전(이하 「고온 사용 전」이라고 하는 경우가 있음)의 탄화물 석출 상태에 대해서는 고려되어 있지 않고, 고온 강도가 불충분했다.However, in Patent Document 1, the state of carbide precipitation before the hot tool steel is used hot (high temperature) as a hot tool (hereinafter sometimes referred to as “before high temperature use”) was not considered, and the high temperature strength was insufficient. .

또한, 특허문헌 2에서는, 질량%로, C: 0.10∼0.70%, Si: 0.10∼2.00%, Mn≤2.00%, Cr≤7.00%, W 및 Mo의 단독 또는 복합으로 (1/2W+Mo): 0.20∼12.00%, V≤3.00%, 나아가서는 S: 0.005% 미만, O가 30ppm 미만이며, 잔부가 실질적으로 Fe로 이루어지는 조성의 열간 가공용 공구가 제안되어 있다.Additionally, in Patent Document 2, in mass%, C: 0.10 to 0.70%, Si: 0.10 to 2.00%, Mn≤2.00%, Cr≤7.00%, W and Mo alone or in combination (1/2W+Mo): 0.20 A tool for hot working with a composition of ∼12.00%, V≤3.00%, S: less than 0.005%, O of less than 30 ppm, and the balance substantially consisting of Fe has been proposed.

그러나, 특허문헌 2에서는, 성분 변동의 폭 및 고온 사용 전의 탄화물 석출 상태에 대해서는 모두 고려되어 있지 않으며, 인성이 불충분했다.However, in Patent Document 2, neither the range of component variation nor the state of carbide precipitation before high-temperature use was taken into consideration, and the toughness was insufficient.

일본공개특허 제2019-19374호 공보Japanese Patent Publication No. 2019-19374 일본공개특허 평11-106868호 공보Japanese Patent Publication No. 11-106868

열간 공구강은, 고온 사용 시에 탄화물(예를 들면, MC계 탄화물, M2C계 탄화물 등, M은, 금속 원소를 나타냄) 및 탄질화물이 석출함으로써 연화 저항, 즉 고온 강도를 얻을 수 있다. 그러나, 고온 사용 전의 단계에서 M23C6계 탄화물이 많으면, 고온 사용중인 탄화물(예를 들면, MC계 탄화물, M2C계 탄화물 등) 및 탄질화물의 석출량이 감소하고, 높은 고온 강도가 얻어지지 않는다. 또한, 고온 사용 전에 조대(粗大)한 탄화물이 많이 존재하면, 인성이 낮아지는 문제가 있다.Hot-worked tool steel can obtain softening resistance, that is, high-temperature strength, by precipitating carbides (for example, MC-based carbides, M 2 C-based carbides, etc., where M represents a metal element) and carbonitrides when used at high temperatures. However, if there is a lot of M 23 C 6 type carbide in the stage before high temperature use, the amount of precipitation of carbide in use at high temperature (e.g. MC type carbide, M 2 C type carbide, etc.) and carbonitride decreases, and high high temperature strength is obtained. I don't lose. Additionally, if a large amount of coarse carbide exists before use at high temperatures, there is a problem that toughness is lowered.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 담금질 조건을 한정함으로써, 압단(壓鍛) 후에 잔존할 수 있는, 고온 강도로의 기여가 작은 M23C6계 탄화물을 담금질 공정에서 고용(固溶)시키고, 이와 동시에 성분 변동의 폭을 제어함으로써 우수한 인성을 얻는 것이다. 그리고, 담금질 공정에서의 M23C6계 탄화물의 고용에 의해, 매트릭스 중의 탄소량을 증가시키고, 열간 공구강으로서 고온 사용중에, 고온 강도로의 기여가 큰, 미세한 탄화물(예를 들면, MC계 탄화물, M2C계 탄화물 등) 및 미세한 탄질화물을 석출시킴으로써, 우수한 고온 강도를 얻는 것이다. 즉, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인성 및 고온 강도를 구비한 열간 공구강을 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to limit the quenching conditions by limiting the quenching conditions so that M 23 C 6 -based carbides, which can remain after cutting and have a small contribution to high-temperature strength, are dissolved in solid solution in the quenching process. and, at the same time, controlling the range of component variation to obtain excellent toughness. In addition, the amount of carbon in the matrix increases due to the solid solution of the M 23 C 6 type carbide in the quenching process, and fine carbides (for example, MC type carbide) that greatly contribute to high temperature strength during high temperature use as hot-worked tool steel are formed. , M 2 C-based carbides, etc.) and fine carbonitrides, excellent high-temperature strength is obtained. That is, the problem to be solved by the present invention is to provide hot-worked tool steel with toughness and high-temperature strength.

전술한 과제를 해소하기 위하여, 본 발명자들은 예의(銳意) 개발을 진행한 결과, 합금 성분, 담금질 조건, 탄화물 상태 및 성분 변동의 폭을 규정함으로써, 우수한 고온 강도 및 인성을 겸비하는 열간 공구강을 얻을 수 있는 것을 발견하였다.In order to solve the above-mentioned problem, the present inventors conducted careful development and, as a result, obtained hot-worked tool steel with excellent high-temperature strength and toughness by specifying the alloy composition, quenching conditions, carbide state, and range of composition variation. I found something I could do.

즉, 전술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 이하의 열간 공구강을 제공한다.That is, in order to solve the above-described problems, the present invention provides the following hot-worked tool steel.

[1] 질량%로,[1] In mass%,

C: 0.20% 이상 0.60% 이하,C: 0.20% or more and 0.60% or less,

Si: 0.10% 이상 0.30% 미만,Si: 0.10% or more and less than 0.30%,

Mn: 0.50% 이상 2.00% 이하,Mn: 0.50% or more and 2.00% or less,

Ni: 0.50% 이상 2.50% 이하,Ni: 0.50% or more and 2.50% or less,

Cr: 1.6% 이상 2.6% 이하,Cr: 1.6% or more and 2.6% or less;

Mo: 0.3% 이상 2.0% 이하,Mo: 0.3% or more and 2.0% or less,

V: 0.05% 이상 0.80% 이하, 및V: 0.05% or more and 0.80% or less, and

잔부: Fe 및 불가피한 불순물Residue: Fe and inevitable impurities

로 이루어지는 열간 공구강으로서,As a hot tool steel consisting of,

열간 공구강이, 하기 식 (A):Hot tool steel, formula (A):

값 A = ([T]+273)(log10[t]+24)/1000 …(A)Value A = ([T]+273)(log 10 [t]+24)/1000 … (A)

[식 중, [T]는 담금질 온도(℃)를 나타내고, [t]는 담금질 온도 유지 시간(h)을 나타냄][Wherein, [T] represents the quenching temperature (℃), and [t] represents the quenching temperature maintenance time (h)]

에 기초하여 산출되는 값 A가 27.4 이상 29.3 이하로 되도록 담금질 및 템퍼링된 상태이며,It is quenched and tempered so that the value A calculated based on is 27.4 or more and 29.3 or less,

사용 전의 열간 공구강에서의 10000㎛2당의 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물의 개수가 150개 이하인, 열간 공구강.Hot-worked tool steel in which the number of carbides with a circle equivalent diameter of 1 μm or more per 10,000 μm 2 in the hot-worked tool steel before use is 150 or less.

[2] 열간 공구강이, 하기 식 (1)∼(4):[2] Hot tool steel, following formulas (1) to (4):

([C]max-[C]min)/[C]≤1.0 …(1)([C] max -[C] min )/[C]≤1.0 … (One)

([Cr]max-[Cr]min)/[Cr]≤0.5 …(2)([Cr] max -[Cr] min )/[Cr]≤0.5 … (2)

([Mo]max-[Mo]min)/[Mo]≤1.5 …(3)([Mo] max -[Mo] min )/[Mo]≤1.5 … (3)

([V]max-[V]min)/[V]≤1.5 …(4)([V] max -[V] min )/[V]≤1.5 … (4)

[식 중, [C]max 및 [C]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 C의 최고 농도 및 최저 농도를 나타내고, [Cr]max 및 [Cr]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 Cr의 최고 농도 및 최저 농도를 나타내고, [Mo]max 및 [Mo]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 Mo의 최고 농도 및 최저 농도를 나타내고, [V]max 및 [V]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 V의 최고 농도 및 최저 농도를 나타내고, [C]는, 적외선흡수법에 의한 열간 공구강의 조성 분석으로 결정된 C의 함유율을 나타내고, [Cr], [Mo] 및 [V]은, 각각, 형광X선분석 방법에 의한 열간 공구강의 조성 분석으로 결정된 Cr, Mo 및 V의 함유율을 나타냄][In the formula, [C] max and [C] min represent the highest and lowest concentrations of C determined by concentration mapping of hot tool steel by the electronic probe microanalysis method, respectively, and [Cr] max and [Cr] min represents the highest and lowest concentrations of Cr determined by concentration mapping of hot tool steel by the electronic probe microanalysis method, respectively, and [Mo] max and [Mo] min , respectively, represent the highest and lowest concentrations of Cr determined by concentration mapping of the hot tool steel by the electronic probe microanalysis method. represents the highest and lowest concentrations of Mo determined by concentration mapping, and [V] max and [V] min represent the highest and lowest concentrations of V determined by concentration mapping of hot tool steel by the electronic probe microanalysis method, respectively. , [C] represents the content of C determined by composition analysis of the hot tool steel by infrared absorption method, and [Cr], [Mo], and [V] represent the content of C determined by composition analysis of the hot tool steel by the infrared absorption method, and [Cr], [Mo], and [V] represent the content of C determined by composition analysis of the hot tool steel by the infrared absorption method, respectively Indicates the content of Cr, Mo and V determined by composition analysis]

를 만족하는, [1]에 기재된 열간 공구강.The hot tool steel described in [1] that satisfies.

본 발명에 의하면, 초기 경도로부터의 감소 폭이 14HRC 이내인, 샤르피충격시험도 충격값이 70J/cm2 이상인 등, 고온 강도 및 인성을 겸비한 열간 공구강이 제공된다.According to the present invention, a hot-worked tool steel is provided that has both high-temperature strength and toughness, such that the decrease from the initial hardness is within 14 HRC and the impact value in the Charpy impact test is 70 J/cm 2 or more.

성분 변동의 폭을 규정하여 양호하게 제어하면, 내부 편석이 작고, 샤르피충격시험의 충격값이 85J/cm2 이상으로 되므로, 보다 인성이 양호한 열간 공구강을 얻을 수 있다.If the range of compositional variation is defined and well controlled, internal segregation is small and the impact value of the Charpy impact test is 85 J/cm 2 or more, so hot tool steel with better toughness can be obtained.

본 명세서에 있어서, 열간 단조 금형 등의 열간 공구로서 열간(고온)에서 사용되기 전의 열간 공구강을 「사용 전의 열간 공구강」으로 칭한다. 열간 공구는, 예를 들면, 가공성 향상을 목적으로, 또는, 열간 가공 후에 원하는 특성을 얻기 위한 조직 제어 등을 목적으로, 고온으로 가열된 피가공재와 접촉하므로, 피가공재로부터의 열이동에 의해 표면 근방이 상당한 온도(예를 들면, 180∼1300℃)에 노출되어 사용된다.In this specification, hot tool steel before being used hot (high temperature) as a hot tool such as a hot forging mold is referred to as “hot tool steel before use.” Hot tools come into contact with a workpiece heated to a high temperature, for example, for the purpose of improving machinability or controlling the structure to obtain desired characteristics after hot working, so the surface is affected by heat transfer from the workpiece. It is used by exposing the surrounding area to significant temperatures (for example, 180-1300°C).

이하, 본 발명의 열간 공구강에 있어서, 화학 성분을 규정하는 이유, 값 A를 규정하는 이유, 및 탄화물의 개수를 규정하는 이유에 대하여 설명한다. 그리고, 화학 성분에서의 %는 질량%를 나타낸다.Hereinafter, in the hot tool steel of the present invention, the reason for specifying the chemical composition, the reason for specifying the value A, and the reason for specifying the number of carbides will be explained. And, % in chemical components represents mass%.

C: 0.20% 이상 0.60% 이하C: 0.20% or more and 0.60% or less

C는, 충분한 담금질성을 확보하고, 탄화물 및 탄질화물을 형성시킴으로써 고온 강도, 경도 및 내마모성을 얻기 위한 성분이다. C가 0.20% 미만이면, 충분한 고온 강도가 얻어지지 않는다. 다른 한편,C가 0.60%를 초과하면, 응고 편석을 조장하고, 조대한 탄화물 및 탄질화물이 생기고, 인성이 저하된다. 또한, 생긴 탄화물이 담금질 시에 미고용으로 잔존함으로써, 열간 공구강으로서 고온 사용 시의 탄화물 및 탄질화물의 석출량이 감소하고, 고온 강도의 향상을 바랄 수 없다. 이에, C는 0.20% 이상 0.60% 이하로 한다. 바람직하게는, C는 0.40% 이상 0.60% 이하이다.C is an ingredient to ensure sufficient hardenability and to obtain high-temperature strength, hardness, and wear resistance by forming carbides and carbonitrides. If C is less than 0.20%, sufficient high temperature strength is not obtained. On the other hand, when C exceeds 0.60%, solidification segregation is promoted, coarse carbides and carbonitrides are formed, and toughness is reduced. In addition, since the formed carbides remain unsolidified during quenching, the amount of precipitated carbides and carbonitrides decreases when used at high temperatures as hot-worked tool steel, and improvement in high-temperature strength cannot be expected. Accordingly, C is set to be 0.20% or more and 0.60% or less. Preferably, C is 0.40% or more and 0.60% or less.

Si: 0.10% 이상 0.30% 미만Si: 0.10% or more but less than 0.30%

Si는, 제강에서의 탈산 효과 및 담금질성의 확보에 필요한 성분이다. Si가 0.10% 미만이면, 충분한 효과를 발휘하지 않는다. 한편, Si가 0.30% 이상이면, 인성의 저하를 초래한다. 이에, Si는 0.10% 이상 0.30% 미만으로 한다. 바람직하게는, Si는 0.10% 이상 0.20% 이하이다.Si is a component necessary to ensure the deoxidation effect and hardenability in steelmaking. If Si is less than 0.10%, sufficient effect is not achieved. On the other hand, if Si is 0.30% or more, toughness decreases. Accordingly, Si is set to be 0.10% or more and less than 0.30%. Preferably, Si is 0.10% or more and 0.20% or less.

Mn: 0.50% 이상 2.00% 이하Mn: 0.50% or more and 2.00% or less

Mn은, 제강에서의 탈산 효과 및 담금질성의 확보에 필요한 성분이다. Mn이 0.50% 미만이면 충분한 효과를 발휘하지 않는다. Mn이 2.00%보다 많으면, 가공성의 저하를 초래한다. 이에, Mn은 0.50% 이상 2.00% 이하로 한다. 바람직하게는, Mn은 0.50% 이상 1.40% 이하이다.Mn is an ingredient necessary to ensure the deoxidation effect and hardenability in steelmaking. If Mn is less than 0.50%, the effect is not sufficient. If Mn is more than 2.00%, processability is reduced. Accordingly, Mn is set to be 0.50% or more and 2.00% or less. Preferably, Mn is 0.50% or more and 1.40% or less.

Ni: 0.50% 이상 2.50% 이하Ni: 0.50% or more and 2.50% or less

Ni는, 담금질성의 확보 및 인성의 향상을 위하여 필요한 성분이다. Ni가 0.50% 미만이면, 충분한 효과를 발휘하지 않는다. Ni가 2.50%보다 많으면, 비용이 지나치게 커진다. 이에, Ni는 0.50% 이상 2.50% 이하로 한다. 바람직하게는, Ni는 1.10% 이상 2.30% 이하이다.Ni is a necessary ingredient to ensure hardenability and improve toughness. If Ni is less than 0.50%, sufficient effect is not achieved. If Ni is more than 2.50%, the cost becomes excessive. Accordingly, Ni is set to be 0.50% or more and 2.50% or less. Preferably, Ni is 1.10% or more and 2.30% or less.

Cr: 1.6% 이상 2.6% 이하Cr: 1.6% or more and 2.6% or less

Cr은, 충분한 담금질성의 확보에 필요한 성분이다. Cr이 1.6% 미만에서는 충분한 담금질성이 얻어지지 않는다. 한편, Cr을 2.6%보다 많이 첨가하면, 담금질 및 템퍼링 시에 Cr 및 Fe를 주체로 하는 M23C6계의 탄화물이 과다하게 형성되고, 고온 강도, 연화 저항성 및 인성을 저하시킨다. 이에, Cr은 1.6% 이상 2.6% 이하로 한다. 바람직하게는, Cr은 1.6% 이상 2.4% 이하이다.Cr is a necessary component to ensure sufficient hardenability. If Cr is less than 1.6%, sufficient hardenability cannot be obtained. On the other hand, if more than 2.6% of Cr is added, excessive M 23 C 6 carbides mainly composed of Cr and Fe are formed during quenching and tempering, and the high temperature strength, softening resistance, and toughness are reduced. Accordingly, Cr is set to be 1.6% or more and 2.6% or less. Preferably, Cr is 1.6% or more and 2.4% or less.

Mo: 0.3% 이상 2.0% 이하Mo: 0.3% or more and 2.0% or less

Mo는, 담금질성, 2차 경화 및 고온 강도에 기여하는 석출 탄화물을 얻기 위해 유용한 성분이다. Mo가 0.3% 미만이면, 충분한 효과가 얻어지지 않는다. Mo가 2.0%보다 많으면, 과잉으로 첨가해도 효과가 포화할 뿐만아니라, 탄화물이 조대 응집함으로써 인성을 저하시킨다. 또한, 비용이 높아진다. 이에, Mo는 0.3% 이상 2.0% 이하로 한다. 바람직하게는, Mo는 0.3% 이상 1.7% 이하이다.Mo is a useful ingredient for obtaining precipitated carbides that contribute to hardenability, secondary hardening, and high temperature strength. If Mo is less than 0.3%, sufficient effect is not obtained. If Mo is more than 2.0%, not only is the effect saturated even if added in excess, but also coarse agglomeration of carbides causes a decrease in toughness. Additionally, costs increase. Accordingly, Mo is set to be 0.3% or more and 2.0% or less. Preferably, Mo is 0.3% or more and 1.7% or less.

V: 0.05% 이상 0.80% 이하V: 0.05% or more and 0.80% or less

V는, 템퍼링 시 또는 열간 공구강으로서 고온 사용중에, 미세하며 경질의 탄화물 및 미세하며 경질의 탄질화물을 석출하고, 강도 및 내마모성에 기여하는 성분이다. V가 0.05%보다 적으면, 이들 효과가 충분히는 얻어지지 않는다. V가 0.80%보다 많으면, 응고 시에 조대한 탄화물 및 탄질화물이 정출(晶出)하고, 인성을 저해한다. 이에, V는 0.05% 이상 0.80% 이하로 한다. 바람직하게는, V는 0.05% 이상 0.20% 이하이다.V is a component that precipitates fine, hard carbides and fine, hard carbonitrides during tempering or during high-temperature use as hot-worked tool steel, contributing to strength and wear resistance. If V is less than 0.05%, these effects are not sufficiently obtained. If V is more than 0.80%, coarse carbides and carbonitrides crystallize during solidification, impairing toughness. Accordingly, V is set to be 0.05% or more and 0.80% or less. Preferably, V is 0.05% or more and 0.20% or less.

값 A: 27.4 이상 29.3 이하Value A: 27.4 or higher and 29.3 or lower

사용 전의 열간 공구강은, 값 A가 27.4 이상 29.3 이하가 되도록 담금질 및 템퍼링된 상태다.The hot tool steel before use is quenched and tempered so that the value A is 27.4 or more and 29.3 or less.

값 A는, 하기 식 (A)에 기초하여 산출된다.The value A is calculated based on the following formula (A).

값 A= ([T]+273)(log10[t]+24)/1000 …(A)Value A= ([T]+273)(log 10 [t]+24)/1000 … (A)

식 (A)에 있어서, [T]는 담금질 온도(℃)를 나타내고, [t]는 담금질 온도 유지 시간(h)을 나타낸다.In formula (A), [T] represents the quenching temperature (°C), and [t] represents the quenching temperature holding time (h).

즉, 값 A를 구할 때, 식 (A) 중의 [T]에는 담금질 온도(℃)의 수치를 대입하고, 식 (A) 중의 [t]에는 담금질 온도 유지 시간(h)의 수치를 대입한다.That is, when calculating the value A, the value of the quenching temperature (°C) is substituted for [T] in equation (A), and the value of the quenching temperature holding time (h) is substituted for [t] in equation (A).

값 A는, 담금질 온도 및 유지 시간을 규정함으로써, 탄화물의 고용성을 확보하기 위한 지표이다. 값 A가 27.4 미만으로 되면, 본 발명의 성분에서의 강의 담금질에 의한 탄화물의 고용이 불충분하게 되므로, 열간 공구로서 고온 사용할 때의 인성 및 고온 강도가 부족하다. 한편, 값 A가 29.3을 초과하면, 구 오스테나이트 결정 입자의 조대화에 의해 인성이 저하된다. 이에, 값 A를 27.4 이상 29.3 이하로 한다.The value A is an index for ensuring the solid solubility of carbide by specifying the quenching temperature and holding time. If the value A is less than 27.4, the solid solution of carbide by quenching of the steel in the component of the present invention becomes insufficient, and therefore the toughness and high temperature strength when used at high temperature as a hot tool are insufficient. On the other hand, when the value A exceeds 29.3, the toughness decreases due to coarsening of the prior austenite crystal grains. Therefore, the value A is set to 27.4 or more and 29.3 or less.

10000㎛2당의 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물의 개수: 150개 이하Number of carbides with a diameter of 1㎛ or more equivalent to a 10000㎛ 2 sugar circle: 150 or less

사용 전의 열간 공구강에 있어서, 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물이 지나치게 많으면, 매트릭스 중의 탄소량이 부족하고, 열간 공구강으로서 고온 사용중에 석출하는 탄화물(예를 들면, MC계 탄화물, M2C계 탄화물 등) 및 탄질화물의 양이 감소한다. 탄화물(예를 들면, MC계 탄화물, M2C계 탄화물 등) 및 탄질화물은, 열간 공구강으로서 고온 사용중에 석출함으로써 고온 강도 향상에 기여하고 있으므로, 이들이 감소하게 되면, 충분한 고온 강도가 얻어지지 않게 된다. 또한, 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물이 지나치게 많으면 응력이 집중하고, 균열의 기점 및 전파 경로로서 작용하므로, 인성을 저해하게 된다. 이에, 사용 전의 열간 공구강에 있어서, 10000㎛2당의 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물의 개수를 150개 이하로 한다.In hot-worked tool steel before use, if there are too many carbides with an equivalent circle diameter of 1 μm or more, the amount of carbon in the matrix is insufficient, and carbides that precipitate during high-temperature use as hot-worked tool steel (e.g., MC-based carbides, M 2 C-based carbides, etc.) and the amount of carbonitride decreases. Carbides (e.g., MC-based carbides, M 2 C-based carbides, etc.) and carbonitrides contribute to improving high-temperature strength by precipitating during high-temperature use as hot-worked tool steel. Therefore, if they decrease, sufficient high-temperature strength may not be obtained. do. Additionally, if there is too much carbide with an equivalent circle diameter of 1 μm or more, stress is concentrated and acts as the origin and propagation path of cracks, thereby impairing toughness. Accordingly, in hot-worked tool steel before use, the number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 µm or more per 10000 µm 2 is set to 150 or less.

10,000㎛2당의 원 상당 직경 1㎛ 이상의 크기의 탄화물의 개수는, 실시예에 기재된 바와 같이, 담금질 및 템퍼링 후의 강재를 사용하여 계측된다. 계측되는 탄화물은, 예를 들면, MC계 탄화물, M2C계 탄화물, M3C계 탄화물, M7C3계 탄화물, M23C6계 탄화물 등이다. 그리고, M은, 금속 원소를 나타낸다.The number of carbides with a size of 1 μm or more in circle equivalent diameter per 10,000 μm 2 is measured using steel materials after quenching and tempering, as described in the examples. The carbides to be measured include, for example, MC-based carbides, M 2 C-based carbides, M 3 C-based carbides, M 7 C 3 -based carbides, and M 23 C 6 -based carbides. And, M represents a metal element.

10000㎛2당의 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물의 개수의 계측은, 실시예에 기재된 방법을 따라서 행해진다.The number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 µm or more per 10,000 µm 2 was measured according to the method described in the Examples.

사용 전의 열간 공구강은, 하기 식 (1)∼(4):The hot tool steel before use has the following formulas (1) to (4):

([C]max-[C]min)/[C]≤1.0 …(1)([C] max -[C] min )/[C]≤1.0 … (One)

([Cr]max-[Cr]min)/[Cr]≤0.5 …(2)([Cr] max -[Cr] min )/[Cr]≤0.5 … (2)

([Mo]max-[Mo]min)/[Mo]≤1.5 …(3)([Mo] max -[Mo] min )/[Mo]≤1.5 … (3)

([V]max-[V]min)/[V]≤1.5 …(4)([V] max -[V] min )/[V]≤1.5 … (4)

를 만족하는 것이 바람직하다.It is desirable to satisfy.

식 (1)∼(4)에 있어서, [C]max 및 [C]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 C의 최고 농도(질량%) 및 최저 농도(질량%)를 나타내고, [Cr]max 및 [Cr]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 Cr의 최고 농도(질량%) 및 최저 농도(질량%)를 나타내고, [Mo]max 및 [Mo]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 Mo의 최고 농도(질량%) 및 최저 농도(질량%)를 나타내고, [V]max 및 [V]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 V의 최고 농도(질량%) 및 최저 농도(질량%)를 나타내고, [C]는, 적외선흡수법에 의한 열간 공구강의 조성 분석으로 결정된 C의 함유율(질량%)을 나타내고, [Cr], [Mo] 및 [V]는, 각각, 형광X선분석법에 의한 열간 공구강의 조성 분석으로 결정된 Cr, Mo 및 V의 함유율(질량%)을 나타낸다.In equations (1) to (4), [C] max and [C] min are the highest concentration (mass%) and lowest concentration (% by mass) of C determined by concentration mapping of hot-worked tool steel by the electronic probe microanalysis method, respectively. mass %), and [Cr] max and [Cr] min represent the highest concentration (mass %) and lowest concentration (mass %) of Cr determined by concentration mapping of hot-worked tool steel by the electronic probe microanalysis method, respectively. , [Mo] max and [Mo] min represent the highest concentration (% by mass) and lowest concentration (% by mass) of Mo determined by concentration mapping of hot tool steel by the electronic probe microanalysis method, respectively, and [V] max and [V] min , respectively, represent the highest concentration (mass %) and lowest concentration (mass %) of V determined by concentration mapping of hot tool steel by the electronic probe microanalysis method, and [C] is the infrared absorption method. represents the content of C (mass %) determined by composition analysis of hot tool steel using X-ray fluorescence analysis, and [Cr], [Mo] and [V] are Cr, Mo and Indicates the content of V (mass%).

합금 원소 X(X=C, Cr, Mo, V)에 대하여, ([X]max-[X]min)/[X]의 값은, 각 합금 원소의 내부 편석에 의한 성분의 불균일의 지표이다. 본 명세서에 있어서, ([X]max-[X]min)/[X]의 값을 「합금 원소 X의 성분 변동의 폭」이라고 하는 경우가 있다. 각 합금 원소의 내부 편석에 의한 성분의 불균일이 크면(즉, ([X]max-[X]min)/[X]의 값이 크면), 탄화물 및 탄질화물의 분포차 및 변형능차가 커지므로, 인성을 저하시키게 된다. 이에, C, Cr, Mo 및 V에 대한 성분 변동의 폭에 대하여 규제하는 것이 바람직하다. 즉, 사용 전의 열간 공구강은, 식 (1)∼(4)를 모두 만족하는 것이 바람직하다.For alloy element X (X=C, Cr, Mo , V ), the value of ([ . In this specification , the value of ( [ When the non-uniformity of components due to internal segregation of each alloy element is large (i.e., when the value of ([X] max -[X] min )/[ It reduces toughness. Accordingly, it is desirable to regulate the width of component variation for C, Cr, Mo, and V. In other words, it is desirable that the hot tool steel before use satisfies all of equations (1) to (4).

([X]max-[X]min)/[X]의 값은, 실시예에 기재된 바와 같이, 담금질 및 템퍼링 후의 강재를 사용하여 구해진다. 강재의 L면(강판의 압연 방향 및 판 두께 방향에 대하여 평행한 면, 소위 길이 단면)을 경면(鏡面) 연마한 후, 전자프로브마이크로애널리시스법(Electron Prove Micro Analysis: EPMA)을 사용하여, 0.5mm×0.5mm의 범위에서의 합금 원소 X(X=C, Cr, Mo, V)의 농도 맵핑을 행하고, 상기 농도 맵핑으로 결정된 금속 원소 X의 최고 농도(질량%) 및 최저 농도(질량%)를 각각 [X]max 및 [X]min으로 한다. 적외선흡수법에 의한 강재의 조성 분석(C의 함유율의 분석) 및 형광X선분석법에 의한 강재의 조성 분석(Cr, Mo 및 V의 함유율의 분석)을 행하고, 적외선흡수법으로 결정된 C의 함유율(질량%)을 [C]로 하고, 형광X선분석법으로 결정된 Cr, Mo 및 V의 함유율(질량%)을 각각 [Cr], [Mo] 및 [V]로 한다. 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 농도 맵핑, 적외선흡수법 및 형광X선분석법에 의한 조성 분석은, 실시예에 기재된 방법을 따라서 행해진다.The value of ([X] max -[X] min )/[X] is obtained using steel after quenching and tempering, as described in the examples. After mirror polishing the L-side of the steel (a surface parallel to the rolling direction and thickness direction of the steel sheet, the so-called longitudinal cross-section), using Electron Prove Micro Analysis (EPMA), 0.5 Concentration mapping of alloy element Let be [X] max and [X] min , respectively. Composition analysis of the steel material (analysis of the content of C) by the infrared absorption method and composition analysis of the steel material (analysis of the content of Cr, Mo, and V) by the fluorescent X-ray analysis method were performed, and the content of C determined by the infrared absorption method ( mass%) is set to [C], and the content rates (mass%) of Cr, Mo, and V determined by fluorescence X-ray analysis are set to [Cr], [Mo], and [V], respectively. Concentration mapping by electronic probe microanalysis, composition analysis by infrared absorption and X-ray fluorescence analysis were performed according to the methods described in the examples.

1225℃∼1300℃의 범위에서, 강괴(鋼塊) 중심부를 10∼40시간 균열(均熱) 유지하는 소킹 처리의 적용은, 성분 변동의 값을 효과적으로 작게 하는 것을 가능하게 한다.In the range of 1225°C to 1300°C, application of a soaking treatment that keeps the center of the steel ingot cracked for 10 to 40 hours makes it possible to effectively reduce the value of component variation.

[실시예][Example]

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples and comparative examples.

발명예 No. 1∼28 및 비교예 No. 29∼40은, 각각, 표 1에 기재된 화학 성분과 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강이다. 각각의 강 100kg을 진공유도 용해로(VIM)에서 용제(溶製)하고, 잉곳으로 조괴(造塊)했다. 발명강 No. 1∼20에 대해서는 상기 조건으로 소킹 처리(즉, 1225℃∼1300℃의 범위에서, 강괴 중심부를 10∼40시간 균열 유지하는 소킹 처리)을 행하였다. 그 후, 이 잉곳을 1220℃로 가열하여, 15mm×15mm의 각재로 단신(鍛伸)했다. 벌크의 각 강의 성분 조성은, 적외선흡수법(C의 함유율의 분석) 및 형광X선분석법(C 이외의 합금 원소의 함유율의 분석)에 의해 확인했다. 적외선흡수법 및 형광X선분석법은, 후술하는 바와 같이 행하였다.Invention Example No. 1 to 28 and Comparative Example No. 29 to 40 are steels composed of the chemical components shown in Table 1, the balance Fe, and inevitable impurities. 100 kg of each steel was melted in a vacuum induction melting furnace (VIM) and formed into ingots. Invention River No. For items 1 to 20, soaking treatment was performed under the above conditions (i.e., soaking treatment in which the center of the steel ingot was soaked for 10 to 40 hours in the range of 1225°C to 1300°C). After that, this ingot was heated to 1220°C and shortened into a 15 mm x 15 mm square lumber. The component composition of each bulk steel was confirmed by an infrared absorption method (analysis of the content of C) and a fluorescence X-ray analysis method (analysis of the content of alloy elements other than C). Infrared absorption and X-ray fluorescence analysis were performed as described later.

그 후, 850∼960℃로 가열하고, 각종 시간(30분∼3시간) 유지함으로써, 오스테나이트 조직을 얻었다. 다음으로, 오일 냉각하는 담금질을 실시하고, 500∼700℃로 더욱 가열한 후, 공냉의 템퍼링을 2회 실시하고, 39∼41HRC로 조질(調質)했다. 또한 기계 가공에 의해 공시재(供試材)를 얻었다.After that, the austenite structure was obtained by heating to 850 to 960°C and maintaining it for various times (30 minutes to 3 hours). Next, quenching with oil cooling was performed, and after further heating to 500 to 700°C, air cooling tempering was performed twice and tempering was performed to 39 to 41 HRC. Additionally, test materials were obtained through mechanical processing.

그리고, 표 1에 있어서, 각 강의 잔부는, Fe 및 불가피한 불순물이다.In Table 1, the remainder of each steel is Fe and inevitable impurities.

(값 A의 산출)(Calculation of value A)

하기 식 (A):Equation (A):

값 A= ([T]+273)(log10[t]+24)/1000 …(A)Value A= ([T]+273)(log 10 [t]+24)/1000 … (A)

[식 중, [T]는 담금질 온도(℃)를 나타내고, [t]는 담금질 온도 유지 시간(h)을 나타냄][Wherein, [T] represents the quenching temperature (℃), and [t] represents the quenching temperature maintenance time (h)]

에 기초하여, 각 강의 값 A를 산출했다. 각 강의 담금질 온도(℃), 유지 시간(h) 및 값 A를 표 2에 나타내었다.Based on this, the value A for each steel was calculated. The quenching temperature (℃), holding time (h), and value A of each steel are shown in Table 2.

(탄화물의 양의 측정)(Measurement of the amount of carbide)

각 공시재의 중심을 버프 연마에 의해 경면 연마한 후, 피크르산 알코올 용액으로 매트릭스를 부식시키고, 옅은 회색 또는 백색의 탄화물이 많이 관찰되는 개소를 30시야 선택하고, 전자현미경에 의해 10,000배로 관찰되는 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물 개수를 화상분석에 의해 계측했다. 10,000㎛2당의 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물 개수가 150개 이하로 된 것을 「A」로 하고, 이보다 개수가 많은 것을 「C」로 했다. 탄화물의 양의 측정 결과를 표 2에 나타내었다.After mirror-polishing the center of each specimen by buffing, the matrix was corroded with a picric acid alcohol solution, and an area where a lot of light gray or white carbide was observed was selected at 30 views, and the circle equivalent was observed at 10,000 times with an electron microscope. The number of carbides with a diameter of 1 μm or more was measured by image analysis. The number of carbides with a circle equivalent diameter of 1 μm or more per 10,000 μm 2 was set to 150 or less as “A,” and the number larger than this was set to “C.” The measurement results of the amount of carbide are shown in Table 2.

(성분 변동의 폭의 평가)(Evaluation of the width of component variation)

각 공시재에 대하여, 그 L면(강판의 압연 방향 및 판 두께 방향에 대하여 평행한 면, 소위 길이 단면)을 경면 연마한 후, 전자프로브마이크로애널리시스법(Electron Prove Micro Analysis: EPMA)을 사용하여, 0.5mm×0.5mm의 범위에서의 합금 원소 X(X=C, Cr, Mo, V)의 농도 맵핑을 행하였다.For each specimen, the L-surface (a plane parallel to the rolling direction and thickness direction of the steel sheet, the so-called longitudinal cross-section) was mirror-polished and then used Electron Prove Micro Analysis (EPMA). , concentration mapping of alloy element X (X=C, Cr, Mo, V) in the range of 0.5 mm

EPMA는, 이하의 조건으로 행하였다.EPMA was performed under the following conditions.

분석 장치: 주식회사 시마즈제작소(島津製作所) 제조, EPMA1600Analysis device: EPMA1600, manufactured by Shimadzu Manufacturing Co., Ltd.

가속 전압: 15kVAcceleration Voltage: 15kV

빔 직경: 2㎛Beam diameter: 2㎛

조사(照射)전류: 0.1μAIrradiation current: 0.1μA

스캔 모드: 스테이지 스캔Scan Mode: Stage Scan

스텝 사이즈(1회의 측정 면적): 2.5㎛×2.5㎛Step size (area of one measurement): 2.5㎛×2.5㎛

스텝수(측정 개소의 수): 200×200Number of steps (number of measurement points): 200×200

측정 시간(1 스텝): 50msMeasurement time (1 step): 50 ms

분광 결정: C LS12LSpectroscopic determination: C LS12L

Mo PET Mo PET

Cr, V LIF Cr, V LIF

각 공시재에 대하여, 적외선흡수법에 의한 조성 분석(C의 함유율의 분석) 및 형광X선분석법에 의한 조성 분석(Cr, Mo 및 V의 함유율의 분석)을 행하였다.For each test material, composition analysis (analysis of C content) by infrared absorption method and composition analysis (analysis of Cr, Mo, and V content) by fluorescence X-ray analysis were performed.

적외선흡수법에 의한 조성 분석은, 호리바제작소(堀場製作所)에서 제조한 탄소유황분석장치 EMIA-Expert를 사용하여, JIS Z 2615:2015 「금속 재료의 탄소정량법 통칙」의 「적외선흡수법」에 기초하여 행하였다.Composition analysis by infrared absorption method was based on the "infrared absorption method" of JIS Z 2615:2015 "General rules for carbon determination of metallic materials" using a carbon sulfur analysis device EMIA-Expert manufactured by Horiba Works. And he did it.

형광X선분석법(XRF)에 의한 조성 분석은, 시마즈제작소(島津製作所)에서 제조한 MXF-2400을 사용하여, JIS G 1256:2013 「철 및 강-형광X선분석방법」에 기초하여 행하였다.Composition analysis by X-ray fluorescence analysis (XRF) was performed based on JIS G 1256:2013 "Iron and steel - X-ray fluorescence analysis method" using MXF-2400 manufactured by Shimadzu Seisakusho. .

농도 맵핑으로 결정된 합금 원소 X의 최고 농도(질량%) 및 최저 농도(질량%)를 각각 [X]max 및 [X]min으로 하고, 적외선흡수법으로 결정된 C의 함유율(질량%)을 [C]로 하고, 형광X선분석법으로 결정된 Cr, Mo 및 V의 함유율(질량%)을 각각 [Cr], [Mo] 및 [V]로 하고, ([X]max-[X]min)/[X]의 값을 성분 변동의 폭으로서 산출했다. 성분 변동의 폭의 평가 결과를 표 3A∼표 3D에 나타낸다.The highest concentration (mass%) and lowest concentration (mass % ) of alloy element ], and the content rates (mass %) of Cr, Mo, and V determined by fluorescence X-ray analysis are [Cr], [Mo], and [V], respectively, ([X] max -[X] min )/[ The value of [X] was calculated as the width of component variation. The evaluation results of the width of component variation are shown in Tables 3A to 3D.

C, Cr, Mo 및 V의 모든 합금 원소에 있어서, ([X]max-[X]min)/[X]의 값이 규정 요건을 충족시키는 경우에는, 성분 변동의 폭의 규정 요건을 만족하는 우수한 것으로서 「A」로 평가하고, 1성분이라도 변동폭이 크고, 규정 요건을 만족하지 않은 것은 뒤떨어지는 것으로서 「C」로서 평가했다. 성분 변동의 폭의 평가 결과를 표 2에 나타내었다.For all alloying elements of C, Cr, Mo and V, if the value of ([X] max -[X] min )/[X] satisfies the regulatory requirements, Those that were excellent were evaluated as “A”, and those that had a large fluctuation range even for one component and did not satisfy the regulatory requirements were evaluated as “C” as inferior. The evaluation results of the width of component variation are shown in Table 2.

C, Cr, Mo 및 V의 규정 요건은, 하기와 같다.The regulatory requirements for C, Cr, Mo, and V are as follows.

([C]max-[C]min)/[C]≤1.0([C] max -[C] min )/[C]≤1.0

([Cr]max-[Cr]min)/[Cr]≤0.5([Cr] max -[Cr] min )/[Cr]≤0.5

([Mo]max-[Mo]min)/[Mo]≤1.5([Mo] max -[Mo] min )/[Mo]≤1.5

([V]max-[V]min)/[V]≤1.5([V] max -[V] min )/[V]≤1.5

(고온 강도의 평가)(Evaluation of high temperature strength)

각 공시재의 HRC 경도를 측정한 후, 또한 600℃로 100시간 유지 후, 공냉하고, 실온에서의 HRC 경도를 측정하여, 초기 경도로부터의 감소값을 가지고 고온 강도를 평가했다. 감소값이 14HRC 이하로 된 것을 「A」로 하고, 감소값이 이보다 큰 것을 「C」로 했다. 고온 강도의 평가 결과를 표 2에 나타내었다.After measuring the HRC hardness of each specimen, it was further maintained at 600°C for 100 hours, cooled in air, and the HRC hardness at room temperature was measured, and the high-temperature strength was evaluated based on the decrease from the initial hardness. Those with a reduction value of 14 HRC or less were designated as “A”, and those with a reduction value greater than this were designated as “C”. The evaluation results of high temperature strength are shown in Table 2.

(인성의 평가)(Evaluation of personality)

각 공시재로부터, JIS 규정(JIS Z2242)의 3호 10mm×10mm, 길이 55mm로 이루어지는 U노치의 시험편을 형성하고, 시험편에 대하여, 경도가 39∼41HRC로 되도록 담금질 및 템퍼링을 실시하고, 상온(常溫)에서 샤르피충격시험을 행함으로써 인성을 평가했다. 충격값 70J/cm2 이상이 된 것을 「A」, 특히 85J/cm2 이상을 「A」로 하고, 70J/cm2 미만인 것을 「C」로 했다. 인성의 평가 결과를 표 2에 나타내었다.From each test material, a U-notched test piece made of No. 3 10 mm Toughness was evaluated by performing a Charpy impact test in a laboratory. Those with an impact value of 70 J/cm 2 or more were designated as “A”, those with an impact value of 85 J/cm 2 or more were designated as “A + ”, and those with an impact value of less than 70 J/cm 2 were designated as “C”. The results of the toughness evaluation are shown in Table 2.

[표 1] 발명예(No. 1∼28) 및 비교예(No. 29∼40)[Table 1] Invention examples (No. 1 to 28) and comparative examples (No. 29 to 40)

[표 2] 발명예(No. 1∼28) 및 비교예(No. 29∼40)[Table 2] Invention Examples (No. 1 to 28) and Comparative Examples (No. 29 to 40)

[표 3A] 발명예(No. 1∼28) 및 비교예(No. 29∼40)[Table 3A] Invention Examples (No. 1 to 28) and Comparative Examples (No. 29 to 40)

[표 3B] 발명예(No. 1∼28) 및 비교예(No. 29∼40)[Table 3B] Invention Examples (No. 1 to 28) and Comparative Examples (No. 29 to 40)

[표 3C] 발명예(No. 1∼28) 및 비교예(No. 29∼40)[Table 3C] Invention Examples (No. 1 to 28) and Comparative Examples (No. 29 to 40)

[표 3D] 발명예(No. 1∼28) 및 비교예(No. 29∼40)[Table 3D] Invention Examples (No. 1 to 28) and Comparative Examples (No. 29 to 40)

발명예 No. 1∼28은, 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 모두 화학 성분의 규정 범위 내이며, 식 (A)의 값을 만족하고 있고, 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물 개수도 적은 것으로 되었다. 이에 따라, 샤르피충격시험에서의 충격값은 70J/cm2 이상을 나타내고, 인성은 A 평가이며, 초기 경도로부터의 감소폭도 14HRC 이내이며 고온 강도(연화 저항성)도 A의 평가이며, 우수한 고온 강도 및 인성을 겸비한 열간 공구강이 얻어졌다.Invention Example No. As shown in Tables 1 and 2, 1 to 28 are all within the specified range of chemical components and satisfy the value of formula (A), and the number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 μm or more is also small. Accordingly, the impact value in the Charpy impact test is more than 70J/cm 2 , the toughness is rated A, the reduction from initial hardness is within 14HRC, and the high temperature strength (softening resistance) is also rated A, and has excellent high temperature strength and A hot-worked tool steel with toughness was obtained.

비교예 No. 29는, C량이 적기 때문에, 고온 강도가 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. 29 had a low high-temperature strength because the amount of C was small.

비교예 No. 30은, C량이 많고, 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물 개수가 많고, 성분 변동의 폭이 크기 때문에, 인성 및 고온 강도가 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. In 30, the amount of C is large, the number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 μm or more is large, and the range of compositional variation is large, so the toughness and high temperature strength are low.

비교예 No. 31은, Si량이 많고, 인성이 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. 31 had a large amount of Si and low toughness.

비교예 No. 32는, Ni량이 적고, 인성이 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. 32 had a small amount of Ni and low toughness.

비교예 No. 33은, Cr량이 많고, 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물 개수가 많고, 성분 변동의 폭이 크기 때문에, 인성 및 고온 강도가 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. In No. 33, the amount of Cr was large, the number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 μm or more was large, and the range of compositional variation was large, so the toughness and high-temperature strength were low.

비교예 No. 34는, Mo량이 적고, 고온 강도가 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. 34 had a small amount of Mo and low high temperature strength.

비교예 No. 35는, Mo량이 많고, 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물 개수가 많고, 성분 변동의 폭이 크기 때문에, 인성 및 고온 강도가 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. In 35, the amount of Mo was large, the number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 μm or more was large, and the range of compositional variation was large, so the toughness and high temperature strength were low.

비교예 No. 36은, V량이 적고, 고온 강도가 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. 36 had a small V amount and low high-temperature strength.

비교예 No. 37은, V량이 많고, 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물 개수가 많고, 성분 변동의 폭이 크기 때문에, 인성이 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. In No. 37, the V amount was large, the number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 μm or more was large, and the range of component variation was large, so the toughness was low.

비교예 No. 38은, 식 (A)의 값이 작고, 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물 개수가 많기 때문에, 인성 및 고온 강도가 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. In 38, the value of formula (A) is small and the number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 μm or more is large, so the toughness and high temperature strength are low.

비교예 No. 39는, 식 (A)의 값이 크고, 인성이 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. 39, the value of formula (A) was large and the toughness was low.

비교예 No. 40은, 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물 개수가 많고, 인성 및 고온 강도가 낮은 것으로 되었다.Comparative Example No. 40 had a large number of carbides with an equivalent circle diameter of 1 μm or more, and the toughness and high-temperature strength were low.

Claims (2)

질량%로,
C: 0.20% 이상 0.60% 이하,
Si: 0.10% 이상 0.30% 미만,
Mn: 0.50% 이상 2.00% 이하,
Ni: 0.50% 이상 2.50% 이하,
Cr: 1.6% 이상 2.6% 이하,
Mo: 0.3% 이상 2.0% 이하,
V: 0.05% 이상 0.80% 이하, 및
잔부: Fe 및 불가피한 불순물
로 이루어지는 열간(熱間) 공구강으로서,
상기 열간 공구강이, 하기 식 (A):
값 A=([T]+273)(log10[t] +24)/1000 …(A)
[식 중, [T]는 담금질 온도(℃)를 나타내고, [t]는 담금질 온도 유지 시간(h)을 나타냄]
에 기초하여 산출되는 값 A가 27.4 이상 29.3 이하로 되도록 담금질 및 템퍼링된 상태이며,
사용 전의 열간 공구강에서의 10000㎛2당의 원 상당 직경 1㎛ 이상의 탄화물의 개수가 150개 이하인, 열간 공구강.
By mass%,
C: 0.20% or more and 0.60% or less,
Si: 0.10% or more and less than 0.30%,
Mn: 0.50% or more and 2.00% or less,
Ni: 0.50% or more and 2.50% or less,
Cr: 1.6% or more and 2.6% or less;
Mo: 0.3% or more and 2.0% or less,
V: 0.05% or more and 0.80% or less, and
Residue: Fe and inevitable impurities
As a hot tool steel made of,
The hot tool steel, formula (A) below:
Value A=([T]+273)(log 10 [t]+24)/1000... (A)
[Wherein, [T] represents the quenching temperature (℃), and [t] represents the quenching temperature maintenance time (h)]
It is quenched and tempered so that the value A calculated based on is 27.4 or more and 29.3 or less,
Hot-worked tool steel in which the number of carbides with a circle equivalent diameter of 1 μm or more per 10,000 μm 2 in the hot-worked tool steel before use is 150 or less.
제1항에 있어서,
열간 공구강이, 하기 식 (1)∼(4):
([C]max-[C]min)/[C]≤1.0 …(1)
([Cr]max-[Cr]min)/[Cr]≤0.5 …(2)
([Mo]max-[Mo]min)/[Mo]≤1.5 …(3)
([V]max-[V]min)/[V]≤1.5 …(4)
[상기 식 중, [C]max 및 [C]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 C의 최고 농도 및 최저 농도를 나타내고, [Cr]max 및 [Cr]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 Cr의 최고 농도 및 최저 농도를 나타내고, [Mo]max 및 [Mo]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 Mo의 최고 농도 및 최저 농도를 나타내고, [V]max 및 [V]min은, 각각, 전자프로브마이크로애널리시스법에 의한 열간 공구강의 농도 맵핑으로 결정된 V의 최고 농도 및 최저 농도를 나타내고, [C]는, 적외선흡수법에 의한 열간 공구강의 조성 분석으로 결정된 C의 함유율을 나타내고, [Cr], [Mo] 및 [V]는, 각각, 형광X선분석법에 의한 열간 공구강의 조성 분석으로 결정된 Cr, Mo 및 V의 함유율을 나타냄]
를 만족하는, 열간 공구강.
According to paragraph 1,
Hot tool steel, following formulas (1) to (4):
([C] max -[C] min )/[C]≤1.0 … (One)
([Cr] max -[Cr] min )/[Cr]≤0.5 … (2)
([Mo] max -[Mo] min )/[Mo]≤1.5 … (3)
([V] max -[V] min )/[V]≤1.5 … (4)
[In the above formula, [C] max and [C] min represent the highest and lowest concentrations of C determined by concentration mapping of hot tool steel by the electronic probe microanalysis method, respectively, and [Cr] max and [Cr] min represents the highest and lowest concentrations of Cr determined by concentration mapping of hot tool steel by the electronic probe microanalysis method, respectively, and [Mo] max and [Mo] min represent the highest and lowest concentrations of Cr determined by concentration mapping of hot tool steel by the electronic probe microanalysis method, respectively. Represents the highest and lowest concentrations of Mo determined by concentration mapping of tool steel, and [V] max and [V] min are, respectively, the highest and lowest concentrations of V determined by concentration mapping of hot tool steel by the electronic probe microanalysis method. , [C] represents the content of C determined by composition analysis of the hot tool steel by infrared absorption method, and [Cr], [Mo], and [V] represent the content of C determined by composition analysis of the hot tool steel by the infrared absorption method, respectively, Indicates the content of Cr, Mo and V determined by composition analysis]
Hot-worked tool steel that satisfies the .
KR1020247004389A 2021-07-27 2022-07-26 Hot-worked tool steel with excellent high-temperature strength and toughness KR20240041334A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021122796A JP7220750B1 (en) 2021-07-27 2021-07-27 Hot work tool steel with excellent high-temperature strength and toughness
JPJP-P-2021-122796 2021-07-27
PCT/JP2022/028733 WO2023008413A1 (en) 2021-07-27 2022-07-26 Hot work tool steel having excellent high-temperature strength and toughness

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240041334A true KR20240041334A (en) 2024-03-29

Family

ID=85087657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247004389A KR20240041334A (en) 2021-07-27 2022-07-26 Hot-worked tool steel with excellent high-temperature strength and toughness

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP7220750B1 (en)
KR (1) KR20240041334A (en)
CN (1) CN117561345A (en)
TW (1) TW202321480A (en)
WO (1) WO2023008413A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11106868A (en) 1998-07-24 1999-04-20 Hitachi Metals Ltd Tool steel for hot working
JP2019019374A (en) 2017-07-15 2019-02-07 山陽特殊製鋼株式会社 Hot tool steel excellent in hardening property and toughness

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013213255A (en) 2012-04-02 2013-10-17 Sanyo Special Steel Co Ltd Hot working die steel
CN104928586A (en) 2015-06-30 2015-09-23 宝山钢铁股份有限公司 Hot stamping die steel and production method thereof
US11091825B2 (en) 2017-04-19 2021-08-17 Daido Steel Co., Ltd. Prehardened steel material, mold, and mold component
JP6894166B2 (en) 2017-07-20 2021-06-23 山陽特殊製鋼株式会社 Pre-hardened hot tool steel with excellent machinability
JP7149250B2 (en) 2019-11-14 2022-10-06 山陽特殊製鋼株式会社 Hot work tool steel with excellent high temperature strength and toughness

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11106868A (en) 1998-07-24 1999-04-20 Hitachi Metals Ltd Tool steel for hot working
JP2019019374A (en) 2017-07-15 2019-02-07 山陽特殊製鋼株式会社 Hot tool steel excellent in hardening property and toughness

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023024893A (en) 2023-02-20
JP7220750B1 (en) 2023-02-10
WO2023008413A1 (en) 2023-02-02
TW202321480A (en) 2023-06-01
CN117561345A (en) 2024-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3135777B1 (en) Steel for mold and mold
WO2009088027A1 (en) Cold-work die steel and dies for cold pressing
KR20100135205A (en) Hot work tool steel and steel product using the same
JP5929963B2 (en) Hardening method of steel
JP2017155306A (en) Hot tool steel having excellent high temperature strength and toughness
JP7479787B2 (en) Hot work tool steel with excellent thermal conductivity
KR20140110720A (en) Mold steel for die casting and hot stamping having the high thermal conductivity and method thereof
JP2019085633A (en) Hot work tool steel having excellent thermal conductivity
JP7305483B2 (en) Hot work tool steel with excellent toughness
CN109790602B (en) Steel
KR20160041869A (en) Mold steel for die casting and hot stamping having the high thermal conductivity and method thereof
US6841122B2 (en) Hot working die steel excelling in molten corrosion resistance and strength at elevated temperature and member for high temperature use formed of the hot working die steel
JP2012214833A (en) Cold tool steel
JP2020026567A (en) Hot stamp die steel, hot stamp die and method for producing the same
JP2014025103A (en) Hot tool steel
JP2010163648A (en) Cold work die steel and die
JP2005281857A (en) Raw material for nitrided component having excellent broaching workability and method for manufacturing nitrided component using the raw material
JP2005336553A (en) Hot tool steel
CZ20032755A3 (en) Tool steel, process for producing parts of such steel and a steel part obtained in such a manner
JP7149250B2 (en) Hot work tool steel with excellent high temperature strength and toughness
CN112601832B (en) Hot-work tool steel and hot-work tool
KR101007417B1 (en) Hot working die steel for die-casting
KR20240041334A (en) Hot-worked tool steel with excellent high-temperature strength and toughness
JP2018131654A (en) Hot work tool steel having excellent toughness and softening resistance
KR20180070739A (en) Die steel and manufacturing method thereof