JPH0253506B2 - - Google Patents
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- JPH0253506B2 JPH0253506B2 JP503782A JP503782A JPH0253506B2 JP H0253506 B2 JPH0253506 B2 JP H0253506B2 JP 503782 A JP503782 A JP 503782A JP 503782 A JP503782 A JP 503782A JP H0253506 B2 JPH0253506 B2 JP H0253506B2
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Landscapes
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本願発明は性能の良好な熱間工具鋼に関し、さ
らに詳しくは高温での耐摩耗性にとくにすぐれ、
かつ十分な靭性を有し、高温でのクリープラプチ
ヤー特性が著しく良好である熱間工具鋼に関する
ものである。 従来の熱間工具鋼にはJIS SKD61に代表され
る5Cr系熱間工具鋼、AISI H10の3Cr−3Mo系熱
間工具鋼、0.2C−3Ni−3Moに代表される析出硬
化系熱間工具鋼があり、用途に応じて使いわけら
れている。それらを熱処理状態で区分すると、前
２者系の熱間工具鋼は焼なまし状態で金型に粗加
工し、その後焼入れ焼もどしの調質を行つたの
ち、精加工して型打ちに供されるのに対して、後
者の析出硬化系の熱間工具鋼は、あらかじめ調質
した状態で金型加工が行なわれる、いわゆるプレ
ハードン鋼である。 これらの鋼の焼入れは熱間工具鋼として必要な
靭性と耐摩耗性を確保するためにいずれも油冷な
どにより出来るだけ早く冷却するのが一般的であ
り、そのため使用面あるいは性能面でさまざまな
制約があつた。すなわち前２者の熱間工具鋼は必
要な耐摩耗性を確保するためHRC48前後に調質す
るのが一般的であるが、これは切削加工が困難な
硬さであり、面下げ加工のときは、その都度焼な
まし−再調質をしなければならない。また、この
系統の熱間工具鋼は一般に600℃以上の高温焼も
どし処理がされるため高温での軟化が早いことと
靭性も低いためワレのトラブルが生じやすいとい
う欠点がある。 一方、後者の析出硬化系熱間工具鋼は前２者系
の熱間工具鋼の欠点を改善したプレハードン鋼で
あるが、これにも一長一短があり用途が著しく制
限されている。すなわち、その硬化機構はMo2C
などの炭化物の析出によるものであるが、油焼入
れで切削加工可能な硬さHRＣ≦45とするためＣ
添加量は0.2％前後と低く限定される。したがつ
て、熱間工具鋼として必要な強度を確保するため
にMo、Ｖ、Ｗなどの炭化物形成元素を多量に添
加しなければならないし、さらにまた焼もどしは
450℃以下の低温焼もどしに限定されるため熱処
理残留応力が高くて金型加工中ならびに型打初期
にワレが発生しやすいという欠点があつた。 最近の熱間鍛造業界の技術的進歩は著しく、鍛
造作業の自動化、高速化には目ざましいものがあ
り、それにともなつて長寿命が得られ、かつ信頼
性の高い熱間工具鋼のニーズが高まつてきたが、
従来の熱間工具鋼ではこのような新しい情勢に対
処できなくなりつつあり、それらに代る靭性と高
温での耐摩耗性にすぐれ、高寿命が得られる新し
い熱間工具鋼の開発が強く要望されている。 本願発明は上記要求に対処して、靭性と耐摩耗
性という相反する特性をともに改善するには、未
変態の残留オーステナイトを活用するのが最も好
適な手段であるという全く新しい知見に基づいて
本願発明を完成した。 すなわち本願発明は、 (1) 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本
合金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：
0.30〜5.0％の１種以上を含有し、さらにＶ：
0.01〜3.0％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5
％、Zr：0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１
種以上を含有し、残部が実質的にFeからなり、
未変態オーステナイトが体積率で８％以上残留
していることを特徴とする靭性および高温での
クリープラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 (2) 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本
合金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：
0.30〜5.0％の１種以上ならびにＶ：0.01〜3.0
％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5％、Zr：
0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１種以上を
含有し、さらにCu：3.0％以下、Co：0.05〜4.0
％、Ca：0.0005〜0.0100％、Ｂ：0.0005〜0.010
％、希土類元素：0.0005〜0.400％の１種以上
を含有し、残部が実質的にFeからなり、未変
態オーステナイトが体積率で８％以上残留して
いることを特徴とする靭性および高温でのクリ
ープラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 (3) 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本
合金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：
0.30〜5.0％の１種以上を含有し、さらにＶ：
0.01〜3.0％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5
％、Zr：0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１
種以上と、Ｓ：0.03〜0.40％、Se：0.01〜0.40
％、Te：0.01〜0.40％、Bi：0.02〜0.40％、
Pb：0.03〜0.40％の１種以上を含有し、残部が
実質的にFeからなり、未変態オーステナイト
が体積率で８％以上残留していることを特徴と
する靭性および高温でのクリープラプチヤー特
性に優れた熱間工具鋼。 (4) 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本
合金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：
0.30〜5.0％の１種以上ならびにＶ：0.01〜3.0
％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5％、Zr：
0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１種以上を
含有し、さらにCu：3.0％以下、Co：0.05〜4.0
％、Ca：0.0005〜0.0100％、Ｂ：0.0005〜0.010
％、希土類元素：0.0005〜0.400％の１種以上
と、Ｓ：0.03〜0.40％、Se：0.01〜0.40％、
Te：0.01〜0.40％、Bi：0.02〜0.40％、Pb：
0.03〜0.40％の１種以上を含有し、残部が実質
的にFeからなり、未変態オーステナイトが体
積率で８％以上残留していることを特徴とする
靭性および高温でのクリープラプチヤー特性に
優れた熱間工具鋼。 である。 なお、本発明に記載する希土類元素とはＹ、
La、Ce、Ndおよびその他の希土類元素を示すも
のとする。 本願発明は前述したごとく、最近の熱間工具鋼
に対する要求特性の苛酷化に対処して合金設計さ
れたものであり、その特徴とするところは、上述
した成分組成の合金を焼入れする際にその焼入れ
条件を調整して、例えばAC3以上の温度でオース
テナイト化したのち、550℃→150℃間を徐冷焼入
れし、あるいはAC3以上の温度でオーステナイト
化したのち、Ms±150℃の温度で恒温保持して焼
入れし、その後500℃以下の低温焼もどしをして
体積率で８％以上のオーステナイトを残留せし
め、それによつて靭性を付与すると同時に高温で
のクリープラプチヤー特性を著しく向上させ、靭
性と耐摩耗性という相反する特性をともに改善し
た画期的な熱間工具鋼である。 さらにまた本願発明鋼は前記組成範囲内で成分
バランスを適宜選定することにより焼入れ後500
℃以下の焼もどし状態における硬さを調整するこ
とができ、その硬さに応じてプレハードン鋼とし
てもあるいは調質鋼としても使用できる。すなわ
ち、上記硬さがHRＣ≦45の場合にはプレハード
ン鋼として使用でき、HRＣ＞45の場合には調質
鋼として使用できる。後者の場合は特に高寿命を
要求されるときに好適である。最近の金型加工技
術の進歩によつて後者の場合でもプレハードン鋼
として使われるケースが多くなつてきた。 本願発明鋼は靭性と耐摩耗性を兼備したもので
あり、その被削性は一般に悪い。そこでＳ、Se、
Teなどの快削元素を用途に応じて適量添加し、
その被削性を改善することは実用上非常に有益で
ある。 次に本願発明鋼の成分組成範囲の限定理由を以
下にのべる。 Ｃ：0.10〜0.60％ 熱間工具鋼の強度を向上させ、耐摩耗性を付与
する元素であり、熱間工具鋼として必要な強度、
特に高温でのクリープラプチヤー強度と耐摩耗性
を確保するためには0.10％以上含有する必要があ
る。Ｃ量の増加とともに強度は増加し、耐摩耗性
の向上が図られるが、それとともに靭性が劣化す
るため0.60％以下に限定した。 Si：2.0％以下 溶製時の脱酸効果のほか、基地の強化、耐酸化
性の向上に有効な元素であり、積極的に含有する
ことが望ましい。ただし多量に含有すると地キズ
が多くなると同時に被削性、靭性、耐ヒートチエ
ツク性が低下するため2.0％以下に限定した。 Mn：2.0％以下 溶製時の脱酸、脱硫効果のほか焼入性確保のた
めに有効な元素であり積極的に含有することが望
ましい。ただし多量に含有すると被削性が低下す
るので2.0％以下に限定した。 Mo：0.10〜7.0％ Moはベイナイト変態を促進し、本願発明鋼の
特徴である安定な残留オーステナイトを生成させ
る元素であると同時にMo2C炭化物の析出によつ
て高温でのクリープラプチヤー特性を高めるのに
有効な元素である。安定な残留オーステナイトの
生成ならびに熱間工具鋼として必要なクリープラ
プチヤー特性を確保するために少なくとも0.10％
含有しなければならない。ただし多量に含有する
と靭性、被削性が大巾に低下するので7.0％以下
に限定した。 Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：0.30〜5.0％ Ni、Crは本願発明鋼の特徴である安定な残留
オーステナイトを生成させる元素で、いずれかが
含有されていなければならない。そして、焼もど
し後に体積率で８％以上の残留オーステナイトを
生成させるには各々0.30％以上含有していなけれ
ばならない。Cr、Niの含有量が多くなるととも
に安定な残留オーステナイトが増加し、その分解
によつて高温でのクリープラプチヤー特性も向上
し、高温での耐摩耗性が向上するが、Crを2.6％
以上含有させてもその効果は僅少なのでCrは2.6
％未満に限定した。一方、Niの上限は多量に含
有すると高温でのクリープラプチヤー特性は逆に
低下するので5.0％以下に限定した。 Ｖ：0.01〜3.0％、Ｗ：0.01〜7.0％ Ｖ、Ｗは熱間工具鋼として必要な高温でのクリ
ープラプチヤー特性の向上には有効な元素であ
り、それぞれ0.01％以上の含有が望ましい。ただ
し多量に含有すると安定な未溶解炭化物が増加
し、靭性、被削性、耐ヒートチエツク性が著しく
低下するのでＶは3.0％以下、Ｗは7.0以下に限定
した。 Ti：0.001〜0.5％、Zr：0.001〜0.5、Nb：0.001
〜0.5％ Ti、Zr、Nbはいずれも強力な炭化物形成元素
であり、微量の含有で高温でのクリープラプチヤ
ー特性を高め、耐摩耗性を向上させるのに有効な
元素であり、少なくとも0.001％含有することが
望ましい。ただし多量に含有すると未溶解炭化物
が多くなり、靭性に悪影響をおよぼすので0.5％
以下に限定した。 Cu：3.0％以下 Cuは剥離しにくい表面スケールを生成させて、
高温でのクリープラプチヤー特性を高める元素で
あり、目的に応じて適量含有することが望まし
い。しかし多量に含有すると靭性が低下するので
3.0％以下に限定した。 Co：0.05〜4.0％ Coは残留オーステナイトの安定化に有効な元
素であり、また高温における炭化物の凝集を抑制
し、高温でのクリープラプチヤー特性を高める元
素であり0.05％以上の含有が望ましい。 ただし多量に含有すると耐ヒートチエツク性を
劣化し金型の大ワレを促進するので4.0％以下に
限定した。 Ｂ：0.0005〜0.010％ Ｂは焼入性向上に有効な元素であり、クリープ
ラプチヤー特性の向上にも有効な元素であつて、
特に大型材には積極的に添加するのが望ましい。
焼入性向上には少なくとも0.0005％含有する必要
があるが多量に含有すると靭性・耐ヒートチエツ
ク性が低下するので0.010％以下に限定した。 Ca：0.0005〜0.0100％、希土類元素：0.0005〜
0.400％ 上記元素は耐酸化性を高め、剥離しにくいスケ
ールを生成させ高温でのクリープラプチヤー特性
を向上させるのに有効な元素であり目的に応じて
適量含有することが望ましいが、必要以上に含有
すると靭性、耐ヒートチエツク性が低下するの
で、Caは0.0005〜0.0100％、希土類元素の各々は
0.0005〜0.400％の範囲が望ましい。 Ｓ：0.03〜0.40％、Se：0.01〜0.40％、Te：
0.01〜0.40％、Bi：0.02〜0.40％、Pb：0.03〜0.40
％ Ｓ、Se、Te、Bi、Pbはいずれも被削性を向上
させる元素であり、このような効果を得るために
これらの１種以上をＳにあつて0.03％以上、Seに
あつては0.01％以上、Teにあつては0.01％以上、
Biにあつては0.02％以上、Pbにあつては0.03％以
上添加するのもよい。しかし、多量に添加すると
熱間加工性や靭性を害するので、いずれも0.40％
以下にする必要がある。 実施例 第１表に示すごとき成分組成の本願発明鋼およ
び従来から用いられている熱間工具鋼を溶製し、
その特性を調査した。 なお、No.１〜16は本願発明鋼であり、No.17〜19
は比較のため溶製したJIS SKD61、0.2C−3Ni−
3Mo、AISI H10にそれぞれ相当する鋼である。
らに詳しくは高温での耐摩耗性にとくにすぐれ、
かつ十分な靭性を有し、高温でのクリープラプチ
ヤー特性が著しく良好である熱間工具鋼に関する
ものである。 従来の熱間工具鋼にはJIS SKD61に代表され
る5Cr系熱間工具鋼、AISI H10の3Cr−3Mo系熱
間工具鋼、0.2C−3Ni−3Moに代表される析出硬
化系熱間工具鋼があり、用途に応じて使いわけら
れている。それらを熱処理状態で区分すると、前
２者系の熱間工具鋼は焼なまし状態で金型に粗加
工し、その後焼入れ焼もどしの調質を行つたの
ち、精加工して型打ちに供されるのに対して、後
者の析出硬化系の熱間工具鋼は、あらかじめ調質
した状態で金型加工が行なわれる、いわゆるプレ
ハードン鋼である。 これらの鋼の焼入れは熱間工具鋼として必要な
靭性と耐摩耗性を確保するためにいずれも油冷な
どにより出来るだけ早く冷却するのが一般的であ
り、そのため使用面あるいは性能面でさまざまな
制約があつた。すなわち前２者の熱間工具鋼は必
要な耐摩耗性を確保するためHRC48前後に調質す
るのが一般的であるが、これは切削加工が困難な
硬さであり、面下げ加工のときは、その都度焼な
まし−再調質をしなければならない。また、この
系統の熱間工具鋼は一般に600℃以上の高温焼も
どし処理がされるため高温での軟化が早いことと
靭性も低いためワレのトラブルが生じやすいとい
う欠点がある。 一方、後者の析出硬化系熱間工具鋼は前２者系
の熱間工具鋼の欠点を改善したプレハードン鋼で
あるが、これにも一長一短があり用途が著しく制
限されている。すなわち、その硬化機構はMo2C
などの炭化物の析出によるものであるが、油焼入
れで切削加工可能な硬さHRＣ≦45とするためＣ
添加量は0.2％前後と低く限定される。したがつ
て、熱間工具鋼として必要な強度を確保するため
にMo、Ｖ、Ｗなどの炭化物形成元素を多量に添
加しなければならないし、さらにまた焼もどしは
450℃以下の低温焼もどしに限定されるため熱処
理残留応力が高くて金型加工中ならびに型打初期
にワレが発生しやすいという欠点があつた。 最近の熱間鍛造業界の技術的進歩は著しく、鍛
造作業の自動化、高速化には目ざましいものがあ
り、それにともなつて長寿命が得られ、かつ信頼
性の高い熱間工具鋼のニーズが高まつてきたが、
従来の熱間工具鋼ではこのような新しい情勢に対
処できなくなりつつあり、それらに代る靭性と高
温での耐摩耗性にすぐれ、高寿命が得られる新し
い熱間工具鋼の開発が強く要望されている。 本願発明は上記要求に対処して、靭性と耐摩耗
性という相反する特性をともに改善するには、未
変態の残留オーステナイトを活用するのが最も好
適な手段であるという全く新しい知見に基づいて
本願発明を完成した。 すなわち本願発明は、 (1) 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本
合金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：
0.30〜5.0％の１種以上を含有し、さらにＶ：
0.01〜3.0％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5
％、Zr：0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１
種以上を含有し、残部が実質的にFeからなり、
未変態オーステナイトが体積率で８％以上残留
していることを特徴とする靭性および高温での
クリープラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 (2) 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本
合金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：
0.30〜5.0％の１種以上ならびにＶ：0.01〜3.0
％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5％、Zr：
0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１種以上を
含有し、さらにCu：3.0％以下、Co：0.05〜4.0
％、Ca：0.0005〜0.0100％、Ｂ：0.0005〜0.010
％、希土類元素：0.0005〜0.400％の１種以上
を含有し、残部が実質的にFeからなり、未変
態オーステナイトが体積率で８％以上残留して
いることを特徴とする靭性および高温でのクリ
ープラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 (3) 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本
合金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：
0.30〜5.0％の１種以上を含有し、さらにＶ：
0.01〜3.0％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5
％、Zr：0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１
種以上と、Ｓ：0.03〜0.40％、Se：0.01〜0.40
％、Te：0.01〜0.40％、Bi：0.02〜0.40％、
Pb：0.03〜0.40％の１種以上を含有し、残部が
実質的にFeからなり、未変態オーステナイト
が体積率で８％以上残留していることを特徴と
する靭性および高温でのクリープラプチヤー特
性に優れた熱間工具鋼。 (4) 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本
合金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：
0.30〜5.0％の１種以上ならびにＶ：0.01〜3.0
％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5％、Zr：
0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１種以上を
含有し、さらにCu：3.0％以下、Co：0.05〜4.0
％、Ca：0.0005〜0.0100％、Ｂ：0.0005〜0.010
％、希土類元素：0.0005〜0.400％の１種以上
と、Ｓ：0.03〜0.40％、Se：0.01〜0.40％、
Te：0.01〜0.40％、Bi：0.02〜0.40％、Pb：
0.03〜0.40％の１種以上を含有し、残部が実質
的にFeからなり、未変態オーステナイトが体
積率で８％以上残留していることを特徴とする
靭性および高温でのクリープラプチヤー特性に
優れた熱間工具鋼。 である。 なお、本発明に記載する希土類元素とはＹ、
La、Ce、Ndおよびその他の希土類元素を示すも
のとする。 本願発明は前述したごとく、最近の熱間工具鋼
に対する要求特性の苛酷化に対処して合金設計さ
れたものであり、その特徴とするところは、上述
した成分組成の合金を焼入れする際にその焼入れ
条件を調整して、例えばAC3以上の温度でオース
テナイト化したのち、550℃→150℃間を徐冷焼入
れし、あるいはAC3以上の温度でオーステナイト
化したのち、Ms±150℃の温度で恒温保持して焼
入れし、その後500℃以下の低温焼もどしをして
体積率で８％以上のオーステナイトを残留せし
め、それによつて靭性を付与すると同時に高温で
のクリープラプチヤー特性を著しく向上させ、靭
性と耐摩耗性という相反する特性をともに改善し
た画期的な熱間工具鋼である。 さらにまた本願発明鋼は前記組成範囲内で成分
バランスを適宜選定することにより焼入れ後500
℃以下の焼もどし状態における硬さを調整するこ
とができ、その硬さに応じてプレハードン鋼とし
てもあるいは調質鋼としても使用できる。すなわ
ち、上記硬さがHRＣ≦45の場合にはプレハード
ン鋼として使用でき、HRＣ＞45の場合には調質
鋼として使用できる。後者の場合は特に高寿命を
要求されるときに好適である。最近の金型加工技
術の進歩によつて後者の場合でもプレハードン鋼
として使われるケースが多くなつてきた。 本願発明鋼は靭性と耐摩耗性を兼備したもので
あり、その被削性は一般に悪い。そこでＳ、Se、
Teなどの快削元素を用途に応じて適量添加し、
その被削性を改善することは実用上非常に有益で
ある。 次に本願発明鋼の成分組成範囲の限定理由を以
下にのべる。 Ｃ：0.10〜0.60％ 熱間工具鋼の強度を向上させ、耐摩耗性を付与
する元素であり、熱間工具鋼として必要な強度、
特に高温でのクリープラプチヤー強度と耐摩耗性
を確保するためには0.10％以上含有する必要があ
る。Ｃ量の増加とともに強度は増加し、耐摩耗性
の向上が図られるが、それとともに靭性が劣化す
るため0.60％以下に限定した。 Si：2.0％以下 溶製時の脱酸効果のほか、基地の強化、耐酸化
性の向上に有効な元素であり、積極的に含有する
ことが望ましい。ただし多量に含有すると地キズ
が多くなると同時に被削性、靭性、耐ヒートチエ
ツク性が低下するため2.0％以下に限定した。 Mn：2.0％以下 溶製時の脱酸、脱硫効果のほか焼入性確保のた
めに有効な元素であり積極的に含有することが望
ましい。ただし多量に含有すると被削性が低下す
るので2.0％以下に限定した。 Mo：0.10〜7.0％ Moはベイナイト変態を促進し、本願発明鋼の
特徴である安定な残留オーステナイトを生成させ
る元素であると同時にMo2C炭化物の析出によつ
て高温でのクリープラプチヤー特性を高めるのに
有効な元素である。安定な残留オーステナイトの
生成ならびに熱間工具鋼として必要なクリープラ
プチヤー特性を確保するために少なくとも0.10％
含有しなければならない。ただし多量に含有する
と靭性、被削性が大巾に低下するので7.0％以下
に限定した。 Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：0.30〜5.0％ Ni、Crは本願発明鋼の特徴である安定な残留
オーステナイトを生成させる元素で、いずれかが
含有されていなければならない。そして、焼もど
し後に体積率で８％以上の残留オーステナイトを
生成させるには各々0.30％以上含有していなけれ
ばならない。Cr、Niの含有量が多くなるととも
に安定な残留オーステナイトが増加し、その分解
によつて高温でのクリープラプチヤー特性も向上
し、高温での耐摩耗性が向上するが、Crを2.6％
以上含有させてもその効果は僅少なのでCrは2.6
％未満に限定した。一方、Niの上限は多量に含
有すると高温でのクリープラプチヤー特性は逆に
低下するので5.0％以下に限定した。 Ｖ：0.01〜3.0％、Ｗ：0.01〜7.0％ Ｖ、Ｗは熱間工具鋼として必要な高温でのクリ
ープラプチヤー特性の向上には有効な元素であ
り、それぞれ0.01％以上の含有が望ましい。ただ
し多量に含有すると安定な未溶解炭化物が増加
し、靭性、被削性、耐ヒートチエツク性が著しく
低下するのでＶは3.0％以下、Ｗは7.0以下に限定
した。 Ti：0.001〜0.5％、Zr：0.001〜0.5、Nb：0.001
〜0.5％ Ti、Zr、Nbはいずれも強力な炭化物形成元素
であり、微量の含有で高温でのクリープラプチヤ
ー特性を高め、耐摩耗性を向上させるのに有効な
元素であり、少なくとも0.001％含有することが
望ましい。ただし多量に含有すると未溶解炭化物
が多くなり、靭性に悪影響をおよぼすので0.5％
以下に限定した。 Cu：3.0％以下 Cuは剥離しにくい表面スケールを生成させて、
高温でのクリープラプチヤー特性を高める元素で
あり、目的に応じて適量含有することが望まし
い。しかし多量に含有すると靭性が低下するので
3.0％以下に限定した。 Co：0.05〜4.0％ Coは残留オーステナイトの安定化に有効な元
素であり、また高温における炭化物の凝集を抑制
し、高温でのクリープラプチヤー特性を高める元
素であり0.05％以上の含有が望ましい。 ただし多量に含有すると耐ヒートチエツク性を
劣化し金型の大ワレを促進するので4.0％以下に
限定した。 Ｂ：0.0005〜0.010％ Ｂは焼入性向上に有効な元素であり、クリープ
ラプチヤー特性の向上にも有効な元素であつて、
特に大型材には積極的に添加するのが望ましい。
焼入性向上には少なくとも0.0005％含有する必要
があるが多量に含有すると靭性・耐ヒートチエツ
ク性が低下するので0.010％以下に限定した。 Ca：0.0005〜0.0100％、希土類元素：0.0005〜
0.400％ 上記元素は耐酸化性を高め、剥離しにくいスケ
ールを生成させ高温でのクリープラプチヤー特性
を向上させるのに有効な元素であり目的に応じて
適量含有することが望ましいが、必要以上に含有
すると靭性、耐ヒートチエツク性が低下するの
で、Caは0.0005〜0.0100％、希土類元素の各々は
0.0005〜0.400％の範囲が望ましい。 Ｓ：0.03〜0.40％、Se：0.01〜0.40％、Te：
0.01〜0.40％、Bi：0.02〜0.40％、Pb：0.03〜0.40
％ Ｓ、Se、Te、Bi、Pbはいずれも被削性を向上
させる元素であり、このような効果を得るために
これらの１種以上をＳにあつて0.03％以上、Seに
あつては0.01％以上、Teにあつては0.01％以上、
Biにあつては0.02％以上、Pbにあつては0.03％以
上添加するのもよい。しかし、多量に添加すると
熱間加工性や靭性を害するので、いずれも0.40％
以下にする必要がある。 実施例 第１表に示すごとき成分組成の本願発明鋼およ
び従来から用いられている熱間工具鋼を溶製し、
その特性を調査した。 なお、No.１〜16は本願発明鋼であり、No.17〜19
は比較のため溶製したJIS SKD61、0.2C−3Ni−
3Mo、AISI H10にそれぞれ相当する鋼である。
【表】
第１図には第１表に示す供試材のうち本願発明
鋼であるNo.１〜５について高温でのクリープラプ
チヤー特性におよぼす残留オーステナイト量の影
響を調査した結果を示した。クリープラプチヤー
特性は試験温度が650℃、応力が20Kgｆ／mm2とい
う条件で試験を行い、その時のラプチヤー時間で
評価したが、その表示は低温焼もどし（400℃）
材と同じ硬さに高温焼もどし（500〜630℃の適温
を選定して低温焼もどし材と同一のかたさに調
整）で調質した同一供試材のラプチヤー時間を１
としその対比で行つた。各供試材の焼入温度を第
２表に示す。
鋼であるNo.１〜５について高温でのクリープラプ
チヤー特性におよぼす残留オーステナイト量の影
響を調査した結果を示した。クリープラプチヤー
特性は試験温度が650℃、応力が20Kgｆ／mm2とい
う条件で試験を行い、その時のラプチヤー時間で
評価したが、その表示は低温焼もどし（400℃）
材と同じ硬さに高温焼もどし（500〜630℃の適温
を選定して低温焼もどし材と同一のかたさに調
整）で調質した同一供試材のラプチヤー時間を１
としその対比で行つた。各供試材の焼入温度を第
２表に示す。
【表】
残留オーステナイト量の調整は500℃→150℃間
の冷却速度を適宜変化させて行つた。（尚高温焼
もどし材の残留オーステナイト量はほゞ０％であ
る。） 本願発明鋼は残留オーステナイトが５％以上に
なるとクリープラプチヤー特性は急激に良くなつ
ている。この調査結果から本願発明鋼において
は、十分なクリープラプチヤー特性を得るため
に、残留オーステナイトが体積率で８％以上であ
るようにした。 第３表は第１表に示す供試材について熱間工具
鋼としての特性を確認するため、鍛造により150
mm角×400mm長さのブロツクを成形し、その靭性
（鍛伸方向の衝撃値で評価）、クリープラプチヤー
時間（試験条件：650℃20Kgｆ／mm2）ならびに被
削性を示した。なお、各供試材の焼入れは本願発
明鋼であるNo.１〜16は550→150℃間を７℃／min
以下の冷却速度で適宜冷却し徐冷焼入れを行つた
が、比較鋼であるNo.17〜19は油焼入れとした。被
削性は超硬工具（M20種）による長手旋削を行
い、切削速度が80ｍ／minの時の切削時間で評価
し、第３表ではNo.17対比で表示した。
の冷却速度を適宜変化させて行つた。（尚高温焼
もどし材の残留オーステナイト量はほゞ０％であ
る。） 本願発明鋼は残留オーステナイトが５％以上に
なるとクリープラプチヤー特性は急激に良くなつ
ている。この調査結果から本願発明鋼において
は、十分なクリープラプチヤー特性を得るため
に、残留オーステナイトが体積率で８％以上であ
るようにした。 第３表は第１表に示す供試材について熱間工具
鋼としての特性を確認するため、鍛造により150
mm角×400mm長さのブロツクを成形し、その靭性
（鍛伸方向の衝撃値で評価）、クリープラプチヤー
時間（試験条件：650℃20Kgｆ／mm2）ならびに被
削性を示した。なお、各供試材の焼入れは本願発
明鋼であるNo.１〜16は550→150℃間を７℃／min
以下の冷却速度で適宜冷却し徐冷焼入れを行つた
が、比較鋼であるNo.17〜19は油焼入れとした。被
削性は超硬工具（M20種）による長手旋削を行
い、切削速度が80ｍ／minの時の切削時間で評価
し、第３表ではNo.17対比で表示した。
【表】
【表】
第３表に示すように本願発明鋼であるNo.１〜16
は比較鋼のNo.17〜19に比べてラプチヤー時間、靭
性が著しくすぐれていた。特にNo.６〜10はNo.１〜
５と比較してラプチヤー時間が相当長くなつてい
るが、これはCu、Co、Caなどによる効果であ
る。No.１〜10の被削性はかなり悪かつたがNo.11〜
16に示すように快削元素添加による被削性向上は
顕著であつた。 以上の実施例にみられるごとく本願発明の熱間
工具鋼は高温でのすぐれたクリープラプチヤー特
性と靭性を兼備しており、最近の苛酷な条件のも
とで使われ、しかも高寿命が要求される熱間工具
鋼としてきわめて好適な鋼である。 なお、本願発明鋼において体積率で８％以上の
安定な残留オーステナイトを得る方法としては、
前記のように、オーステナイト化後に550→150℃
間を徐冷して焼入れる方法を適用し論述してきた
が、この他に安定な残留オーステナイトを得る方
法として、オーステナイト化後にMs±150℃の温
度で恒温保持する方法を用いてもよい。後者によ
る方法で供試材を調整して調査した結果は徐冷焼
入れによる場合と同様であつた。
は比較鋼のNo.17〜19に比べてラプチヤー時間、靭
性が著しくすぐれていた。特にNo.６〜10はNo.１〜
５と比較してラプチヤー時間が相当長くなつてい
るが、これはCu、Co、Caなどによる効果であ
る。No.１〜10の被削性はかなり悪かつたがNo.11〜
16に示すように快削元素添加による被削性向上は
顕著であつた。 以上の実施例にみられるごとく本願発明の熱間
工具鋼は高温でのすぐれたクリープラプチヤー特
性と靭性を兼備しており、最近の苛酷な条件のも
とで使われ、しかも高寿命が要求される熱間工具
鋼としてきわめて好適な鋼である。 なお、本願発明鋼において体積率で８％以上の
安定な残留オーステナイトを得る方法としては、
前記のように、オーステナイト化後に550→150℃
間を徐冷して焼入れる方法を適用し論述してきた
が、この他に安定な残留オーステナイトを得る方
法として、オーステナイト化後にMs±150℃の温
度で恒温保持する方法を用いてもよい。後者によ
る方法で供試材を調整して調査した結果は徐冷焼
入れによる場合と同様であつた。
第１図は本願発明鋼の高温でのクリープラプチ
ヤー特性におよぼす残留オーステナイト量の影響
を示すグラフである。
ヤー特性におよぼす残留オーステナイト量の影響
を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本合
金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：0.30〜
5.0％の１種以上を含有し、さらにＶ：0.01〜3.0
％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5％、Zr：
0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１種以上を含
有し、残部が実質的にFeからなり、未変態オー
ステナイトが体積率で８％以上残留していること
を特徴とする靭性および高温でのクリープラプチ
ヤー特性に優れた熱間工具鋼。 ２ 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本合
金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：0.30〜
5.0％の１種以上ならびにＶ：0.01〜3.0％、Ｗ：
0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5％、Zr：0.001〜0.5
％、Nb：0.001〜0.5％の１種以上を含有し、さら
にCu：3.0％以下、Co：0.05〜4.0％、Ca：0.0005
〜0.0100％、Ｂ：0.0005〜0.010％、希土類元素：
0.0005〜0.400％の１種以上を含有し、残部が実
質的にFeからなり、未変態オーステナイトが体
積率で８％以上残留していることを特徴とする靭
性および高温でのクリープラプチヤー特性に優れ
た熱間工具鋼。 ３ 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本合
金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：0.30〜
5.0％の１種以上を含有し、さらにＶ：0.01〜3.0
％、Ｗ：0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5％、Zr：
0.001〜0.5％、Nb：0.001〜0.5％の１種以上と、
Ｓ：0.03〜0.40％、Se：0.01〜0.40％、Te：0.01
〜0.40％、Bi：0.02〜0.40％、Pb：0.03〜0.40％
の１種以上を含有し、残部が実質的にFeからな
り、未変態オーステナイトが体積率で８％以上残
留していることを特徴とする靭性および高温での
クリープラプチヤー特性に優れた熱間工具鋼。 ４ 重量％で、Ｃ：0.10〜0.60％、Si：2.0％以
下、Mn：2.0％以下、Mo：0.10〜7.0％を基本合
金成分とし、Cr：0.30〜2.6未満％、Ni：0.30〜
5.0％の１種以上ならびにＶ：0.01〜3.0％、Ｗ：
0.01〜7.0％、Ti：0.001〜0.5％、Zr：0.001〜0.5
％、Nb：0.001〜0.5％の１種以上を含有し、さら
にCu：3.0％以下、Co：0.05〜4.0％、Ca：0.0005
〜0.0100％、Ｂ：0.0005〜0.010％、希土類元素：
0.0005〜0.400％の１種以上と、Ｓ：0.03〜0.40
％、Se：0.01〜0.40％、Te：0.01〜0.40％、Bi：
0.02〜0.40％、Pb：0.03〜0.40％の１種以上を含
有し、残部が実質的にFeからなり、未変態オー
ステナイトが体積率で８％以上残留していること
を特徴とする靭性および高温でのクリープラプチ
ヤー特性に優れた熱間工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP503782A JPS58123860A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 熱間工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP503782A JPS58123860A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 熱間工具鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123860A JPS58123860A (ja) | 1983-07-23 |
| JPH0253506B2 true JPH0253506B2 (ja) | 1990-11-16 |
Family
ID=11600249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP503782A Granted JPS58123860A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 熱間工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123860A (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58207359A (ja) * | 1982-05-29 | 1983-12-02 | Nachi Fujikoshi Corp | 熱間加工用工具鋼 |
| JPS6056055A (ja) * | 1983-09-08 | 1985-04-01 | Daido Steel Co Ltd | 熱間工具鋼 |
| JPS6059052A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-05 | Daido Steel Co Ltd | 熱間工具鋼 |
| JPS6059053A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-05 | Daido Steel Co Ltd | 熱間工具鋼 |
| JPS6075550A (ja) * | 1983-09-28 | 1985-04-27 | Hitachi Metals Ltd | 快削性プラスチック成形プリハ−ドン金型用鋼 |
| JPH0672292B2 (ja) * | 1988-07-12 | 1994-09-14 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 高強度熱間加工用工具鋼 |
| JPH0722764B2 (ja) * | 1989-05-29 | 1995-03-15 | 住友金属工業株式会社 | 熱間スラブの幅サイジング用金型 |
| NO303695B1 (no) * | 1994-03-09 | 1998-08-17 | Mannesmann Ag | Stål med høy varmefasthet for kjelebygging |
| JP2953304B2 (ja) * | 1994-05-18 | 1999-09-27 | 関東特殊製鋼株式会社 | 薄板連続鋳造機用ロール外筒材 |
| EP1887096A1 (de) * | 2006-08-09 | 2008-02-13 | Rovalma, S.A. | Warmarbeitsstahl |
| SE533283C2 (sv) * | 2008-03-18 | 2010-08-10 | Uddeholm Tooling Ab | Stål, process för tillverkning av ett stålämne samt process för tillverkning av en detalj av stålet |
| US20140178243A1 (en) * | 2009-04-01 | 2014-06-26 | Rovalma, S.A. | Hot work tool steel with outstanding toughness and thermal conductivity |
| EP2492366A1 (en) * | 2009-04-01 | 2012-08-29 | Rovalma, S.A. | Hot work tool steel with outstanding toughness and thermal conductivity |
| EP2662462A1 (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-13 | Valls Besitz GmbH | Low temperature hardenable steels with excellent machinability |
| CN102978518B (zh) * | 2012-12-20 | 2014-07-30 | 成都兴锐新材料有限公司 | 稀土耐磨合金钢及其生产方法 |
| CN104651741B (zh) * | 2013-11-20 | 2017-01-18 | 中国石油天然气集团公司 | 一种高强韧160钢级钻杆材料及其制备方法 |
| CN107419181A (zh) * | 2017-07-15 | 2017-12-01 | 滁州凯旋模具制造有限公司 | 一种汽车零部件防开裂拉伸模 |
| KR102017553B1 (ko) * | 2018-03-28 | 2019-09-03 | 두산중공업 주식회사 | 경화능과 질화특성이 뛰어난 장수명 다이캐스팅용 열간 금형강 및 그 제조방법 |
-
1982
- 1982-01-18 JP JP503782A patent/JPS58123860A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58123860A (ja) | 1983-07-23 |
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