JPS6154864B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6154864B2 JPS6154864B2 JP53096433A JP9643378A JPS6154864B2 JP S6154864 B2 JPS6154864 B2 JP S6154864B2 JP 53096433 A JP53096433 A JP 53096433A JP 9643378 A JP9643378 A JP 9643378A JP S6154864 B2 JPS6154864 B2 JP S6154864B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- present
- nitriding
- temperature strength
- resistance
- 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.)
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
本発明は、Al押出ダイス、Alダイカスト型、
熱間鍛造用金型など、熱間加工金型用途の工具に
用い、特に窒化処理して使用した場合における耐
クラツク発生、進展性に優れ、かつ優れた軟化抵
抗、高温強度とあいまつて長寿命を与える熱間加
工用工具鋼に関するものである。熱間加工用工具
鋼としては、現在５％Cr系のSKD61，62が一般
的に用いられており、さらに長寿命を要求される
用途に対しては、中〜低Cr系の3Cr―3Mo系鋼
（AISIH10など）が使用されている。 しかるに5Cr系のSKD61，62では窒化層を支え
る芯部の高温強度、軟化抵抗が十分でなく、この
結果として使用時の金型面昇温温度が高い用途の
場合、窒化処理による長寿命化には限界があつ
た。一方、芯部の高温強度が優れている3Cr―
3Mo系鋼適用の場合、相対的に深い窒化層が形成
され、形状的に応力集中の少ない用途、過大な熱
衝撃の作用しない用途にはSKD61，62に対し、
明らかに優れた寿命を得ることが可能であること
が判明しているが、Al押出ダイスその他鋭い隅
角形状を有する金型や苛酷な鍛造応力、熱衝撃を
受ける用途の場合、窒化層に早期に鋭いクラツク
を生成し、かつこれが早期に芯部に進展し、大割
れをまねく傾向が認められる。 なお、さらに低Crの場合には十分な窒化表面
硬さが得られず、窒化による寿命向上効果に関
し、限界があつた。本発明は高い窒化表面層硬さ
を有すると同時に、窒化層からの初期クラツクの
発生やこれの進展に対する抵抗が大きいなど、優
れた窒化特性を備え、かつ繰返塩浴窒化処理など
において、熱影響による芯部の硬さ低下をまねく
ことなく、また優れた芯部の高温強度とあいまつ
て応力集中をまねきやすい形状の金型や昇温温度
が高く、かつ苛酷な作業応力、冷却条件下で使用
される各種熱間金型に適用し、割れ、へたりを生
ぜず、長寿命を与える新しい熱間加工用工具鋼に
関するものである。 すなわち、本発明は優れた窒化特性、高温強度
特性の両特性を兼備させるための基本としてCr
は4.00％を越え4.80％以下に管理することが必要
であることを見出したことをもとに、中Ｃ−４〜
4.8Cr―Mo（Ｗ）―中Ｖを基本成分として、目
的、用途により、Si，Mn等の添加を行なうもの
でCr量の上記設定による優れた窒化特性、上記
Cr量と炭化物析出強化元素Mo（Ｗ）、Ｖ量の適
切な組合せによる優れた軟化抵抗、高温強度を兼
備させたものでＶ量はこの点より、中V0.60〜1.0
％含有が必須条件となるもので、併せてMn添加
による焼入性向上効果、Si添加による耐酸化、肌
荒れ性向上効果を組合せ、空冷焼入を可能とする
こととともに、使用性能の一層の向上を付与する
ことを特徴とするものである。 第１表は本発明鋼および従来鋼の化学組成を示
す。
熱間鍛造用金型など、熱間加工金型用途の工具に
用い、特に窒化処理して使用した場合における耐
クラツク発生、進展性に優れ、かつ優れた軟化抵
抗、高温強度とあいまつて長寿命を与える熱間加
工用工具鋼に関するものである。熱間加工用工具
鋼としては、現在５％Cr系のSKD61，62が一般
的に用いられており、さらに長寿命を要求される
用途に対しては、中〜低Cr系の3Cr―3Mo系鋼
（AISIH10など）が使用されている。 しかるに5Cr系のSKD61，62では窒化層を支え
る芯部の高温強度、軟化抵抗が十分でなく、この
結果として使用時の金型面昇温温度が高い用途の
場合、窒化処理による長寿命化には限界があつ
た。一方、芯部の高温強度が優れている3Cr―
3Mo系鋼適用の場合、相対的に深い窒化層が形成
され、形状的に応力集中の少ない用途、過大な熱
衝撃の作用しない用途にはSKD61，62に対し、
明らかに優れた寿命を得ることが可能であること
が判明しているが、Al押出ダイスその他鋭い隅
角形状を有する金型や苛酷な鍛造応力、熱衝撃を
受ける用途の場合、窒化層に早期に鋭いクラツク
を生成し、かつこれが早期に芯部に進展し、大割
れをまねく傾向が認められる。 なお、さらに低Crの場合には十分な窒化表面
硬さが得られず、窒化による寿命向上効果に関
し、限界があつた。本発明は高い窒化表面層硬さ
を有すると同時に、窒化層からの初期クラツクの
発生やこれの進展に対する抵抗が大きいなど、優
れた窒化特性を備え、かつ繰返塩浴窒化処理など
において、熱影響による芯部の硬さ低下をまねく
ことなく、また優れた芯部の高温強度とあいまつ
て応力集中をまねきやすい形状の金型や昇温温度
が高く、かつ苛酷な作業応力、冷却条件下で使用
される各種熱間金型に適用し、割れ、へたりを生
ぜず、長寿命を与える新しい熱間加工用工具鋼に
関するものである。 すなわち、本発明は優れた窒化特性、高温強度
特性の両特性を兼備させるための基本としてCr
は4.00％を越え4.80％以下に管理することが必要
であることを見出したことをもとに、中Ｃ−４〜
4.8Cr―Mo（Ｗ）―中Ｖを基本成分として、目
的、用途により、Si，Mn等の添加を行なうもの
でCr量の上記設定による優れた窒化特性、上記
Cr量と炭化物析出強化元素Mo（Ｗ）、Ｖ量の適
切な組合せによる優れた軟化抵抗、高温強度を兼
備させたものでＶ量はこの点より、中V0.60〜1.0
％含有が必須条件となるもので、併せてMn添加
による焼入性向上効果、Si添加による耐酸化、肌
荒れ性向上効果を組合せ、空冷焼入を可能とする
こととともに、使用性能の一層の向上を付与する
ことを特徴とするものである。 第１表は本発明鋼および従来鋼の化学組成を示
す。
【表】
第２表は本発明鋼の焼もどし軟化抵抗を示す。
【表】
本発明鋼は従来鋼よりも優れた軟化抵抗を有し
ていることがわかる。これはCr量の適切な設定
および中Ｃ―中ＶならびにMo（Ｗ）量の適度の
調整によるものである。軟化抵抗は使用時の熱影
響軟化防止のみでなく、繰返窒化処理の熱影響に
おける芯部硬さ低下防止上重視される重要な特性
である。 第３表に本発明鋼の高温強度を示す。 本発明鋼は従来鋼よりも明らかに高温強度が優
れていることがわかる。 これはCr量の設定（4.00％を越え4.80％以下）
および中Ｃ―中ＶならびにMo（Ｗ）量の適度の
調整によるものである。
ていることがわかる。これはCr量の適切な設定
および中Ｃ―中ＶならびにMo（Ｗ）量の適度の
調整によるものである。軟化抵抗は使用時の熱影
響軟化防止のみでなく、繰返窒化処理の熱影響に
おける芯部硬さ低下防止上重視される重要な特性
である。 第３表に本発明鋼の高温強度を示す。 本発明鋼は従来鋼よりも明らかに高温強度が優
れていることがわかる。 これはCr量の設定（4.00％を越え4.80％以下）
および中Ｃ―中ＶならびにMo（Ｗ）量の適度の
調整によるものである。
【表】
第４表に本発明鋼の窒化における硬さ挙動を示
す。参考として3Cr―3Mo―0.5V鋼（AISIH10）
についてのテスト結果も併示した。 本発明鋼は従来鋼に準ずる表面硬さを有し、か
つHv600を示す窒化深さは従来鋼よりやや大きい
ことが認められる。一方、3Cr―3Mo―0.5V鋼
は、Hv600を示す窒化深さにおいて従来鋼の２倍
に近い深さを示している。
す。参考として3Cr―3Mo―0.5V鋼（AISIH10）
についてのテスト結果も併示した。 本発明鋼は従来鋼に準ずる表面硬さを有し、か
つHv600を示す窒化深さは従来鋼よりやや大きい
ことが認められる。一方、3Cr―3Mo―0.5V鋼
は、Hv600を示す窒化深さにおいて従来鋼の２倍
に近い深さを示している。
【表】
【表】
第５表に本発明鋼の窒化曲げ試験片の曲げ破断
荷重を示す。試料は平板状試料で570℃〜5Hrタ
フトライド処理後、中央一点荷重方式にて負荷、
破断荷重を求め従来鋼SKD62のそれを100として
比で示したものである。参考として3Cr―3Mo―
0.5V鋼に関するテスト結果も併記した。 本発明鋼は従来鋼と同等以上ないし従来鋼に準
ずる範囲の曲げ破断荷重を有することがわかる。
荷重を示す。試料は平板状試料で570℃〜5Hrタ
フトライド処理後、中央一点荷重方式にて負荷、
破断荷重を求め従来鋼SKD62のそれを100として
比で示したものである。参考として3Cr―3Mo―
0.5V鋼に関するテスト結果も併記した。 本発明鋼は従来鋼と同等以上ないし従来鋼に準
ずる範囲の曲げ破断荷重を有することがわかる。
【表】
これは本発明鋼のCr値の適切な設定をベース
とするもので、窒化における窒素の過度の内部へ
の拡散の抑制効果を主体とし、芯部靭性との複合
効果によるものである。 上記本発明鋼の窒化特性は、繰返窒化における
窒化靭性の低下防止上特に重要であある。 第６表に本発明鋼の被切削性を示す。旋削加工
における工具寿命を従来鋼のそれを100として比
で示したものである。 本発明鋼は、Ni添加なき場合、従来鋼とほぼ
同等の被切削性を示すことがわかる。Mnの増加
は被切削性を低下させ、添加量はこの面より制約
を受けるものである。
とするもので、窒化における窒素の過度の内部へ
の拡散の抑制効果を主体とし、芯部靭性との複合
効果によるものである。 上記本発明鋼の窒化特性は、繰返窒化における
窒化靭性の低下防止上特に重要であある。 第６表に本発明鋼の被切削性を示す。旋削加工
における工具寿命を従来鋼のそれを100として比
で示したものである。 本発明鋼は、Ni添加なき場合、従来鋼とほぼ
同等の被切削性を示すことがわかる。Mnの増加
は被切削性を低下させ、添加量はこの面より制約
を受けるものである。
【表】
第７表に本発明鋼の高温耐焼付摩耗試験におけ
る焼付臨界荷重を示す。試料は円柱状試料で、あ
らかじめ焼入焼もどし（ＨRC45）→窒化→空気
酸化処理を行なつた後、700℃に加熱した鋼材
（相手材）に高速で回転しながら、端面を押付け
た場合の焼付が起らない最大荷重（臨界荷重）を
求め、従来鋼のそれを100として、比で示したも
のである。
る焼付臨界荷重を示す。試料は円柱状試料で、あ
らかじめ焼入焼もどし（ＨRC45）→窒化→空気
酸化処理を行なつた後、700℃に加熱した鋼材
（相手材）に高速で回転しながら、端面を押付け
た場合の焼付が起らない最大荷重（臨界荷重）を
求め、従来鋼のそれを100として、比で示したも
のである。
【表】
本発明鋼は従来鋼より明らかに優れた焼付臨界
荷重を示すことがわかる。これは従来鋼クラスの
高い窒化表面硬さ、従来鋼よりやや深い窒化層、
窒化層を支える母材の優れた高温強度、表面に形
成される酸化被膜の潤滑、保護作用母材に分散す
る炭化物の効果などによるものである。 次に本発明鋼の成分限定理由を述べる。 Ｃは本発明鋼の焼入性、焼入焼もどし硬さを維
持し、Cr，Ｗ，Mo，Ｖなどと炭化物を形成して
結晶粒を微細化し、耐摩耗性を高め、また焼もど
し時基地より微細な特殊炭化物を形成し、焼もど
し軟化抵抗、高温強度を付与するために添加する
ものである。多すぎると靭性を低下させ、また高
温強度もかえつて低下させるので0.45％以下と
し、低すぎると上記添加の効果が得られないので
0.30％以上とする。Ｃのより好ましい範囲は0.35
〜0.45％である。 Siは本発明鋼の耐酸化性を向上させる効果を有
するもので、目的、用途により添加を行なうもの
である。多すぎると熱伝導率を低下させ、また延
性低下をまねくので1.20％以下とする。Siのより
好ましい範囲は1.0％以下である。 Mnは本発明鋼の焼入性を補うため目的、用
途、金型寸法等を考慮して添加される。一般には
0.60％以下を標準とし、上記要因を考慮して添加
量の調整を行なう。多すぎると被切削性を低下さ
せ、またA1変態点の低下をともなうので1.20％以
下とする。Mnのより好ましい範囲は1.00％以下
とする。 Crは本発明鋼の特徴である優れた窒化におけ
る靭性と優れた高温強度特性の兼備、さらに空冷
焼入を可能とする焼入性付与、また炭化物分散に
よる耐摩耗性向上の点よりその含有範囲の設定は
きわめて重要である。 多すぎると高温強度特性を低下させ、窒化深さ
の減少をまねき本発明鋼の特徴を維持できないの
で4.80％以下とする。低すぎると窒化における靭
性の低下をまねき、本発明鋼の最も大きな特徴維
持が困難となるので4.00％を越えることとする。 Mo，ＷはＣと結合して炭化物を形成し、耐摩
耗性を高め、また焼もどし時微細な炭化物を形
成、分散し、軟化抵抗、高温強度を付与するため
の重要な添加元素である。 Moは靭性の点でＷより有利であり、一方Ｗは
耐摩耗性、高温強度特性の点でMoより有利で、
目的用途により単独あるいは複合添加を行なう。
多すぎると粗大炭化物を形成し、靭性低下をまね
くので（1/2Ｗ＋Mo）にて3.50％以下とし、低す
ぎると上記添加の効果が得られないので1.50％以
上とする。より好ましい範囲は、（1/2Ｗ＋Mo）
にて1.80〜2.80％である。 ＶはＷ，Moと同様焼もどし時微細な凝集しに
くい炭化物を形成し、とくに高温域での焼もどし
軟化抵抗、高温強度を付与するためにきわめて重
要である。また、結晶粒を微細化し、靭性向上を
もたらすために不可欠の重要な元素であり、また
ＶなしではMo，Ｗの軟化抵抗、高温強度向上効
果も十分には発揮されないものである。多すぎる
と粗大な炭化物を形成し、靭性低下をまねくので
1.00％以下とし、低すぎると上記添加の効果が得
られないので0.60％以上とする。 以上に記述したように本発明鋼は窒化処理にお
ける優れた耐クラツク性および優れた高温強度特
性を兼備し、繰返窒化処理における芯部の硬さ低
下を生ぜず、熱間でのAl押出用ダイスなど形状
的に応力集中をまねきやすい用途の金型に適用
し、割れを生ぜず、かつへたりを生ぜず長寿命を
与える新しい熱間加工用工具鋼である。
荷重を示すことがわかる。これは従来鋼クラスの
高い窒化表面硬さ、従来鋼よりやや深い窒化層、
窒化層を支える母材の優れた高温強度、表面に形
成される酸化被膜の潤滑、保護作用母材に分散す
る炭化物の効果などによるものである。 次に本発明鋼の成分限定理由を述べる。 Ｃは本発明鋼の焼入性、焼入焼もどし硬さを維
持し、Cr，Ｗ，Mo，Ｖなどと炭化物を形成して
結晶粒を微細化し、耐摩耗性を高め、また焼もど
し時基地より微細な特殊炭化物を形成し、焼もど
し軟化抵抗、高温強度を付与するために添加する
ものである。多すぎると靭性を低下させ、また高
温強度もかえつて低下させるので0.45％以下と
し、低すぎると上記添加の効果が得られないので
0.30％以上とする。Ｃのより好ましい範囲は0.35
〜0.45％である。 Siは本発明鋼の耐酸化性を向上させる効果を有
するもので、目的、用途により添加を行なうもの
である。多すぎると熱伝導率を低下させ、また延
性低下をまねくので1.20％以下とする。Siのより
好ましい範囲は1.0％以下である。 Mnは本発明鋼の焼入性を補うため目的、用
途、金型寸法等を考慮して添加される。一般には
0.60％以下を標準とし、上記要因を考慮して添加
量の調整を行なう。多すぎると被切削性を低下さ
せ、またA1変態点の低下をともなうので1.20％以
下とする。Mnのより好ましい範囲は1.00％以下
とする。 Crは本発明鋼の特徴である優れた窒化におけ
る靭性と優れた高温強度特性の兼備、さらに空冷
焼入を可能とする焼入性付与、また炭化物分散に
よる耐摩耗性向上の点よりその含有範囲の設定は
きわめて重要である。 多すぎると高温強度特性を低下させ、窒化深さ
の減少をまねき本発明鋼の特徴を維持できないの
で4.80％以下とする。低すぎると窒化における靭
性の低下をまねき、本発明鋼の最も大きな特徴維
持が困難となるので4.00％を越えることとする。 Mo，ＷはＣと結合して炭化物を形成し、耐摩
耗性を高め、また焼もどし時微細な炭化物を形
成、分散し、軟化抵抗、高温強度を付与するため
の重要な添加元素である。 Moは靭性の点でＷより有利であり、一方Ｗは
耐摩耗性、高温強度特性の点でMoより有利で、
目的用途により単独あるいは複合添加を行なう。
多すぎると粗大炭化物を形成し、靭性低下をまね
くので（1/2Ｗ＋Mo）にて3.50％以下とし、低す
ぎると上記添加の効果が得られないので1.50％以
上とする。より好ましい範囲は、（1/2Ｗ＋Mo）
にて1.80〜2.80％である。 ＶはＷ，Moと同様焼もどし時微細な凝集しに
くい炭化物を形成し、とくに高温域での焼もどし
軟化抵抗、高温強度を付与するためにきわめて重
要である。また、結晶粒を微細化し、靭性向上を
もたらすために不可欠の重要な元素であり、また
ＶなしではMo，Ｗの軟化抵抗、高温強度向上効
果も十分には発揮されないものである。多すぎる
と粗大な炭化物を形成し、靭性低下をまねくので
1.00％以下とし、低すぎると上記添加の効果が得
られないので0.60％以上とする。 以上に記述したように本発明鋼は窒化処理にお
ける優れた耐クラツク性および優れた高温強度特
性を兼備し、繰返窒化処理における芯部の硬さ低
下を生ぜず、熱間でのAl押出用ダイスなど形状
的に応力集中をまねきやすい用途の金型に適用
し、割れを生ぜず、かつへたりを生ぜず長寿命を
与える新しい熱間加工用工具鋼である。
Claims (1)
- １ C0.30〜0.45％、Si1.20％以下、Mn1.20％以
下、Cr4.00％を越え4.80％以下、（1/2Ｗ＋Mo）
1.50〜3.50％、V0.60〜1.00％残部Feおよび通常
の不純物からなる熱間加工用工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9643378A JPS5524931A (en) | 1978-08-08 | 1978-08-08 | Tool steel for hot processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9643378A JPS5524931A (en) | 1978-08-08 | 1978-08-08 | Tool steel for hot processing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5524931A JPS5524931A (en) | 1980-02-22 |
| JPS6154864B2 true JPS6154864B2 (ja) | 1986-11-25 |
Family
ID=14164867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9643378A Granted JPS5524931A (en) | 1978-08-08 | 1978-08-08 | Tool steel for hot processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5524931A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5747055Y2 (ja) * | 1980-09-17 | 1982-10-16 | ||
| JPS605423U (ja) * | 1983-06-22 | 1985-01-16 | 三菱重工業株式会社 | 溶剤回収装置 |
| JPS62130260A (ja) * | 1985-11-30 | 1987-06-12 | Kobe Steel Ltd | 熱間加工用工具鋼 |
| JPS6439816U (ja) * | 1987-09-02 | 1989-03-09 | ||
| JP2579641B2 (ja) * | 1987-09-11 | 1997-02-05 | 昭和アルミニウム株式会社 | Ｚｎ含有Ａｌ合金押出加工用ダイス |
| JP2709614B2 (ja) * | 1988-12-02 | 1998-02-04 | 株式会社リケン | ピストンリング |
| JPH0790147B2 (ja) * | 1990-01-08 | 1995-10-04 | 株式会社フジタ | フィルター交換時期判別装置 |
| US7722727B2 (en) | 2002-06-13 | 2010-05-25 | Uddeholm Tooling Aktiebolag | Steel and mould tool for plastic materials made of the steel |
| JP2021095606A (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 軟化抵抗性及び窒化特性に優れた高強度熱間工具鋼 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51134307A (en) * | 1975-05-19 | 1976-11-20 | Hitachi Metals Ltd | Martensitic tool steel for hot working |
| JPS51140817A (en) * | 1975-05-30 | 1976-12-04 | Hitachi Metals Ltd | Martensite tool steel for hot forming |
| JPS5450421A (en) * | 1977-09-30 | 1979-04-20 | Daido Steel Co Ltd | Hot tool steel |
-
1978
- 1978-08-08 JP JP9643378A patent/JPS5524931A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5524931A (en) | 1980-02-22 |
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