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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- 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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