JPS6153404B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6153404B2 JPS6153404B2 JP58110614A JP11061483A JPS6153404B2 JP S6153404 B2 JPS6153404 B2 JP S6153404B2 JP 58110614 A JP58110614 A JP 58110614A JP 11061483 A JP11061483 A JP 11061483A JP S6153404 B2 JPS6153404 B2 JP S6153404B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- quenching
- cooling
- cracks
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING 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
- C21D8/00—Modifying the physical properties of ferrous metals or ferrous alloys by deformation combined with, or followed by, heat treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明は耐熱亀裂性に優れた金属加工用熱間工
具鋼の製造方法に関するものである。 例えばシームレス鋼管を圧延する場合に管の内
部に挿入される圧延用工具鋼としてJIS Ｇ
4404D6種（SKD ６）が用いられており、この熱
処理法として820〜870℃徐冷焼なまし、1000〜
1050℃空冷焼入れ、550〜650℃空冷焼もどしが推
奨されているが、このの熱処理のみでは圧延後の
冷却過程で結晶粒界割れが生じたものが消失せ
ず、焼入れ時に割れの起点となり、あるいは粒界
に折出した炭化物が起点となつて焼入れ時に新た
な割れを生じている。これらの割れは工具鋼が熱
サイクルを受ける場所で使用される場合に熱亀裂
となつて現われ、工具の短寿命の原因となつてい
る。 本発明は熱間工具鋼の熱処理を特定することに
よつて工具の熱亀裂を防止すること、および熱亀
裂の進展を停止し工具の破損を防止することを目
的とするものである。 本発明はJIS Ｇ 4404D6種相当工具鋼を対象
とするものであり、その化学成分はC0.20〜
0.45wt％、Si0.30〜1.20wt％、Mn0.20〜0.80wt
％、Cr4.0〜0.6wt％、Mo0.30〜1.50wt％、V0.30
〜1.50wt％を含有する鋼組成であるが、変態点お
よび組織を著るしく変えない程度の他の成分を含
有することができる。本発明の熱処理は熱間圧延
の冷却から最終の焼戻しまで７つの工程より構成
される。すなわち (a) 熱間圧延を800℃以上の温度で完了すること (b) 800℃から650℃まで180分以上の時間をかけ
て徐冷すること (c) 650℃以下の温度から900℃以上1100℃以下の
温度に昇温し、200℃以下の温度に冷却し焼入
れること (d) 750℃以上850℃以下の温度域に120分以上保
持し炭化物を微細化し冷却すること (e) 表層を900℃以上1100℃以下に加熱すること (f) 続いて200℃以下に冷却し焼入れること (g) 575℃以上680℃以下の温度に加熱し焼戻すこ
と により構成される。 (a)の800℃以上で圧延を完了する理由は圧延中
および冷却過程での割れを防止するためである。
(b)の徐冷の理由は冷却中および冷却後のガス切断
時の割れ防止のためであり、800℃から650℃まで
の温度を180分以上で冷却することによりベーナ
イトプラスマルテンサイトの面積率を30％以下に
する条件である。(c)の条件はこの鋼のAc3変態点
は880℃程度であるので実用的なオーステナイト
化温度を示しており、上限は結晶粒の粗大化より
制限している。この工程で焼入れることによつて
次の工程での炭化物の微細化あるいは球状化が促
進されるが、この工程での焼入れは(b)の工程の徐
冷によつて粒界割れや焼割れが防止できるもので
ある。この鋼種のMs点は約300℃Mf点は150℃で
あるので焼入れのために200℃以下まで冷却する
必要がある。(d)の工程は炭化物の微細化あるいは
球状化を行なうが、同時に粒界割れを消失させ
る。この温度範囲はAc3が約820℃であるのでそ
の前後の球状化焼純に適した範囲を示したもので
ある。(e)の条件は表層をオーステナイト化温度に
上昇する工程で、例えば高周波加熱炉、中周波加
熱炉、マツフル炉などによつて表層を急速加熱
し、(f)の焼入れ工程によつて表層、例えば深さ10
mmに焼入れすることを計つたものである。この工
程で粒界割れや焼割れを防止するためにも(a)〜(d)
の熱処理は有効である。(g)の工程は表層の硬度
を、熱間工具鋼の用途に合わせるためのもので、
下限の温度は焼もどし効果が工業的に十分現われ
る温度であり、上限の温度は工具鋼としての用途
上一般に必要とされる硬度Hv320に相当し、用途
によつては700℃程度（Hv280相当）まで上昇で
きる。 また本発明法において最後の焼戻し工程におい
て炉内に水蒸気を吹込むことによつて酸化スケー
ル層が厚くなり、このスケールは母材を波状に浸
蝕しており、はがれにくく、圧延時には断熱層と
して作用する。このスケールは炉内のみならず炉
外の冷却床を加湿することによつても生じさせる
ことができる。 実施例 Ｃ：0.38％、Si：0.94％、Mn0.40％、Ｐ：
0.008％、Ｓ：0.0006％、Cr：5.2％、Mo：0.86
％、Ｖ：0.38％、Al：0.035％の鋼を表１に示す
従来法により処理した例と本発明の処理によつた
実施例を比較して示す。圧延後の素材断面は210
mmφであり、例１は空冷よりやや冷却速度が遅い
程度でベーナイト組織であり粒界割れが散見され
る。その他の例はベーナイトが一部存在するが粒
界割れは見られない。(e)の焼入れ後には従来法は
例１、例２ともに粒界割れを生じているが、本発
明法には粒界割れは見られない。熱亀裂試験は(d)
の工程のあと試験片を100mmφに削り、(e)、(f)、
(g)の熱処理を行なつたのち高周波加熱で200〜500
℃を5000回くり返したのち外観および断面で判定
した。従来法では熱亀裂が大きく、本発明法では
実用的に問題とするに足りない深さ0.05mm以下の
微小なものである。熱亀裂試験片と同様にして製
作した102mmφのマンドレルを用いて加熱温度
1200℃、外径140mm、肉厚16mmの鋼管を肉厚4.0mm
まで６パスで圧延した時のマンドレル表面下1.0
mmの位置の温度を測定した。こ時の最高温度を表
中に示しているが、(g)の焼戻し時に炉内に水蒸気
を吹込んだ場合には前記温度は410℃であり、他
のものより低い値を示している。さらに、熱亀裂
試験を強化続行すると、従来法では表層の焼入れ
層に生じた熱亀裂は中心部の焼のはいつていない
層へ進展するが、本発明法のように炭化物を球状
化しておくことによつて熱亀裂の進展は未焼入れ
部との境界で停止される。
具鋼の製造方法に関するものである。 例えばシームレス鋼管を圧延する場合に管の内
部に挿入される圧延用工具鋼としてJIS Ｇ
4404D6種（SKD ６）が用いられており、この熱
処理法として820〜870℃徐冷焼なまし、1000〜
1050℃空冷焼入れ、550〜650℃空冷焼もどしが推
奨されているが、このの熱処理のみでは圧延後の
冷却過程で結晶粒界割れが生じたものが消失せ
ず、焼入れ時に割れの起点となり、あるいは粒界
に折出した炭化物が起点となつて焼入れ時に新た
な割れを生じている。これらの割れは工具鋼が熱
サイクルを受ける場所で使用される場合に熱亀裂
となつて現われ、工具の短寿命の原因となつてい
る。 本発明は熱間工具鋼の熱処理を特定することに
よつて工具の熱亀裂を防止すること、および熱亀
裂の進展を停止し工具の破損を防止することを目
的とするものである。 本発明はJIS Ｇ 4404D6種相当工具鋼を対象
とするものであり、その化学成分はC0.20〜
0.45wt％、Si0.30〜1.20wt％、Mn0.20〜0.80wt
％、Cr4.0〜0.6wt％、Mo0.30〜1.50wt％、V0.30
〜1.50wt％を含有する鋼組成であるが、変態点お
よび組織を著るしく変えない程度の他の成分を含
有することができる。本発明の熱処理は熱間圧延
の冷却から最終の焼戻しまで７つの工程より構成
される。すなわち (a) 熱間圧延を800℃以上の温度で完了すること (b) 800℃から650℃まで180分以上の時間をかけ
て徐冷すること (c) 650℃以下の温度から900℃以上1100℃以下の
温度に昇温し、200℃以下の温度に冷却し焼入
れること (d) 750℃以上850℃以下の温度域に120分以上保
持し炭化物を微細化し冷却すること (e) 表層を900℃以上1100℃以下に加熱すること (f) 続いて200℃以下に冷却し焼入れること (g) 575℃以上680℃以下の温度に加熱し焼戻すこ
と により構成される。 (a)の800℃以上で圧延を完了する理由は圧延中
および冷却過程での割れを防止するためである。
(b)の徐冷の理由は冷却中および冷却後のガス切断
時の割れ防止のためであり、800℃から650℃まで
の温度を180分以上で冷却することによりベーナ
イトプラスマルテンサイトの面積率を30％以下に
する条件である。(c)の条件はこの鋼のAc3変態点
は880℃程度であるので実用的なオーステナイト
化温度を示しており、上限は結晶粒の粗大化より
制限している。この工程で焼入れることによつて
次の工程での炭化物の微細化あるいは球状化が促
進されるが、この工程での焼入れは(b)の工程の徐
冷によつて粒界割れや焼割れが防止できるもので
ある。この鋼種のMs点は約300℃Mf点は150℃で
あるので焼入れのために200℃以下まで冷却する
必要がある。(d)の工程は炭化物の微細化あるいは
球状化を行なうが、同時に粒界割れを消失させ
る。この温度範囲はAc3が約820℃であるのでそ
の前後の球状化焼純に適した範囲を示したもので
ある。(e)の条件は表層をオーステナイト化温度に
上昇する工程で、例えば高周波加熱炉、中周波加
熱炉、マツフル炉などによつて表層を急速加熱
し、(f)の焼入れ工程によつて表層、例えば深さ10
mmに焼入れすることを計つたものである。この工
程で粒界割れや焼割れを防止するためにも(a)〜(d)
の熱処理は有効である。(g)の工程は表層の硬度
を、熱間工具鋼の用途に合わせるためのもので、
下限の温度は焼もどし効果が工業的に十分現われ
る温度であり、上限の温度は工具鋼としての用途
上一般に必要とされる硬度Hv320に相当し、用途
によつては700℃程度（Hv280相当）まで上昇で
きる。 また本発明法において最後の焼戻し工程におい
て炉内に水蒸気を吹込むことによつて酸化スケー
ル層が厚くなり、このスケールは母材を波状に浸
蝕しており、はがれにくく、圧延時には断熱層と
して作用する。このスケールは炉内のみならず炉
外の冷却床を加湿することによつても生じさせる
ことができる。 実施例 Ｃ：0.38％、Si：0.94％、Mn0.40％、Ｐ：
0.008％、Ｓ：0.0006％、Cr：5.2％、Mo：0.86
％、Ｖ：0.38％、Al：0.035％の鋼を表１に示す
従来法により処理した例と本発明の処理によつた
実施例を比較して示す。圧延後の素材断面は210
mmφであり、例１は空冷よりやや冷却速度が遅い
程度でベーナイト組織であり粒界割れが散見され
る。その他の例はベーナイトが一部存在するが粒
界割れは見られない。(e)の焼入れ後には従来法は
例１、例２ともに粒界割れを生じているが、本発
明法には粒界割れは見られない。熱亀裂試験は(d)
の工程のあと試験片を100mmφに削り、(e)、(f)、
(g)の熱処理を行なつたのち高周波加熱で200〜500
℃を5000回くり返したのち外観および断面で判定
した。従来法では熱亀裂が大きく、本発明法では
実用的に問題とするに足りない深さ0.05mm以下の
微小なものである。熱亀裂試験片と同様にして製
作した102mmφのマンドレルを用いて加熱温度
1200℃、外径140mm、肉厚16mmの鋼管を肉厚4.0mm
まで６パスで圧延した時のマンドレル表面下1.0
mmの位置の温度を測定した。こ時の最高温度を表
中に示しているが、(g)の焼戻し時に炉内に水蒸気
を吹込んだ場合には前記温度は410℃であり、他
のものより低い値を示している。さらに、熱亀裂
試験を強化続行すると、従来法では表層の焼入れ
層に生じた熱亀裂は中心部の焼のはいつていない
層へ進展するが、本発明法のように炭化物を球状
化しておくことによつて熱亀裂の進展は未焼入れ
部との境界で停止される。
【表】
以上述べた様に熱間工具鋼の圧延終了後の冷却
を含む熱処理を本発明に従つて施すことによつて
工具の熱亀裂を防止し工具寿命を向上すること、
さらには熱亀裂の進展を停止することによつて工
具の破損をなくし、重大事故の発生を有効に防止
することができるものである。
を含む熱処理を本発明に従つて施すことによつて
工具の熱亀裂を防止し工具寿命を向上すること、
さらには熱亀裂の進展を停止することによつて工
具の破損をなくし、重大事故の発生を有効に防止
することができるものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ C0.20〜0.45wt％、Si0.30〜1.20wt％、
Mn0.20〜0.80wt％、Cr4.0〜6.0wt％、Mo0.30〜
1.50wt％、V0.30〜1.50wt％を含む鋼の熱処理の
工程が (a) 熱間圧延を800℃以上の温度で完了すること (b) 800℃から650℃まで180分以上の時間をかけ
て徐冷すること (c) 650℃以下の温度から900℃以上1100℃以下の
温度に昇温し、200℃以下の温度に冷却し焼入
れること (d) 750℃以上850℃以下の温度域に120分以上保
持し、炭化物を微細化し冷却すること (e) 表層を900℃以上1100℃以下に加熱すること (f) 続いて200℃以下に冷却し焼入れること (g) 575℃以上、680℃以下の温度に加熱し焼戻す
こと よりなることを特徴とする耐熱亀裂性に優れた熱
間工具鋼の製造方法。 ２ (g)の工程がH2Oを添加した雰囲気で行うこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐熱亀
裂性に優れた熱間工具鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58110614A JPS602623A (ja) | 1983-06-20 | 1983-06-20 | 耐熱亀裂性に優れた熱間工具鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58110614A JPS602623A (ja) | 1983-06-20 | 1983-06-20 | 耐熱亀裂性に優れた熱間工具鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS602623A JPS602623A (ja) | 1985-01-08 |
| JPS6153404B2 true JPS6153404B2 (ja) | 1986-11-18 |
Family
ID=14540278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58110614A Granted JPS602623A (ja) | 1983-06-20 | 1983-06-20 | 耐熱亀裂性に優れた熱間工具鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602623A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004057049A1 (ja) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Nippon Steel Corporation | 製造性と耐食性に優れた軸受鋼およびその製造方法ならびに軸受部品およびその製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102676752B (zh) * | 2012-05-08 | 2014-01-29 | 无锡宏达热处理锻造有限公司 | 汽车锻件模具钢h13的热处理工艺 |
| CN106119470A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-11-16 | 宜兴市凯诚模具有限公司 | 一种钢模具上、下模热处理方法 |
-
1983
- 1983-06-20 JP JP58110614A patent/JPS602623A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004057049A1 (ja) * | 2002-12-12 | 2004-07-08 | Nippon Steel Corporation | 製造性と耐食性に優れた軸受鋼およびその製造方法ならびに軸受部品およびその製造方法 |
| EP1574592A4 (en) * | 2002-12-12 | 2008-09-17 | Nippon Steel Corp | BEARING STAIN WITH EXCELLENT WORKABILITY AND CORROSION RESISTANCE, MANUFACTURING METHOD AND STORAGE ELEMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS602623A (ja) | 1985-01-08 |
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