KR20120102081A - Steel with high temper resistance - Google Patents

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셀주 안토니우 바르보사
하파엘 아그넬리 메스퀴타
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빌라리스 메타우스 에스/에이
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Abstract

탬퍼링 저항이 높은 강으로서, 합금 원소의 조성은, 본질적으로, 질량% 로, 0.20 ~ 0.50 의 C, 1.0 이하의 Si, 0.030 이하의 P, 3.0 ~ 4.0 의 Cr, 1.5 ~ 4.0 의 Mo, 0.1 ~ 2.0 의 V, 1.5 이하의 Co, 잔부는 Fe 및 불가피한 유해 물질로 구성된다. 상기 강은, 잉곳 주조 및 고온/냉간 단조를 포함하는 공정에 의해 제조되거나 또는 주조 구조물과 함께 사용되고; 또는 분말 야금, 분말 주입 또는 분무 형성 등의 용융 금속의 미립화 또는 확산을 포함하는 공정에 의해 제조된다.As a steel with high tampering resistance, the composition of the alloying element is essentially, in mass%, 0.20 to 0.50 C, 1.0 or less Si, 0.030 or less P, 3.0 to 4.0 Cr, Mo of 1.5 to 4.0, 0.1 V of ˜2.0, Co of 1.5 or less, balance consists of Fe and unavoidable harmful substances. The steel is produced by a process comprising ingot casting and hot / cold forging or used with a cast structure; Or by atomization or diffusion of molten metal, such as powder metallurgy, powder injection or spray formation.

Description

탬퍼링 저항이 높은 강 {STEEL WITH HIGH TEMPER RESISTANCE}Steel with high tamper resistance {STEEL WITH HIGH TEMPER RESISTANCE}

본 발명은, 통상적으로 형성될 금속이 600℃ 이상의 온도를 견디는 경우에, 심지어 더 낮은 온도 또는 심지어 실온에서의 공정에 상기 강이 사용될 수 있더라도, 고온 금속 성형 공구 용으로 구성되는 강에 관한 것이다. 당해 강은, 고온 가공 공구 강으로서 분류되는 조성을 가지고, 이러한 강의 주요 특징은, 높은 인성과 적절한 열전도성 및 경화능 (hardenability) 을 유지하면서, 고온에서의 경도 손실에 대한 저항 - 소위 템퍼링 저항이 크다는 것이다. 이러한 효과는 합금을 세심하게 구성하고 또한 원소 P, Si, Mo 및 Cr 의 최적 범위를 설정함으로써 가능하다.The present invention relates to steel constructed for hot metal forming tools, even if the steel to be formed typically withstands temperatures above 600 ° C., even if the steel can be used in processes at even lower or even room temperature. The steel has a composition classified as a high temperature processing tool steel, the main characteristic of which is that the resistance to hardness loss at high temperature-so-called tempering resistance is large, while maintaining high toughness and proper thermal conductivity and hardenability. will be. This effect is possible by carefully constructing the alloy and setting the optimum range of the elements P, Si, Mo and Cr.

고온 가공 공구라는 용어는, 대량의 고온 성형 작업에 적용되며, 산업분야에 사용되고, 또한 기계 적용을 위한 부품, 특히 자동차 부품의 생산에 집중된다. 가장 인기있는 고온 성형 공정으로는, 비철 합금의 단조, 압출 또는 주조이다. 고온, 통상적으로 500/600℃ 이상의 온도에서 실시되는 다른 적용은, 또한 고온 가공으로 분류될 수 있다. 이러한 적용시, 몰드, 다이, 펀치, 인서트 및 다른 성형 장치는 일반적인 용어: 고온 가공 공구로 분류된다. 이러한 공구는, 통상적으로 강으로 제조되고, 고온 및 이러한 공구가 사용되는 공정의 기계적인 특징을 견디는 특별한 특성을 요구한다.The term hot working tool is applied to a large number of hot forming operations, is used in the industrial field, and also focuses on the production of parts for machine applications, in particular automotive parts. The most popular high temperature forming process is forging, extrusion or casting of nonferrous alloys. Other applications carried out at high temperatures, typically at temperatures above 500/600 ° C., may also be classified as hot processing. In this application, molds, dies, punches, inserts and other forming apparatus are classified under the general term: high temperature machining tools. Such tools are typically made of steel and require special properties to withstand high temperatures and mechanical characteristics of the process in which they are used.

고온 가공 강의 중요한 특성 중에서, 다음이 주목할 만하다: 내고온성, 보다 자세하게는 탬퍼링 저항, 인성, 경화능, 및 물리적 특성, 예를 들어 열확산성과 상호관련된 열전도성과 비열, 및 열팽창계수.Among the important properties of hot work steels, the following are noteworthy: high temperature resistance, more specifically tamper resistance, toughness, hardenability, and physical properties such as thermal conductivity and specific heat, which correlate with thermal diffusivity, and coefficient of thermal expansion.

단조 적용시, 강, 특히 자동차 부품에 적용되는 기계식 건설용 강의 고온 단조가 주목할 만하다. 이러한 작업시, 단조된 빌렛은 1100℃ 이상의 온도를 견딘다. 성형 공정시, 접촉 기간이 더 길어지면 온도가 더 높아진다면, 공구의 표면을 가열시킨다. 그 결과, 생성된 열은 사용된 강으로부터 높은 내고온성을 필요로 한다. 고온 다이 성형용 강 경화 메카니즘은, 대체로 미세 탄화물의 침전에 의해 유도된다. 주목할 만한 것으로는, Mo 또는 W 탄화물, M2C-유형, 또는 V 탄화물, MC-유형이다. 고 Cr 강에 대해서, Cr-농후 M7C3 탄화물이 주목할 만하지만 고용액에 Mo 및 V 를 가진다. 이들의 높은 안정성에도 불구하고, 이러한 탄화물은 공구 작동 범위내에서 용이하게 도달되는 고온, 통상적으로 550℃ 이상의 온도 조건에서 장기간 이후에 일체화되는 경향이 있다. 그 결과, 이 영역의 경도는 저감되고, 마모 및 고온 소성 변형을 유발하며, 공구의 파괴를 유발하게 된다.In forging applications, high temperature forging of steel, in particular mechanical construction steels applied to automotive parts, is noteworthy. In this operation, forged billets withstand temperatures of 1100 ° C. and above. In the forming process, the longer the contact period, the higher the temperature, the surface of the tool is heated. As a result, the generated heat requires high high temperature resistance from the steel used. The steel hardening mechanism for hot die forming is generally induced by precipitation of fine carbides. Notable are Mo or W carbide, M 2 C-type, or V carbide, MC-type. For high Cr steels, Cr-rich M 7 C 3 carbides are noteworthy but have Mo and V in solid solution. Despite their high stability, such carbides tend to integrate after prolonged periods at high temperatures, typically 550 ° C. or higher, which are easily reached within the tool operating range. As a result, the hardness of this region is reduced, causing wear and high temperature plastic deformation, and causing breakage of the tool.

그리하여, 경도 손실에 대한 재료의 저항 또는 템퍼링 저항을 개선하는 것은, 고온 조건에서 작동하는 공구의 성능을 개선하는데 있어 중요하다. 이러한 적용의 예로서는, 강 부품 또는 다른 금속 합금의 고온 단조, 비철 합금의 압출 및 비철 합금의 주조용 다이에 사용되는 공구이다 (후자의 2 개의 적용은 Al 합금에 있어서 더 중요함). 다른 적용, 예를 들어 비철 합금의 압출이나 주조에도 동일하다. 예를 들어, 강의 단조 적용시, 단조될 예비성형체의 온도는 대략 1200℃ 이다. 공구와의 짧은 접속 시간 (초) 을 고려하더라도, 공구의 표면은 상당히 가열되어, 이러한 표면의 탬퍼링으로 인해 경도 손실을 유발한다. 알루미늄 합금 또는 다른 비철 합금의 압출을 고려하면, 빌렛의 온도는 400 ~ 600℃ 의 범위로 낮다. 하지만, 상기 적용시, 접촉 시간은 상당히 더 길다 (몇십분 ~ 몇십 시간의 작동). 게다가, 공구/알루미늄 접촉에 의해 발생되는 국부적인 마찰은 가열을 증가시키고, 공구 강의 경도 손실을 증가시키며, 결국 강의 마모를 유발한다. 가압된 주조 다이에서, 용융 금속은 고압 및 고온 (대략 700℃) 에서 주입되고, 또한 다이의 표면을 가열시킨다. 이러한 경우에, 주로 다이 가공면의 연속적인 가열 및 냉각에 의해 유발되는 열적 피로 균열로 인해 파괴가 일어난다. 하지만, 용융 알루미늄과 다이 표면간의 높은 열교환은 표면적의 가열에 유리하고, 다른 적용에서와 같이 경도의 손실을 유발하고, 그 결과 피로 균열 공정을 유발한다.Thus, improving the resistance of the material to the hardness loss or the tempering resistance is important for improving the performance of tools operating at high temperature conditions. Examples of such applications are tools used for hot forging of steel parts or other metal alloys, extrusion of nonferrous alloys and dies for casting of nonferrous alloys (the latter two applications being more important for Al alloys). The same applies to other applications, such as extrusion or casting of nonferrous alloys. For example, in forging applications of steel, the temperature of the preform to be forged is approximately 1200 ° C. Even considering the short connection time (seconds) with the tool, the surface of the tool is heated considerably, causing a hardness loss due to tampering of this surface. Considering the extrusion of aluminum alloys or other nonferrous alloys, the temperature of the billets is low in the range of 400 to 600 ° C. However, in this application, the contact time is considerably longer (ten minutes to tens of hours of operation). In addition, local friction generated by the tool / aluminum contact increases heating, increases the hardness loss of the tool steel, and eventually causes wear of the steel. In a pressurized casting die, molten metal is injected at high pressure and high temperature (approximately 700 ° C.) and also heats the surface of the die. In this case, fracture occurs mainly due to thermal fatigue cracking caused by continuous heating and cooling of the die processing surface. However, high heat exchange between the molten aluminum and the die surface favors heating of the surface area, leading to loss of hardness as in other applications, and consequently to fatigue cracking processes.

그리하여, 후가열 경도 손실의 메카니즘은, 고온 작동 공구 강에 있어서 결정적으로 중요하고; 따라서, 이러한 현상에 대하여 재료의 강도를 증가시키는 것은 바람직한 것이다. 사용된 강을 고려하여, 통상적으로 Mo, W 및 V 등의 이차적인 탄화물을 형성하는 더 높은 등급의 원소를 사용함으로써 또는 고용액 경화에 의해, 개선된 내고온성이 얻어진다. 내고온성을 증가시키는데 유효하더라도, 상기 원소 등급을 과도하게 증가시킨다는 것은, 감소된 인성, 열악한 열확산성과 전도성 또는 생산 비용의 현저한 증가를 암시한다. 합금 원소 Mo, W 및 V 의 공급원으로서 고비용의 원료가 사용된다고 하면, 상기 경제적인 인자는 오늘날 실제로 중요하다.Thus, the mechanism of post-heat hardness loss is critically important for high temperature actuated tool steels; Therefore, it is desirable to increase the strength of the material against this phenomenon. In view of the steel used, improved high temperature resistance is usually obtained by using higher grade elements which form secondary carbides such as Mo, W and V or by solid solution liquid hardening. Although effective for increasing high temperature resistance, excessively increasing the element grade suggests reduced toughness, poor thermal diffusivity and a significant increase in conductivity or production cost. Given that expensive raw materials are used as sources of the alloying elements Mo, W and V, the economic factors are of practical importance today.

본원의 더 나은 이해를 위해, 현재 사용되는 종래의 강의 일부를 이하에 설명한다 (표 1 에서 화학적 조성이 요약되어 있음). 고온 가공에 주로 사용되는 공구 강으로서 H11 및 H13 강이 주목할만하다. 이러한 재료는, 적절한 경화능을 제공하고 또한 내고온성을 보조하도록 5% Cr, 내고온성을 개선하도록 0.9% V 및 1.2% Mo, 적절한 인성을 향상시키도록 일반적으로 낮은 등급의 P 및 S 를 포함한다. 하지만, 탬퍼링 저항을 개선하기 위해서, 더 높은 등급의 Mo 가 필요하다. DIN 1.2365 및 DIN 1.2367 은 상기 목적을 위해 사용되는 강이다. 이러한 강은 내고온성을 개선하도록 높은 등급의 Mo 를 가진다. 하지만, 상기 원소의 함량이 DIN 1.2367 강의 구조체내에서 증가되면, 인성, 열전도성, 및 열확산성이 저하되는 경향이 있다. 1.2365 강에서, 상기 열전도성 저하는 Mo 함량을 증가시키고 또한 Cr 함량을 감소시킴으로써 상쇄된다. 하지만, Cr 함량이 낮아지면, 경화능이 낮아지고, 대형 공구에서의 적용을 한정하게 된다. 열전도성 및 인성 특성에 주의해야하는 것이 중요하다. 가공시, 공구 강이 형성된 재료와 공구 코어간의 온도차를 신속하게 균질화할 수 있도록 열전도성에서의 증가가 중요하고, 그럼으로써 응력 및 열적 균열을 저감시킨다. 그리고, 균열이 발생하는 경우에, 재료의 인성은 또한 전파 및 그 결과 열적 피로 손상을 지연시키기 때문에 중요하다. 그리하여, 강 DIN 1.2367 및 DIN 1.2365 에 의해 예시된 바와 같이, 고온 가공 강의 특성을 전체적으로 개선시키기 위해서는 Mo 함량을 증가시키는 것만으로는 불충분함이 명백하다.For a better understanding of the present application, some of the conventional steels currently used are described below (the chemical compositions are summarized in Table 1). Notable are H11 and H13 steels as tool steels mainly used for high temperature machining. Such materials include 5% Cr to provide adequate hardenability and also support high temperature resistance, 0.9% V and 1.2% Mo to improve high temperature resistance, and generally low grade P and S to improve proper toughness. . However, in order to improve the tampering resistance, higher grades of Mo are needed. DIN 1.2365 and DIN 1.2367 are steels used for this purpose. These steels have a high grade of Mo to improve high temperature resistance. However, when the content of the element is increased in the structure of DIN 1.2367 steel, the toughness, thermal conductivity, and thermal diffusivity tend to be lowered. In 1.2365 steel, the thermal conductivity degradation is offset by increasing Mo content and also decreasing Cr content. However, lower Cr content lowers hardenability and limits the application in large tools. It is important to pay attention to the thermal conductivity and toughness properties. In processing, an increase in thermal conductivity is important so that the temperature difference between the tool steel formed material and the tool core can be quickly homogenized, thereby reducing stress and thermal cracking. And, in the event of cracking, the toughness of the material is also important because it delays propagation and consequently thermal fatigue damage. Thus, as illustrated by the steels DIN 1.2367 and DIN 1.2365, it is evident that increasing the Mo content alone is not sufficient to improve the overall properties of the hot work steel.

Figure pct00001
Figure pct00001

보다 최근에는 새로운 강 유형이 개발되었고, 이는 PI 9909160-7 에 개시되어 있다. 이러한 재료는, DIN 1.2367 과 유사하게, 고 Mo 함량을 갖지만, 인성을 개선시키기 위해서 저 Si 및 P 함량을 갖는다. 이러한 경우에, 고 Mo 함량을 사용하지 않음으로써 비용 증가는 방지되지만, 강 H13 에 비교하여 내고온성에 대한 이점이 현저하지 않다.More recently, new steel types have been developed, which are disclosed in PI 9909160-7. This material, like DIN 1.2367, has a high Mo content, but a low Si and P content to improve toughness. In this case, the increase in cost is avoided by not using a high Mo content, but the advantage for high temperature resistance compared to steel H13 is not significant.

이러한 주어진 시나리오에서, 열전도성 및 재료 비용에 영향을 줄 수 있는 과도한 합금 원소를 사용하지 않으면서, 종래의 강 H13 의 내고온성보다 높은 내고온성을 가진 공구 강에 대한 필요성이 명백하다. 또한, 사용된 재료는 대형 공구에 적용될 수 있는 높은 경화능을 특징으로 해야 한다.In this given scenario, there is a clear need for tool steels having a high temperature resistance higher than that of conventional steel H13, without using excessive alloying elements that can affect thermal conductivity and material cost. In addition, the materials used should be characterized by high hardenability which can be applied to large tools.

따라서, 본 발명의 강은 이러한 필요성을 충족해줄 것이다.Thus, the steel of the present invention will meet this need.

본원의 처음 목적은, 2 개의 원소간의 일부 시너지 및 내고온성을 구별하도록 고온 가공 공구 강에서의 Cr 및 Mo 함량의 영향을 조사하는 것이었다. 보다 자세하게는, Mo 함량 증가 이후에 Cr 함량 저감이 뒤따를 때, 고온 강도에 대한 보다 더 중요한 영향이 관찰될 수 있었다. 추가로, Cr 함량 저감은 열전도성을 개선시키고, 그럼으로써 고 Mo 함량의 역효과를 역전시킨다. 다른 한편으로는, Cr 함량은 주의깊게 균형을 맞추어야 하는데, 그 이유는 전술한 바와 같이 매우 낮은 값이 경화능을 손상시키고 또한 100 ㎜ 이상의 평균 부분 치수를 가진 공구에의 적용을 제한하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 재료에서는, 상당한 비용을 증가시키지 않고 또한 적절한 열전도성, 인성 및 경화능을 가지면서, 종래 강의 탬퍼링 저항 특성을 극복할 수 있는, Cr 및 Mo 함량의 이상적인 배열을 가진 화학적 조성을 나타낸다.The first object of the present application was to investigate the influence of Cr and Mo content in hot working tool steels to distinguish some synergy and high temperature resistance between two elements. More specifically, a more significant effect on the high temperature strength could be observed when the Cr content decrease followed by the Mo content increase. In addition, Cr content reduction improves thermal conductivity, thereby reversing the adverse effects of high Mo content. On the other hand, the Cr content must be carefully balanced because, as mentioned above, very low values impair the hardenability and also limit the application to tools with an average partial dimension of at least 100 mm. Thus, in the materials of the present invention, a chemical composition having an ideal arrangement of Cr and Mo contents, which can overcome the tamper resistance properties of conventional steels, without having to significantly increase the cost and having adequate thermal conductivity, toughness and hardenability, can be obtained. Indicates.

전술한 조건을 만족하기 위해서, 본 발명의 강은, 질량% 로 이하로 구성되는 합금 원소로 된 조성을 가진다:In order to satisfy the above conditions, the steel of the present invention has a composition of alloying elements composed of the following in mass%:

● 0.20 ~ 0.50 C, 바람직하게는 0.3 ~ 0.45 C, 통상적으로 0.36 C0.20 to 0.50 C, preferably 0.3 to 0.45 C, typically 0.36 C

● 3.0 ~ 4.0 Cr, 바람직하게는 3.5 ~ 3.9 Cr, 통상적으로 3.8 Cr3.0 to 4.0 Cr, preferably 3.5 to 3.9 Cr, typically 3.8 Cr

● 1.5 ~ 4.0 Mo, 바람직하게는 2.0 ~ 3.0 Mo, 통상적으로 2.5 Mo. W 와 화학적으로 유사하다면, Mo 는 W 로 치환될 수 있고, 질량비로 2 W : 1 Mo 비이다.1.5 to 4.0 Mo, preferably 2.0 to 3.0 Mo, typically 2.5 Mo. If chemically similar to W, Mo can be substituted for W, with a 2 W: 1 Mo ratio by mass.

● 0.1 ~ 2.0 V, 바람직하게는 0.3 ~ 1.0 V, 통상적으로 0.5 V; V 는 부분적으로 또는 전체적으로 Nb 로 치환될 수 있고, 그런 후 1.0% Nb : 0.5% V 비.0.1 to 2.0 V, preferably 0.3 to 1.0 V, typically 0.5 V; V may be partially or wholly substituted by Nb, followed by a 1.0% Nb: 0.5% V ratio.

● 최대 1.0 Si, 바람직하게는 최대 0.5 Si, 통상적으로 0.3 SiUp to 1.0 Si, preferably up to 0.5 Si, typically 0.3 Si

● 최대 0.030 P, 바람직하게는 최대 0.015 P, 통상적으로 최대 0.010 P.0.030 P max, preferably 0.015 P max, typically 0.010 P max.

잔부는 강 형성 공정에서 불가피한 철 및 금속 또는 비금속 유해 물질이고, 상기 비금속 유해 물질은 질량% 로 이하를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다:The balance is iron and metal or nonmetallic hazardous substances that are unavoidable in the steel forming process, and the nonmetallic hazardous substances include, but are not limited to:

● 최대 0.10 S, 바람직하게는 최대 0.020 S, 통상적으로 최대 0.008 S.0.10 S maximum, preferably 0.020 S maximum, typically 0.008 S maximum.

● 최대 1.5 Al, Mn 또는 Co, 바람직하게는 최대 1.0 Al, Mn 또는 Co, 통상적으로 0.5 이하의 Mn, Al 및 Co.Up to 1.5 Al, Mn or Co, preferably up to 1.0 Al, Mn or Co, typically up to 0.5 Mn, Al and Co.

그 후, 새로운 재료의 조성에 대한 사양에 있어서의 비를 기술한다. 기재된 퍼센트는 질량% 로 간주한다.Then, the ratio in the specification with respect to the composition of a new material is described. The stated percentages are regarded as mass%.

C: 탄소는 일차적으로 저온 조건하에서 마르텐사이트 경화를 책임진다. 합금 원소와 함께, 탄소는 고온에서의 경화에 있어서 중요한 이차적인 경화시 작용한다. 이러한 영향에 대하여, 적어도 0.20% 의 탄소 함량이 추천되고, 바람직하게는 0.30% 이상이다. 다른 한편으로는, 매우 높은 C 함량은 급랭시 (특히, Mo 및 V 함량이 높을 때) 에 미립자 형상의 탄화물의 과도한 침전을 유발하고, 그 결과 이차적인 탄화물의 경도 및 체적을 증가시킨다. 그리하여, 일반적으로 인성이 손상된다. C 함량은 최대값 0.50%, 바람직하게는 0.40% 이하로 한정되어야 한다. 이러한 한정은 또한 보유한 오스테나이트의 양을 저감시키는 역할을 하고, 치수 불안정성 및 취성화 (embrittlement) 와 관련된 문제를 방지한다.C: Carbon is primarily responsible for martensite curing under low temperature conditions. Together with alloying elements, carbon acts upon secondary curing, which is important for curing at high temperatures. For this effect, a carbon content of at least 0.20% is recommended, preferably at least 0.30%. On the other hand, very high C contents cause excessive precipitation of carbides in particulate form during quenching (particularly when the Mo and V contents are high), resulting in increased hardness and volume of secondary carbides. Thus, toughness is generally impaired. The C content should be limited to a maximum of 0.50%, preferably 0.40% or less. This limitation also serves to reduce the amount of retained austenite and prevents problems associated with dimensional instability and embrittlement.

Cr: 크롬 함량은 3.0% 이상, 바람직하게는 3.5% 이상이어야 하고, 그 이유는 이 원소는 대형 공구의 적용시에 중요한 경화능에 유리하다. 하지만, Cr 함량은 제한되어야 한다. 본 발명은 탬퍼링 저항을 개선하도록 Cr 함량을 저감시키는 개념을 포함하고 있다. 이는, 최종 탬퍼링 저항이 종래 강의 탬퍼링 저항보다 높기 때문에 중요한 영향을 미친다. 이러한 영향을 유발하는 메카니즘은, 형성될 일차적인 탄화물인 Mo 및 V 를 용해시키는 이차적인 Cr 탄화물, M7C3-유형의 형상과 관련된 것으로 생각된다. 따라서, Cr 함량이 낮으면, M7C3 탄화물의 체적도 낮아지고, 그럼으로써 이차적인 경화에 이용가능한 Mo 및 V 의 양도 많아진다. 최종 결과, 합금 Cr 함량이 종래 합금의 함량보다 낮으면 탬퍼링 저항이 상당히 높아진다. PI 9909160-7 합금과 관련해서도, 상당한 탬퍼링 저항 이득이 있다. 이는, 합금이 Mo 등가 등급 (Mo 는 값비싼 합금 원소임) 을 가지기 때문에 중요하고, 본 발명은 Mo 함량을 과도하게 증가시키지 않으면서 높은 내고온성 값에 도달할 수 있는 것으로 나타났다. 모든 이러한 효과에 대해서, Cr 함량은 종래 강 함량의 5.0% 이하이어야 하고, 바람직하게는 Cr 함량이 4.0% 이하이다. 최종적으로, 본 발명에서 구별되는 탬퍼링 저항을 최대화하는데 필요한 이상적인 Cr 함량은 3.0% ~ 4.0% 사이로 설정되어야 한다. 내열 특성 이외에도, 저 Cr 함량은 열전도성을 개선시키고, 또한 이러한 특성은 Mo 함량이 상승하더라도 유지된다. 따라서, 이러한 짧은 Cr 범위은 최대 탬퍼링 저항 및 적절한 열전도성을 주의깊게 조절하는 것을 목적으로 한다.Cr: Chromium content should be at least 3.0%, preferably at least 3.5%, since this element is advantageous for the hardenability which is important in the application of large tools. However, the Cr content should be limited. The present invention includes the concept of reducing Cr content to improve tamper resistance. This has a significant effect because the final tampering resistance is higher than that of conventional steel. The mechanism causing this effect is thought to be related to the shape of the secondary Cr carbide, M 7 C 3 -type, which dissolves the primary carbides Mo and V to be formed. Therefore, if the Cr content is low, the volume of the M 7 C 3 carbide is also lowered, thereby increasing the amount of Mo and V available for secondary curing. As a result, if the alloy Cr content is lower than that of conventional alloys, the tampering resistance is significantly higher. As with the PI 9909160-7 alloy, there is also significant tamper resistance gain. This is important because the alloy has an Mo equivalent grade (Mo is an expensive alloying element), and the present invention has been shown to be able to reach high high temperature resistance values without excessively increasing the Mo content. For all these effects, the Cr content should be 5.0% or less of the conventional steel content, preferably Cr content or less. Finally, the ideal Cr content required to maximize the tamper resistance distinguished in the present invention should be set between 3.0% and 4.0%. In addition to the heat resistance properties, the low Cr content improves thermal conductivity, and this property is maintained even if the Mo content is raised. Therefore, this short Cr range aims to carefully control the maximum tampering resistance and proper thermal conductivity.

Mo 및 W: 고 Mo 함량은 탬퍼링 저항 특성을 개선시키도록 본 발명의 합금에 사용된다. 이렇게 함으로써, 화학적으로 안정적인 Mo 농후 탬퍼링 탄화물, 특히 M2C 탄화물의 형성이 가능하다. 따라서, 본 발명의 합금은 적어도 1.5%, 바람직하게는 2.0% 이상을 포함하여야 한다. 다른 한편으로는, 과도하게 높은 Mo 등급은, 급랭시 프로-공융 탄화물의 침전으로 인해 인성에 악영향을 줄 수 있고, 또한 합금의 비용을 상당히 증가시킬 수 있으며, 이러한 적용을 다양한 공구에 실시할 수 없도록 한다. 따라서, Mo 함량은 4.0%, 바람직하게는 3.0% 이하로 한정되어야 한다. 텅스텐 및 몰리브덴은 본 발명의 공구 강에서 유사한 효과를 발생시키고, M2C 또는 M6C 이차적인 탄화물을 형성한다. 그리하여, 이들은 W+2Mo 의 합으로 주어지는 텅스텐 등가 관계식 (Weq) 을 통하여 함께 특정될 수 있고, 이는 2 개의 원소간의 원자량의 차를 표준화시킨다.Mo and W: High Mo contents are used in the alloy of the present invention to improve the tamper resistance properties. This makes it possible to form chemically stable Mo-rich tampering carbides, in particular M 2 C carbide. Therefore, the alloy of the present invention should contain at least 1.5%, preferably at least 2.0%. On the other hand, excessively high Mo grades can adversely affect toughness due to precipitation of pro- eutectic carbides during quenching, and can also significantly increase the cost of the alloy, and such applications can be applied to various tools. Do not. Therefore, the Mo content should be limited to 4.0%, preferably 3.0% or less. Tungsten and molybdenum produce similar effects in the tool steels of the present invention and form M 2 C or M 6 C secondary carbides. Thus, they can be specified together through the tungsten equivalent relation (Weq) given by the sum of W + 2Mo, which normalizes the difference in atomic weight between two elements.

V: 바나듐은 MC 이차적인 탄화물의 형성에 있어서 일차적으로 중요하다. 이러한 탄화물은, 매우 얇기 때문에, 전위 라인의 이동을 차단하여, 기계적 강도를 증가시킨다. V 는 또한 미립자 성장을 향상시키고, 높은 오스테나이트화 온도 (1000℃ 이상) 를 가능하게 한다. 이러한 효과에 대하여, V 는 0.1% 이상, 바람직하게는 0.3% 이상이어야 한다. 하지만, 과도하게 높은 V 등급은 일차적인 난용성 (difficult-to-solubilize) 탄화물을 생성시킬 수 있고, 그럼으로써 인성을 저감시킨다. 따라서, V 함량은 2.0% 이하, 바람직하게는 1.0% 이하이어야 한다.V: Vanadium is of primary importance in the formation of MC secondary carbides. Since these carbides are very thin, they block the movement of the dislocation lines, increasing the mechanical strength. V also improves particulate growth and enables high austenitization temperatures (1000 ° C. or higher). For this effect, V should be at least 0.1%, preferably at least 0.3%. However, excessively high V grades can result in difficult-to-solubilize carbides, thereby reducing toughness. Therefore, the V content should be 2.0% or less, preferably 1.0% or less.

Si: 규소는 이차적인 경화 및 인성에 큰 영향을 미친다. Si 는, 높은 레벨에서, 600℃ 의 급랭 온도까지 이차적인 경도를 증가시킨다. 하지만, 본 발명의 연구에서는, 저 Si 함량이 고온 조건하에서 경도 손실을 저감시키는데 있어서중요하고, 그리하여 탬퍼링 저항을 증가시키는 것으로 나타났다. 저 Si 함량은 또한 인성을 상당히 증가시키고, 본 발명에 적용되는 효과를 가진다. 따라서, 본 발명의 재료 중 Si 함량은 1.0% 이하, 통상적으로 0.5% 이하로 해야 한다.Si: Silicon has a great influence on the secondary curing and toughness. Si, at high levels, increases the secondary hardness to a quench temperature of 600 ° C. However, studies of the present invention have shown that low Si content is important in reducing hardness loss under high temperature conditions, thereby increasing the tamper resistance. Low Si content also significantly increases toughness and has the effect of applying the present invention. Therefore, the Si content in the material of the present invention should be 1.0% or less, typically 0.5% or less.

P: 이 원소는 미립자 표면상에서 분리되기 때문에, P 함량의 저감은 또한 인성의 상당한 증가를 유발하고, 그럼으로써 상기 표면에서의 응집물을 저감시킨다. 따라서, P 함량은 0.030% 이하, 통상적으로 0.05% 이하이어야 한다.P: Since this element separates on the particulate surface, the reduction in P content also causes a significant increase in toughness, thereby reducing aggregates on the surface. Therefore, the P content should be 0.030% or less, usually 0.05% or less.

잔류 원소: Mn 및 Al 등의 다른 원소는, 강 형성 탈산화 공정과 관련되거나 또는 제조 공정 고유의 유해 물질로서 간주되어야 한다. 따라서, Mn 및 Al 함량은 1.5%, 바람직하게는 1.0% 이하로 한정되어야 한다. Co 함량은 또한 내고온성에 대한 이로운 영향 및 합금 비용에 대한 상당한 영향으로 인해, 동일한 값으로 한정되어야 한다. 개재물의 형성 면에서, 황 함량은 제어되어야 하는데, 이러한 개재물은 작동시 균열을 유도할 수 있기 때문이고; 그럼으로써 S 함량은 0.050% 이하, 바람직하게는 0.020% 이하로 남아있어야 한다.Residual Elements: Other elements such as Mn and Al should be regarded as hazardous substances associated with or inherent in the manufacturing process. Therefore, the Mn and Al content should be limited to 1.5%, preferably 1.0% or less. The Co content should also be limited to the same value, due to the beneficial effect on high temperature resistance and the significant effect on alloy cost. In terms of inclusions, the sulfur content must be controlled because such inclusions can induce cracks in operation; Thus the S content should remain below 0.050%, preferably below 0.020%.

합금은, 전술한 바와 같이, 분말 야금 등의 종래의 또는 특별한 공정, 와이어 로드, 바, 와이어, 시트 및 스트립 등의 분무 성형 또는 연속 주조를 통한 압연 또는 단조 제품으로서 생성될 수 있다.The alloy can be produced as a rolled or forged product through spray molding or continuous casting of conventional or special processes such as powder metallurgy, wire rods, bars, wires, sheets, and strips, as described above.

본원에 첨부된 도면은 수행된 실험의 설명을 참조하였고, 그 내용은 다음과 같다.The accompanying drawings refer to the description of experiments performed, the contents of which are as follows.

도 1 은 후-탬퍼링 인성 및 경도면에서 합금 1 ~ 8 에 대한 P 및 Si 의 영향을 도시한 도면,
도 2 는 급랭 온도에 따라서, 인성에 대한 P 영향을 도시한 합금 1 ~ 8 을 비교한 도면,
도 3 은, 저 Si 함량 합금에서 보다 양호하게 분포되어, 우수한 인성을 설명하는, 고 및 저 Si 함량 합금에서의 탄화물 분포를 도시한 도면,
도 4 는, 탬퍼링 저항을 도시하는, 600℃ 에서 시간에 대한 경도 저감을 비교한 도면으로서, 우측으로 더 이동하면, 합금 탬퍼링 저항이 더 높아지는 것을 도시한 도면,
도 5 는 연구된 일부 합금에 대하여 열전도값을 비교한 도면,
도 6 은 합금 9 ~ 12 및 합금 IP1 및 IP 2 의 인성을 비교한 도면으로서; 데어터는 비노치 충돌 시험 (7 × 10 ㎜ 시험 시편) 및 샤르피 V 에 의해 생성되는 것을 도시한 도면, 및
도 7 은 산업적으로 생성되는 IP 2 강이 적용된 고온 단조 펀치를 도시한 도면으로서, 종래의 H13 강과 비교되었고, a) 마모 파괴 및 균열; b) 경도 프로파일로서, 작업 영역에서의 낙하 (표면으로부터의 거리 = 0) 를 보여주는 도면.
1 shows the effect of P and Si on alloys 1-8 in post-tampering toughness and hardness,
2 is a view comparing alloys 1 to 8 showing P influence on toughness according to the quench temperature;
FIG. 3 shows the carbide distribution in high and low Si content alloys, better distributed in low Si content alloys, illustrating good toughness;
FIG. 4 is a diagram comparing the hardness reduction with time at 600 ° C., showing the tampering resistance, showing that the alloy tampering resistance becomes higher as it moves further to the right;
FIG. 5 is a diagram comparing thermal conductivity values for some alloys studied; FIG.
6 is a diagram comparing the toughness of alloys 9-12 and alloys IP1 and IP2; A drawing showing that the data is produced by a non-notch collision test (7 × 10 mm test specimen) and Charpy V, and
FIG. 7 shows a hot forging punch applied industrially produced IP 2 steel, compared to conventional H13 steel, a) wear fracture and cracking; b) a diagram showing the drop in the working area (distance from the surface = 0) as a hardness profile.

실시예 1 : 규소 및 인의 영향Example 1 Influence of Silicon and Phosphorus

8 개의 실험 잉곳은 초기에 종래의 H11 강에 대한 Si 및 P 의 영향을 평가하도록 생성되었다. 그 조성은 표 2 에 도시되어 있다. 경도 및 충돌 결과는 도 1 에 도시되어 있다. 강한 Si 는, 600℃ 이상의 급랭 온도에 대하여 동일한 효과가 관찰되지 않더라도, 500℃ 이하의 급랭 온도에 대하여 경도에 영향을 줌에 주목해야 하고; 고 및 저 Si 함량의 합금 둘 다의 경도는 대략 동일하다. P 영향은 상이한 탬퍼링 온도에 대하여 도 2 에서 비교되었다. 이러한 경우에, P 함량의 저감은 Si 농후 합금의 인성을 상당히 개선시키지만 이러한 영향은 저 Si 함량의 합금에 대해서는 덜 주목할만한 것으로 관찰될 수 있다.Eight experimental ingots were initially created to evaluate the effect of Si and P on conventional H11 steels. The composition is shown in Table 2. Hardness and impact results are shown in FIG. 1. It should be noted that strong Si affects hardness for quench temperatures of 500 ° C. or less, even if the same effect is not observed for quench temperatures of 600 ° C. or more; The hardness of both high and low Si alloys is about the same. P influences were compared in FIG. 2 for different tampering temperatures. In this case, the reduction of the P content significantly improves the toughness of the Si rich alloy but this effect can be observed to be less noticeable for low Si content alloys.

따라서, 상기 결과에서는, 인성 면에서 최고의 조합은 저 P 및 Si 함량의 합금인 것으로 나타났다. 고 Si 함량의 합금은, 52 HRC 이상의 경도값이 사용되고, 예를 들어 600℃ 이하의 탬퍼링 온도가 또한 채택될 때의 경우에 대해서만 실용적이다. 이러한 경우에, P 함량의 저감은 보다 더 중요하다.Thus, the results indicate that the best combination in terms of toughness is an alloy of low P and Si content. Alloys of high Si content are practical only when the hardness value of 52 HRC or higher is used, for example when a tampering temperature of 600 ° C. or lower is also adopted. In this case, the reduction of the P content is even more important.

이러한 중요한 Si 및 P 의 영향에 대한 이유는, 완전히 규정되지 않았지만, 상기 특허의 발명자에 의해 실시된 초기의 과학적 결과에서는 이차적인 탄화물의 형성과 관련된 것으로 나타난다. 고 Si 함량의 합금에 있어서, 이차적인 탄화물은, Si 에 의해 시멘타이트 형성 공정에 부과되는 어려움으로 인해, 고 확산 영역 (라스 또는 미립자 표면) 에 집중되는 경향이 있다. 다른 한편으로는, 저 Si 함량의 합금에 있어서, 시멘타이트가 급속 형성되어, 고온에서 형성되는 이차적인 탄화물의 보다 양호한 분포를 유도한다. 도 3 에서는 이러한 관찰을 설명하는 투과 전자 현미경법의 이미지를 도시한다.The reason for this important effect of Si and P, although not fully defined, appears to be related to the formation of secondary carbides in the initial scientific results carried out by the inventors of the patent. In alloys of high Si content, secondary carbides tend to concentrate in the high diffusion region (las or particulate surface) due to the difficulty imposed on the cementite forming process by Si. On the other hand, for alloys of low Si content, cementite rapidly forms, leading to a better distribution of secondary carbides formed at high temperatures. 3 shows an image of transmission electron microscopy illustrating this observation.

Figure pct00002
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실시예 2 : Cr 및 Mo 의 영향Example 2 Influence of Cr and Mo

Cr 및 Mo 의 영향을 규정하는데 도움이 되도록, 4 개의 종래 강을 포함하여 7 개의 추가 실험 잉곳이 생성되었고: H11, H13 및 PI 9909160-7 에 개시된 강 및 본 발명에서 제안된 2 개의 합금이다 (표 3 참조). 상기 2 개의 조성은 실시예 1 에 기재된 Si 및 P 함량을 저감하지만 또한 Cr 및 Mo 의 별도의 균형을 유도한다.To help define the effects of Cr and Mo, seven additional experimental ingots were produced, including four conventional steels: the steels disclosed in H11, H13 and PI 9909160-7 and the two alloys proposed in the present invention ( See Table 3). The two compositions reduce the Si and P content described in Example 1 but also lead to separate balances of Cr and Mo.

전술한 바와 같이, IP 1 및 IP 2 합금의 목적은 경도 손실에 대한 더 큰 저항, 즉 탬퍼링 저항을 얻는 것이다. 그리하여, 600℃ 에서의 상이한 노출 기간 후에 경도 저감이 평가되고, 그 결과는 표 4 에 도시되어 있다. 시간 증가는, 도 4b 의 차트에 도시된 바와 같이, 로그 스케일을 따른다. 이 결과에서는, 합금 IP 1 및 H11 을 비교하면, 내고온성은 Si 및 P 함량을 변경함으로써 간단하게 증가한다 (하지만, P 는 탄화물 형성 공정에서 기능하지 않기 때문에, 이러한 효과는 단지 Si 와 관련된 것으로 여겨짐).As mentioned above, the purpose of the IP 1 and IP 2 alloys is to obtain greater resistance to hardness loss, i.e., tamper resistance. Thus, the hardness reduction is evaluated after different exposure periods at 600 ° C., and the results are shown in Table 4. The increase in time follows the logarithmic scale, as shown in the chart of FIG. 4B. In these results, comparing the alloys IP 1 and H11, the high temperature resistance is simply increased by changing the Si and P content (but since P does not function in the carbide forming process, this effect is considered to be only related to Si ).

하지만, Si 함량을 저감시킴으로써 내고온성에서의 이득은 H13 보다 상당히 더 큰 결과를 생성하기에는 충분하지 않다. 그리하여, IP 2 합금에서 저 Cr 함량과 함께 고 Mo 함량이 사용되었다. 이러한 경우에, 내고온성의 상당한 변화가 증명될 수 있고, 동일한 노출 기간 후에 증가된 경도를 제공하였다. 그리고, 도 4a 에 도시된 바와 같이, H13 강에 대하여 얻어지는 동일한 경도 저하는 합금 IP 2 의 경우에서 보다 훨씬 더 긴 기간 후에 나타난다. 예를 들어, 경도는 25 시간의 노출 기간 후에 600℃ 의 온도에서 45 HRC 에서 35 HRC 로 저감되는 반면, 동일한 현상은 단지 60 시간 이후에 IP 2 합금에서 나타난다.However, the gain in high temperature resistance by reducing the Si content is not sufficient to produce results that are significantly larger than H13. Thus, high Mo content with low Cr content was used in IP 2 alloy. In this case, a significant change in high temperature resistance could be demonstrated, giving increased hardness after the same exposure period. And, as shown in FIG. 4A, the same hardness degradation obtained for H13 steels appears after a much longer period than in the case of alloy IP 2. For example, the hardness is reduced from 45 HRC to 35 HRC at a temperature of 600 ° C. after a 25 hour exposure period, while the same phenomenon occurs in the IP 2 alloy only after 60 hours.

상기 현저한 탬퍼링 저항 개선은, Mo 함량의 증가 뿐만 아니라 Cr 함량의 저감과 관련있다. 이러한 효과는 PI 2 합금과 합금 12 (특허 PI 9909160-7) 간의 차를 비교한 후에 명백하다. 또한, 합금 11 에 대하여 얻어지는 높은 탬퍼링 저항을 설명해준다.This marked improvement in tampering resistance is associated with a reduction in Cr content as well as an increase in Mo content. This effect is evident after comparing the difference between the PI 2 alloy and Alloy 12 (Patent PI 9909160-7). It also demonstrates the high tampering resistance obtained for alloy 11.

Figure pct00003
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Figure pct00004
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탬퍼링 저항에 대한 흥미로운 영향에도 불구하고, Cr 함량은 경화능 손상을 방지하도록 과도하게 낮은 레벨로 저감하지 말아야 하고, 그리하여 이러한 적용을 대형 공구에 한정하게 한다. 이는, 종래의 DIN 1.2365 강 (합금 11) 의 주요한 단점으로 고려되고, 즉 탬퍼링 저항은 우수하지만 경화능이 낮다. 표 5 에서는 팽창계의 시험 결과에 기초하여 상기 Cr × 경화능 문제를 설명한다. H13 강 (합금 10) 보다 낮은 Cr 함량을 가진 IP 2 조성은, 상기 양태에서, 증가된 탬퍼링 저항을 제공하기에는 이상적인 것으로 여겨질 수 있지만, DIN 1.2365 (합금 11) 만큼 낮지는 않다. 합금 IP 2 의 고 Mo 함량은, 적합한 경화능 레벨을 달성하는데 도움을 주고, 이는 Cr 함량 저감으로 인한 효과를 포함하고 또한 대형 공구에서의 적용을 보장해준다.Despite the interesting impact on the tamper resistance, the Cr content should not be reduced to an excessively low level to prevent hardenability damage, thus limiting this application to large tools. This is considered as a major disadvantage of the conventional DIN 1.2365 steel (alloy 11), ie it has good tampering resistance but low hardenability. Table 5 describes the Cr × hardenability problem based on the test results of the dilatometer. An IP 2 composition having a lower Cr content than the H13 steel (alloy 10), in this embodiment, may be considered ideal to provide increased tampering resistance, but is not as low as DIN 1.2365 (alloy 11). The high Mo content of alloy IP 2 helps to achieve a suitable level of hardenability, which includes the effect of reducing Cr content and also ensures application in large tools.

합금 12 및 다른 종래의 합금보다 낮은 Cr 함량을 사용함으로써 다른 장점은, 적절한 열전도성을 유지할 수 있다는 것이다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 이러한 특성은, Mo 함량이 증가함에 따라 저하되는 경향이 있으며 (합금 12 및 합금 10 비교), 또한 Cr 함량이 저감됨에 따라 증가하는 경향이 있다 (합금 11 및 IP 2). 따라서, 내고온성에 대하여 이상적인 것으로 고려되는 것 이외에도, IP 2 합금의 Cr 및 Mo 함량의 조합은 종래의 H13 강 (합금 10) 에서보다 훨씬 더 높은 레벨에서 열전도성을 유지하도록 해준다.Another advantage of using a lower Cr content than Alloy 12 and other conventional alloys is that they can maintain adequate thermal conductivity. As shown in FIG. 5, this property tends to decrease as the Mo content increases (compare Alloy 12 and Alloy 10) and also increases as Cr content decreases (alloys 11 and IP 2). ). Thus, in addition to being considered ideal for high temperature resistance, the combination of Cr and Mo contents of the IP 2 alloy allows to maintain thermal conductivity at much higher levels than in conventional H13 steels (alloy 10).

Figure pct00005
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우수한 장점은, 종래의 H11, H13 및 DIN 1.2365 합금 (합금 9 ~ 합금 11) 에 대하여 IP 1 및 IP 2 합금의 다른 이득이 있다. 이러한 결과는 도 6 에서 비교될 수 있다. 관련 합금 11 에서의 IP 2 합금의 이득은, 유사하게 높은 탬퍼링 저항을 가짐에 주목해야 한다. 즉, 우수한 경화능 이외에, IP 2 화학적 조성의 균형은, 이 합금을 합금 11 보다 더 현저한 인성을 갖도록 한다. 이러한 경우에, 그 효과는 실시예 1 에 설명된 바와 같이 일차적으로 저 Si 및 P 함량과 관련 있다.An excellent advantage is that there are other benefits of IP 1 and IP 2 alloys over conventional H11, H13 and DIN 1.2365 alloys (alloys 9 to alloy 11). These results can be compared in FIG. 6. It should be noted that the gain of the IP 2 alloy in related alloy 11 has a similarly high tampering resistance. In other words, in addition to good hardenability, the balance of IP 2 chemical composition makes this alloy more pronounced than alloy 11. In this case, the effect is primarily related to low Si and P content as described in Example 1.

실시예 3 : 필드 시험Example 3: Field Test

필드 연구가 이하 설명되고, IP 2 합금은 단조 공구에서 강 H13 과 비교된다. 그 결과는 파괴 모드 및 재료의 특성에 기초하여 분석된다.Field studies are described below and IP 2 alloys are compared to steel H13 in forging tools. The results are analyzed based on the failure mode and the properties of the material.

당해 공정은 고속 온간 단조로 처리된다 (도 7a 참조). 단조된 빌렛이 통상의 고온 단조 온도보다 낮은 온도에 노출됨에도 불구하고, 높은 처리 속도로 인해 가열된 빌렛과 매트릭스간의 접촉이 연장되어, 그 표면을 가열시킨다. 이러한 공정은 고 냉각 조건에서 조성되어, 표면 영역에 대한 열 충격을 향상시킨다.The process is treated with high speed warm forging (see FIG. 7A). Although the forged billet is exposed to temperatures lower than the usual hot forging temperature, the high treatment rate allows the contact between the heated billet and the matrix to extend, heating the surface. This process is formulated at high cooling conditions, improving thermal shock to the surface area.

공정 데이터Process data

제품 : 샤프트 단부Product: Shaft End

공구 : 온간 단조 정밀 펀치Tooling: warm forging precision punch

단조된 재료: 개질된 SAE 1045 및 1050 강Forged materials: modified SAE 1045 and 1050 steels

빌렛 온도 : 대략 900℃Billet Temperature: Approx 900 ℃

냉각: 강수냉Cooling: Precipitation

블로우 적용 속도: 고Blow application speed: high

이전에 사용된 공구 강 : AISI H13 (경도 : 53 HRC)Previously used tool steel: AISI H13 (hardness: 53 HRC)

시험된 강 : 동일한 경도에서 IP 2Tested steel: IP 2 at same hardness

도 7a 에서는 펀치 수명이 종료된 후에 분석된 펀치를 나타낸다. 이러한 유형의 단조는 높은 치수 정밀한 부품을 제조하기 때문에, 몇십분의 일 ㎜ 의 편차는 제조된 부품의 품질을 보장해준다. 이러한 부품의 수명 종료는, 돌출 및 라운딩처리된 표면상의 마모 및 열균열의 발생에 의해 유발된다 (도 7a 참조). 이러한 부품의 수명 종료 후에, 매트릭스는 파괴되고 분석된다. 도 7b 에서는 접촉 표면으로부터의 거리에 대한 경도 관련 데이터를 도시하고; 경도는 서브표면 영역에 근접하여 감소함에 주목해야 한다. 마모는, 코어 경도에 무관하게, 실제로 가공시 경도의 손실과 관련있다. 낮은 경도로 된 표면이 열균열 발생에 보다 민감하기 때문에, 열의 발생은 또한 경도 손실과 관련되어 있다. 따라서, 증가된 탬퍼링 저항은 공구 수명 시간을 추가로 증가시키는데 있어 중요하다.7A shows the punch analyzed after the end of the punch life. Because this type of forging produces parts with high dimensional precision, deviations of several tens of millimeters ensure the quality of the manufactured parts. End of life of such parts is caused by the occurrence of wear and thermal cracks on the protruding and rounded surfaces (see FIG. 7A). After the end of the life of these parts, the matrix is broken and analyzed. 7b shows hardness related data for distance from contact surface; It should be noted that the hardness decreases close to the subsurface area. Abrasion, in fact, is related to the loss of hardness during machining, regardless of core hardness. Since low hardness surfaces are more susceptible to thermal cracking, heat generation is also associated with hardness loss. Therefore, increased tampering resistance is important for further increasing tool life time.

그 후, 본 발명의 강, IP 2 는 적용을 위해 시험되어 승인되어, 공구 수명 시간을 56% 로 증가시킨다. 수치에 있어서, H13 강으로 제조된 5000 개의 부품은 공구의 수명이 종료될 때까지 단조될 수 있고, 상기 도면에서는 IP 2 강 (도 4 및 도 6) 으로 제조되는 7500 개의 부품으로 증가되며; H13 강 (합금 10) 과 IP 2 강에 대하여 전개된 시간에 대한 탬퍼링 곡선 및 경도의 비교 분석에서는 이러한 현상에 대한 보다 나은 이해를 제공해준다. 양 경우에 대하여, 고온을 받으면 강의 경도는 감소하고, 이러한 감소가 커지면, 시간이 길어지고 또한 사용된 온도도 더 높아진다. 하지만, 고온에서 합금 IP 2 의 안정성이 더 좋아진다. 따라서, 단조 공정시, 더 많은 횟수의 행정 후에 파괴가 발생할 것이고, 관찰된 수율 이득을 나타낸다.The steel, IP 2 of the present invention is then tested and approved for application, increasing the tool life time to 56%. In figures, 5000 parts made of H13 steel can be forged until the end of the life of the tool, in this figure increased to 7500 parts made of IP 2 steel (FIGS. 4 and 6); A comparative analysis of the tempering curves and hardness versus time developed for H13 steels (alloy 10) and IP 2 steels provides a better understanding of this phenomenon. In both cases, the hardness of the steel decreases when subjected to high temperatures, and the larger this decrease, the longer the time and the higher the temperature used. However, the stability of alloy IP 2 is better at high temperatures. Thus, in the forging process, breakage will occur after a greater number of strokes, indicating an observed yield gain.

Claims (10)

탬퍼링 저항이 높은 강에 있어서,
합금 원소의 조성은, 본질적으로, 질량% 로,
0.20 ~ 0.50 의 C, 1.0 이하의 Si, 0.030 이하의 P, 3.0 ~ 4.0 의 Cr, 1.5 ~ 4.0 의 Mo, 0.1 ~ 2.0 의 V, 1.5 이하의 Co, 잔부는 Fe 및 불가피한 유해 물질로 구성되는 탬퍼링 저항이 높은 강.
For steels with high tamper resistance,
The composition of the alloying element is essentially, in mass%,
0.20 to 0.50 C, 1.0 or less Si, 0.030 or less P, 3.0 to 4.0 Cr, 1.5 to 4.0 Mo, 0.1 to 2.0 V, 1.5 or less Co, balance consisting of Fe and unavoidable harmful substances Steel with high furring resistance.
탬퍼링 저항이 높은 강에 있어서,
합금 원소의 조성은, 본질적으로, 질량% 로,
0.30 ~ 0.50 의 C, 0.8 이하의 Si, 0.020 이하의 P, 3.0 ~ 4.0 의 Cr, 2.0 ~ 3.0 의 Mo, 0.1 ~ 1.0 의 V, 1.0 이하의 Co, 잔부는 Fe 및 불가피한 유해 물질로 구성되는 탬퍼링 저항이 높은 강.
For steels with high tamper resistance,
The composition of the alloying element is essentially, in mass%,
0.30 to 0.50 C, 0.8 or less Si, 0.020 or less P, 3.0 to 4.0 Cr, 2.0 to 3.0 Mo, 0.1 to 1.0 V, 1.0 or less Co, balance consisting of Fe and unavoidable harmful substances Steel with high furring resistance.
탬퍼링 저항이 높은 강에 있어서,
합금 원소의 조성은, 본질적으로, 질량% 로,
0.30 ~ 0.45 의 C, 0.5 이하의 Si, 0.015 이하의 P, 3.2 ~ 3.9 의 Cr, 2.0 ~ 3.0 의 Mo, 0.3 ~ 1.0 의 V, 1.0 이하의 Co, 잔부는 Fe 및 불가피한 유해 물질로 구성되는 탬퍼링 저항이 높은 강.
For steels with high tamper resistance,
The composition of the alloying element is essentially, in mass%,
0.30 to 0.45 C, 0.5 or less Si, 0.015 or less P, 3.2 to 3.9 Cr, 2.0 to 3.0 Mo, 0.3 to 1.0 V, 1.0 or less Co, balance consisting of Fe and inevitable harmful substances Steel with high furring resistance.
탬퍼링 저항이 높은 강에 있어서,
합금 원소의 조성은, 본질적으로, 질량% 로,
0.30 ~ 0.40 의 C, 0.4 이하의 Si, 0.010 이하의 P, 3.5 ~ 3.9 의 Cr, 2.2 ~ 2.8 의 Mo, 0.3 ~ 0.8 의 V, 0.5 이하의 Co, 잔부는 Fe 및 불가피한 유해 물질로 구성되는 탬퍼링 저항이 높은 강.
For steels with high tamper resistance,
The composition of the alloying element is essentially, in mass%,
0.30 to 0.40 C, 0.4 or less Si, 0.010 or less P, 3.5 to 3.9 Cr, 2.2 to 2.8 Mo, 0.3 to 0.8 V, 0.5 or less Co, balance consisting of Fe and inevitable harmful substances Steel with high furring resistance.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
Mo : W 치환비는 1 Mo : 2 W 에 대응하는 것을 특징으로 하는 탬퍼링 저항이 높은 강.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Mo: W substitution ratio is a steel with high tamper resistance, characterized in that 1 Mo: 2 W.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
바나듐 : 니오븀 / 티타늄 치환비는 1 V : 2 Nb/ 1 Ti 에 대응하는 것을 특징으로 하는 탬퍼링 저항이 높은 강.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Vanadium: Niobium / Titanium substitution ratio is 1 V: 2 Nb / 1 Ti, characterized in that the high tempering resistance steel.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
실온 또는 1300℃ 까지의 온도에서 고상 또는 액상 재료를 형성하기 위해서, 몰드, 매트릭스 및 다용도 공구에 적용되는 것을 특징으로 하는 탬퍼링 저항이 높은 강.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
High tempering resistance steel, characterized in that it is applied to molds, matrices and utility tools to form solid or liquid materials at room temperature or up to 1300 ° C.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
300 ~ 1300℃ 온도를 받는 금속 성형 공구 또한 철 또는 비철 합금의 단조, 압출 또는 주조에 사용되는 것을 특징으로 하는 탬퍼링 저항이 높은 강.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Metal forming tools subjected to temperatures between 300 and 1300 ° C. High tempering resistance steels, which are also used for forging, extrusion or casting of ferrous or nonferrous alloys.
잉곳 주조 및 고온/냉간 성형을 포함하는 공정에 의해 제조되거나 또는 심지어 주조 구조물과 함께 사용되는 탬퍼링 저항이 높은 강.Highly tamper resistant steels produced by processes including ingot casting and hot / cold forming or even used with casting structures. 분말 야금, 분말 주입 또는 분무 형성 공정 등의 용융 금속의 미립화 또는 확산을 포함하는 공정에 의해 제조되는 탬퍼링 저항이 높은 강.High tempering resistance steel produced by processes involving atomization or diffusion of molten metal, such as powder metallurgy, powder injection or spray forming processes.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2682491B1 (en) 2011-03-03 2018-07-04 Hitachi Metals, Ltd. Hot work tool steel having excellent toughness, and process of producing same
CN106834931B (en) * 2017-03-28 2019-05-14 宁波禾顺新材料有限公司 A kind of hot die steel of thermal fatigue resistance and preparation method thereof
JP2019173049A (en) 2018-03-27 2019-10-10 山陽特殊製鋼株式会社 Powder for metal mold
CN111954725A (en) * 2018-05-14 2020-11-17 日立金属株式会社 Hot-work die for additive layer manufacturing, manufacturing method thereof and metal powder for additive layer manufacturing hot-work die
JP7459577B2 (en) 2019-06-18 2024-04-02 大同特殊鋼株式会社 Manufacturing method of powder for additive manufacturing and die-casting mold parts
CN113293269B (en) * 2021-05-31 2022-03-22 东北大学 Two-stage homogenization treatment process for H13 die steel

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5436893B2 (en) * 1973-11-28 1979-11-12
JPH01201459A (en) * 1988-02-08 1989-08-14 Daido Steel Co Ltd Parts combining high toughness with wear resistance
JPH04180544A (en) * 1990-11-15 1992-06-26 Daido Steel Co Ltd Production of high strength steel excellent in delayed fracture resistance and machine parts using the same
DE4321433C1 (en) * 1993-06-28 1994-12-08 Thyssen Stahl Ag Use of hot work steel
JP3241491B2 (en) * 1993-06-29 2001-12-25 大同特殊鋼株式会社 Rolling bearing for high temperature and high speed rotation
US5435824A (en) * 1993-09-27 1995-07-25 Crucible Materials Corporation Hot-isostatically-compacted martensitic mold and die block article and method of manufacture
SE511758C2 (en) * 1998-03-27 1999-11-22 Uddeholm Tooling Ab Steel material for hot work tools
JP3717745B2 (en) * 2000-04-13 2005-11-16 住友金属工業株式会社 Mandrel bar and its manufacturing method
AU2003292572A1 (en) * 2003-12-19 2005-07-14 Daido Steel Co., Ltd Hot work tool steel and mold member excellent in resistance to melting
FR2870546B1 (en) * 2004-05-21 2006-09-01 Industeel Creusot STEEL WITH HIGH MECHANICAL RESISTANCE AND WEAR
CN101240401A (en) * 2008-03-05 2008-08-13 钢铁研究总院 Molybdenum-free low-cost hot working die steel
CN101250668A (en) * 2008-04-03 2008-08-27 上海交通大学 Hot work die steel

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