JPH10273756A - 鋳物製冷間工具およびその製造方法 - Google Patents
鋳物製冷間工具およびその製造方法Info
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- JPH10273756A JPH10273756A JP9080883A JP8088397A JPH10273756A JP H10273756 A JPH10273756 A JP H10273756A JP 9080883 A JP9080883 A JP 9080883A JP 8088397 A JP8088397 A JP 8088397A JP H10273756 A JPH10273756 A JP H10273756A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷間工具における複雑形状の歩留り向上およ
び短納期化を背景にしたニアネットシェイプ化への要請
に十分に対応しうる冷間工具を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓ
ｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃ
ｒ：４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、およ
びＶ：０．２〜１．０％，Ｎｂ：０．２〜２．０％のう
ちから選ばれる１種または２種、場合によってはさらに
Ｗ：２．５％以下、Ｎｉ：２．５％以下を含有し、残部
Ｆｅおよび不純物からなる鋼の溶湯を鋳造成形した後、
得られた鋳造成形体にオーステナイト化単相温度域で固
溶化処理を施して鋳造時に晶出した１次炭化物を１％以
下、より望ましくは皆無にし、場合によっては固溶化処
理後に軟化熱処理を施し、その後焼入れ・焼戻し処理す
ることにより冷間工具として圧延材の横方向並みの靭性
とＨＲＣ５８以上の硬さを付与する鋳物製冷間工具の製
造方法。
び短納期化を背景にしたニアネットシェイプ化への要請
に十分に対応しうる冷間工具を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓ
ｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃ
ｒ：４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、およ
びＶ：０．２〜１．０％，Ｎｂ：０．２〜２．０％のう
ちから選ばれる１種または２種、場合によってはさらに
Ｗ：２．５％以下、Ｎｉ：２．５％以下を含有し、残部
Ｆｅおよび不純物からなる鋼の溶湯を鋳造成形した後、
得られた鋳造成形体にオーステナイト化単相温度域で固
溶化処理を施して鋳造時に晶出した１次炭化物を１％以
下、より望ましくは皆無にし、場合によっては固溶化処
理後に軟化熱処理を施し、その後焼入れ・焼戻し処理す
ることにより冷間工具として圧延材の横方向並みの靭性
とＨＲＣ５８以上の硬さを付与する鋳物製冷間工具の製
造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造成形体からな
る鋳物製冷間工具に係わり、例えば、冷間プレス型，冷
間ダイス型，冷間ヘッダー型，冷間アップセッター型な
どの用途に利用される鋳物製冷間工具およびその製造方
法に関するものである。
る鋳物製冷間工具に係わり、例えば、冷間プレス型，冷
間ダイス型，冷間ヘッダー型，冷間アップセッター型な
どの用途に利用される鋳物製冷間工具およびその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】冷間工具は、Ｃ含有量
がおよそ１．０重量％以上である工具鋼成分の鋼溶湯を
造塊型内で鋼塊とし、圧延等により熱間加工したのち、
所定形状に切り出して製造されるのが普通である。
がおよそ１．０重量％以上である工具鋼成分の鋼溶湯を
造塊型内で鋼塊とし、圧延等により熱間加工したのち、
所定形状に切り出して製造されるのが普通である。
【０００３】一方、冷間工具において複雑形状化が進
み、複雑形状の冷間工具とする際の歩留りの向上および
短納期化を背景にして、ニアネットシェイプ化の動きが
出るようになってきている。
み、複雑形状の冷間工具とする際の歩留りの向上および
短納期化を背景にして、ニアネットシェイプ化の動きが
出るようになってきている。
【０００４】このようなニアネットシェイプ化に対応す
るひとつの手段としては、所望形状に近似した形状に鋳
造した鋳造成形体から出発することが考えられ、冷間工
具においても鋳造成形体を用いることが検討されてい
る。
るひとつの手段としては、所望形状に近似した形状に鋳
造した鋳造成形体から出発することが考えられ、冷間工
具においても鋳造成形体を用いることが検討されてい
る。
【０００５】しかしながら、従来の冷間工具鋼成分の鋳
造成形体とした場合には、靭性が低く、鋳造のままでは
使用に耐え得ない場合が多いという課題があった。
造成形体とした場合には、靭性が低く、鋳造のままでは
使用に耐え得ない場合が多いという課題があった。
【０００６】このような冷間工具鋼成分の鋳造成形体と
した場合に靭性が低い要因としては、鋳造材は組織が不
均一で靭性が低くなりやすいこと、鋳造時に粗大な晶出
１次炭化物が発生し、不均一で粗大な鋳造組織が靭性を
低下させること、汎用の冷間工具鋼はＣ含有量が多く鋳
造のままでは靭性が低くなること、などを挙げることが
できる。
した場合に靭性が低い要因としては、鋳造材は組織が不
均一で靭性が低くなりやすいこと、鋳造時に粗大な晶出
１次炭化物が発生し、不均一で粗大な鋳造組織が靭性を
低下させること、汎用の冷間工具鋼はＣ含有量が多く鋳
造のままでは靭性が低くなること、などを挙げることが
できる。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、上述した従来の課題にかんが
みてなされたものであって、鋳造成形体からなる冷間工
具としたときでも、従来の圧延材の横方向並みの靭性と
優れた耐摩耗性をそなえ、複雑形状とする際の歩留り向
上および短納期化を背景にしたニアネットシェイプ化の
要請にも十分に対応しうる冷間工具を提供することを目
的としている。
みてなされたものであって、鋳造成形体からなる冷間工
具としたときでも、従来の圧延材の横方向並みの靭性と
優れた耐摩耗性をそなえ、複雑形状とする際の歩留り向
上および短納期化を背景にしたニアネットシェイプ化の
要請にも十分に対応しうる冷間工具を提供することを目
的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる鋳物製冷
間工具は、請求項１に記載しているように、重量％で、
Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：
０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、Ｍ
ｏ：１．０〜５．０％、およびＶ：０．２〜１．０％，
Ｎｂ：０．２〜２．０％のうちから選ばれる１種または
２種を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼の鋳造
成形体よりなり、鋳造時に晶出した１次炭化物が１％以
下で、圧延材の横方向並みの靭性とＨＲＣ５８以上の硬
さ（耐摩耗性）を有するものとしたことを特徴としてい
る。
間工具は、請求項１に記載しているように、重量％で、
Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：
０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、Ｍ
ｏ：１．０〜５．０％、およびＶ：０．２〜１．０％，
Ｎｂ：０．２〜２．０％のうちから選ばれる１種または
２種を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼の鋳造
成形体よりなり、鋳造時に晶出した１次炭化物が１％以
下で、圧延材の横方向並みの靭性とＨＲＣ５８以上の硬
さ（耐摩耗性）を有するものとしたことを特徴としてい
る。
【０００９】そして、本発明に係わる鋳物製冷間工具の
実施態様においては、請求項２に記載しているように、
鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するものとすることが
でき、また、請求項３に記載しているように、鋼中に、
Ｎｉ：２．５％以下を含有するものとすることができ
る。
実施態様においては、請求項２に記載しているように、
鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するものとすることが
でき、また、請求項３に記載しているように、鋼中に、
Ｎｉ：２．５％以下を含有するものとすることができ
る。
【００１０】同じく、本発明に係わる鋳物製冷間工具の
実施態様においては、請求項４に記載しているように、
１次炭化物が皆無ないしはそれに近いものとすることが
できる。
実施態様においては、請求項４に記載しているように、
１次炭化物が皆無ないしはそれに近いものとすることが
できる。
【００１１】本発明に係わる鋳物製冷間工具の製造方法
は、請求項５に記載しているように、重量％で、Ｃ：
０．５〜０．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．２
５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．
０〜５．０％、およびＶ：０．２〜１．０％，Ｎｂ：
０．２〜２．０％のうちから選ばれる１種または２種を
含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼の溶湯を鋳造
成形した後、得られた鋳造成形体にオーステナイト化単
相温度域で固溶化処理を施して鋳造時に晶出した１次炭
化物を１％以下にし、その後焼入れ・焼戻し処理するこ
とにより冷間工具として圧延材の横方向並みの靭性とＨ
ＲＣ５８以上の硬さ（耐摩耗性）を付与するようにした
ことを特徴としている。
は、請求項５に記載しているように、重量％で、Ｃ：
０．５〜０．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．２
５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．
０〜５．０％、およびＶ：０．２〜１．０％，Ｎｂ：
０．２〜２．０％のうちから選ばれる１種または２種を
含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼の溶湯を鋳造
成形した後、得られた鋳造成形体にオーステナイト化単
相温度域で固溶化処理を施して鋳造時に晶出した１次炭
化物を１％以下にし、その後焼入れ・焼戻し処理するこ
とにより冷間工具として圧延材の横方向並みの靭性とＨ
ＲＣ５８以上の硬さ（耐摩耗性）を付与するようにした
ことを特徴としている。
【００１２】そして、本発明に係わる鋳物製冷間工具の
製造方法の実施態様においては、請求項６に記載してい
るように、鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するものと
したり、請求項７に記載しているように、鋼中に、Ｎ
ｉ：２．５％以下を含有するものとしたりすることがで
きる。
製造方法の実施態様においては、請求項６に記載してい
るように、鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するものと
したり、請求項７に記載しているように、鋼中に、Ｎ
ｉ：２．５％以下を含有するものとしたりすることがで
きる。
【００１３】同じく、本発明に係わる鋳物製冷間工具の
製造方法の実施態様においては、請求項８に記載してい
るように、固溶化処理は、鋳造成形体を１１００〜１２
５０℃で加熱保持して拡散処理するソーキング処理であ
るものとすることができる。
製造方法の実施態様においては、請求項８に記載してい
るように、固溶化処理は、鋳造成形体を１１００〜１２
５０℃で加熱保持して拡散処理するソーキング処理であ
るものとすることができる。
【００１４】同じく、本発明に係わる鋳物製冷間工具の
製造方法の実施態様においては、請求項９に記載してい
るように、固溶化処理後に球状化焼鈍や軟化焼鈍などの
軟化処理を施すようになすことができる。
製造方法の実施態様においては、請求項９に記載してい
るように、固溶化処理後に球状化焼鈍や軟化焼鈍などの
軟化処理を施すようになすことができる。
【００１５】同じく、本発明に係わる鋳物製冷間工具の
製造方法の実施態様においては、請求項１０に記載して
いるように、１次炭化物を皆無ないしはそれに近いもの
とすることができる。
製造方法の実施態様においては、請求項１０に記載して
いるように、１次炭化物を皆無ないしはそれに近いもの
とすることができる。
【００１６】
【発明の作用】本発明に係わる鋳物製冷間工具およびそ
の製造方法は、上述した構成としたものであるが、ま
ず、冷間工具鋼において低Ｃ化することにより、靭性を
向上させたことが特徴のひとつとなっている。
の製造方法は、上述した構成としたものであるが、ま
ず、冷間工具鋼において低Ｃ化することにより、靭性を
向上させたことが特徴のひとつとなっている。
【００１７】つまり、冷間工具鋼では、通常の場合、Ｃ
含有量が１．０重量％以上となっており、マトリックス
には０．６〜０．７重量％程度のＣが含まれていて残り
は炭化物に含まれている。そこで、本発明では、マトリ
ックスに必要なＣ量を確保できるまで、Ｃ含有量を低減
することとした。そして、炭化物が少ない分は、若干、
耐摩耗性が損なわれる可能性があるが、組織の均質化に
よって耐摩耗性の低下を極力少なくした。
含有量が１．０重量％以上となっており、マトリックス
には０．６〜０．７重量％程度のＣが含まれていて残り
は炭化物に含まれている。そこで、本発明では、マトリ
ックスに必要なＣ量を確保できるまで、Ｃ含有量を低減
することとした。そして、炭化物が少ない分は、若干、
耐摩耗性が損なわれる可能性があるが、組織の均質化に
よって耐摩耗性の低下を極力少なくした。
【００１８】また、硬さはＨＲＣ５８以上、より好まし
くはＨＲＣ６０以上を確保することによって、良好な耐
摩耗性を得ることができるようにした。
くはＨＲＣ６０以上を確保することによって、良好な耐
摩耗性を得ることができるようにした。
【００１９】さらに、鋼の成分については、合金成分を
調整することによってオーステナイト単相域を拡大し、
単相域での固溶化処理（ソーキング）を可能とした。
調整することによってオーステナイト単相域を拡大し、
単相域での固溶化処理（ソーキング）を可能とした。
【００２０】そして、鋳造時に粗大な１次炭化物の発生
を抑えると共に、鋳造により得た鋳造成形体に固溶化処
理を加えることによって１次炭化物の消失（１％以下な
いしは皆無）と鋳造組織の均質化をはかることにより靭
性を向上させた。
を抑えると共に、鋳造により得た鋳造成形体に固溶化処
理を加えることによって１次炭化物の消失（１％以下な
いしは皆無）と鋳造組織の均質化をはかることにより靭
性を向上させた。
【００２１】なお、固溶化処理は、鋳造時に晶出する樹
脂状晶などの鋳造組織を均質化するのが第一義の目的で
あるが、均質化の指標として鋳造時に晶出する１次炭化
物の量に注目してこの消失度合いを均質化の目安にし
た。
脂状晶などの鋳造組織を均質化するのが第一義の目的で
あるが、均質化の指標として鋳造時に晶出する１次炭化
物の量に注目してこの消失度合いを均質化の目安にし
た。
【００２２】次に、本発明に係わる鋳物製冷間工具およ
びその製造方法における化学成分組成（重量％）の限定
理由について説明する。
びその製造方法における化学成分組成（重量％）の限定
理由について説明する。
【００２３】Ｃ：０．５〜０．８％ Ｃはマトリックスの硬さを高めるのに有効な元素である
が、Ｃ含有量が０．５％よりも少ないと硬さが低下し、
冷間工具鋼として必要な耐摩耗性が低下したものとなる
ので、０．５％以上としている。他方、Ｃ含有量が０．
８％を超えると靭性が低下し、晶出１次炭化物量が増加
して固溶化処理による消失が困難となるので、０．８％
以下としている。
が、Ｃ含有量が０．５％よりも少ないと硬さが低下し、
冷間工具鋼として必要な耐摩耗性が低下したものとなる
ので、０．５％以上としている。他方、Ｃ含有量が０．
８％を超えると靭性が低下し、晶出１次炭化物量が増加
して固溶化処理による消失が困難となるので、０．８％
以下としている。
【００２４】Ｓｉ：１．０％以下 Ｓｉは通常は鋼溶製時において脱酸剤として添加する元
素であるが、このＳｉを鋼中に適量含有させることによ
って焼き戻し軟化抵抗を高め、耐摩耗性や耐へたり性を
向上させるのに有効な元素である。しかし、Ｓｉ含有量
が多すぎるとマトリックスの靭性を低下させるので、
１．０％以下とした。
素であるが、このＳｉを鋼中に適量含有させることによ
って焼き戻し軟化抵抗を高め、耐摩耗性や耐へたり性を
向上させるのに有効な元素である。しかし、Ｓｉ含有量
が多すぎるとマトリックスの靭性を低下させるので、
１．０％以下とした。
【００２５】Ｍｎ：０．２５〜１．５０％ Ｍｎは通常は鋼溶製時において脱酸剤として添加する元
素であるが、このＭｎを鋼中に適量含有させることによ
って焼入れ性を向上させてマトリックスを強化するのに
も有効な元素である。そして、このような効果を得るた
めに０．２５％以上としている。しかし、Ｍｎ含有量が
多すぎると熱間加工性を阻害するので、１．５０％以下
としている。
素であるが、このＭｎを鋼中に適量含有させることによ
って焼入れ性を向上させてマトリックスを強化するのに
も有効な元素である。そして、このような効果を得るた
めに０．２５％以上としている。しかし、Ｍｎ含有量が
多すぎると熱間加工性を阻害するので、１．５０％以下
としている。
【００２６】Ｃｒ：４．０〜８．０％ Ｃｒはマトリックス中に固溶して軟化抵抗を高めるのに
有効であると共に、焼入れ性を向上させ、析出物として
鋼の硬さを向上させる作用がある。そして、このような
作用は４．０％以上含有させることにより得ることがで
きる。しかし、多量に含有すると鋳造成形体への凝固時
の晶出１次炭化物が増大し、鋳造成形体に固溶化処理を
施しても１次炭化物の固溶化が困難になるので、８．０
％以下とした。
有効であると共に、焼入れ性を向上させ、析出物として
鋼の硬さを向上させる作用がある。そして、このような
作用は４．０％以上含有させることにより得ることがで
きる。しかし、多量に含有すると鋳造成形体への凝固時
の晶出１次炭化物が増大し、鋳造成形体に固溶化処理を
施しても１次炭化物の固溶化が困難になるので、８．０
％以下とした。
【００２７】Ｍｏ：１．０〜５．０％ Ｍｏは焼戻し軟化抵抗を増大させるのに有効な元素であ
り、このような効果を得るために１．０％以上としてい
る。しかし、多量に含有すると、鋳造成形体への凝固時
に形成される晶出１次炭化物が増大し、固溶化処理時の
Ｍ６Ｃ型やＭ２Ｃ型の１次炭化物の固溶化が困難となる
ので、５．０％以下としている。
り、このような効果を得るために１．０％以上としてい
る。しかし、多量に含有すると、鋳造成形体への凝固時
に形成される晶出１次炭化物が増大し、固溶化処理時の
Ｍ６Ｃ型やＭ２Ｃ型の１次炭化物の固溶化が困難となる
ので、５．０％以下としている。
【００２８】Ｖ：０．２〜１．０％，Ｎｂ：０．２〜
２．０％のうちから選ばれる１種または２種 ＶおよびＮｂは耐摩耗性と耐焼付き性の向上に有効であ
ると共に、結晶粒の微細化にも有効な元素であるので、
このような効果を得るために、Ｖについては０．２％以
上、Ｎｂについても０．２％以上としている。しかし、
ＶおよびＮｂの含有量が多いと、鋳造成形体への凝固時
に形成される晶出１次炭化物が増大し、固溶化処理時の
ＭＣ型の１次炭化物の固溶化が困難となるので、Ｖにつ
いては１．０％以下、Ｎｂについては２．０％以下とし
ている。
２．０％のうちから選ばれる１種または２種 ＶおよびＮｂは耐摩耗性と耐焼付き性の向上に有効であ
ると共に、結晶粒の微細化にも有効な元素であるので、
このような効果を得るために、Ｖについては０．２％以
上、Ｎｂについても０．２％以上としている。しかし、
ＶおよびＮｂの含有量が多いと、鋳造成形体への凝固時
に形成される晶出１次炭化物が増大し、固溶化処理時の
ＭＣ型の１次炭化物の固溶化が困難となるので、Ｖにつ
いては１．０％以下、Ｎｂについては２．０％以下とし
ている。
【００２９】Ｗ：２．５％以下 Ｗは焼戻し軟化抵抗を向上させるのに有効な元素である
が、多量に含有すると鋳造成形体への凝固時に形成され
る晶出１次炭化物が増大し、固溶化処理時のＭ６Ｃ型や
Ｍ２Ｃ型の１次炭化物の固溶化が困難となるので、含有
させるとしても２．５％以下としている。
が、多量に含有すると鋳造成形体への凝固時に形成され
る晶出１次炭化物が増大し、固溶化処理時のＭ６Ｃ型や
Ｍ２Ｃ型の１次炭化物の固溶化が困難となるので、含有
させるとしても２．５％以下としている。
【００３０】Ｎｉ：２．５％以下 Ｎｉはマトリックスに固溶して靭性を向上させるのに有
効な元素であるが、多量に含有しても効果の向上は少な
く経済性に劣ることとなるので、含有させるとしても
２．５％以下としている。
効な元素であるが、多量に含有しても効果の向上は少な
く経済性に劣ることとなるので、含有させるとしても
２．５％以下としている。
【００３１】Ｆｅ：残部 Ｆｅは鋼の主要成分であるので残部としている。
【００３２】本発明に係わる鋳物製冷間工具の製造方法
では、上記の成分組成を有する鋼の溶湯を必要に応じて
ニアネットシェイプに鋳造成形した後、得られた鋳造成
形体にオーステナイト化単相温度域、望ましくは１１０
０〜１２５０℃の温度域で加熱保持して拡散処理する固
溶化処理（ソーキング処理）を施すようにしているが、
この固溶化処理では、例えばニアネットシェイプ鋳造成
形体への鋳造時において、鋳造成形体中に晶出した１次
炭化物を固溶する。すなわち、オーステナイト単相域で
固溶化処理することによって、晶出１次炭化物を拡散・
消失させる。
では、上記の成分組成を有する鋼の溶湯を必要に応じて
ニアネットシェイプに鋳造成形した後、得られた鋳造成
形体にオーステナイト化単相温度域、望ましくは１１０
０〜１２５０℃の温度域で加熱保持して拡散処理する固
溶化処理（ソーキング処理）を施すようにしているが、
この固溶化処理では、例えばニアネットシェイプ鋳造成
形体への鋳造時において、鋳造成形体中に晶出した１次
炭化物を固溶する。すなわち、オーステナイト単相域で
固溶化処理することによって、晶出１次炭化物を拡散・
消失させる。
【００３３】この固溶化処理条件は、成分および冷却速
度等により若干相違する部分はあるが、処理温度が１１
００℃よりも低いと固溶化処理の効果が小さく、長時間
の処理を必要とすることとなって不経済となるので、処
理温度は１１００℃以上とすることが望ましい。
度等により若干相違する部分はあるが、処理温度が１１
００℃よりも低いと固溶化処理の効果が小さく、長時間
の処理を必要とすることとなって不経済となるので、処
理温度は１１００℃以上とすることが望ましい。
【００３４】他方、処理温度が１２５０℃を超えるよう
な高い温度では、炭化物の液相線を超えることとなって
液体化する可能性が高くなり、また、炉の損傷などを生
じる場合もありうるので不経済となることから、処理温
度は１２５０℃以下とすることが望ましい。
な高い温度では、炭化物の液相線を超えることとなって
液体化する可能性が高くなり、また、炉の損傷などを生
じる場合もありうるので不経済となることから、処理温
度は１２５０℃以下とすることが望ましい。
【００３５】ただし、固溶化処理温度は、オーステナイ
ト単相域を外れないよう、それぞれの材料の炭化物の液
相線などにより個別に決定される。また、処理時間は、
晶出１次炭化物の大きさやデンドライト間隔などにより
適宜適切に決定される。
ト単相域を外れないよう、それぞれの材料の炭化物の液
相線などにより個別に決定される。また、処理時間は、
晶出１次炭化物の大きさやデンドライト間隔などにより
適宜適切に決定される。
【００３６】このようなオーステナイト単相温度域での
固溶化処理を施すことによって、鋳造時に晶出した１次
炭化物を１％以下、より好ましくは皆無にする。
固溶化処理を施すことによって、鋳造時に晶出した１次
炭化物を１％以下、より好ましくは皆無にする。
【００３７】なお、この固溶化処理は、鋳造時に晶出す
る樹脂状晶などの鋳造組織を均質化するのが第一義の目
的であるが、均質化の指標として鋳造時に晶出する１次
炭化物の量に注目してこの消失度合いを均質化の目安に
した。
る樹脂状晶などの鋳造組織を均質化するのが第一義の目
的であるが、均質化の指標として鋳造時に晶出する１次
炭化物の量に注目してこの消失度合いを均質化の目安に
した。
【００３８】このようにして、固溶化処理によって晶出
１次炭化物の均質化を図るが、固溶化処理後において１
次炭化物が１％を超えていると、靭性が著しく低下する
ので、１次炭化物は１％以下とする。
１次炭化物の均質化を図るが、固溶化処理後において１
次炭化物が１％を超えていると、靭性が著しく低下する
ので、１次炭化物は１％以下とする。
【００３９】また、本発明では、冷間工具鋼中のＣ含有
量をマトリックス成分近くまで低減しているため、固溶
化が不十分な場合には硬さの不足を招くことにもなるの
で、好ましくは固溶化処理によって１次炭化物を完全に
消失させて皆無とすることが良い。
量をマトリックス成分近くまで低減しているため、固溶
化が不十分な場合には硬さの不足を招くことにもなるの
で、好ましくは固溶化処理によって１次炭化物を完全に
消失させて皆無とすることが良い。
【００４０】さらに、所望形状をなす冷間工具鋼のニア
ネットシェイプに鋳造成形した鋳造成形体の場合におい
ては、その後の加工性を良好なものとするために、必要
に応じて、固溶化処理後に球状化焼鈍や軟化焼鈍などの
軟化処理を施すようになすこともよい。
ネットシェイプに鋳造成形した鋳造成形体の場合におい
ては、その後の加工性を良好なものとするために、必要
に応じて、固溶化処理後に球状化焼鈍や軟化焼鈍などの
軟化処理を施すようになすこともよい。
【００４１】
【実施例】表１および表２に示す化学成分の発明鋼Ｎ
ｏ．１〜１０および比較鋼Ｎｏ．１１〜１５を高周波誘
導加熱により溶解したのち、各鋼の溶湯をＪＩＳ Ｇ
０３０７に従って舟型に鋳造成形して試験片素材（鋳造
成形体）を得た。
ｏ．１〜１０および比較鋼Ｎｏ．１１〜１５を高周波誘
導加熱により溶解したのち、各鋼の溶湯をＪＩＳ Ｇ
０３０７に従って舟型に鋳造成形して試験片素材（鋳造
成形体）を得た。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】次いで、発明鋼Ｎｏ．１〜１０および比較
鋼Ｎｏ．１１〜１４の試験片素材（鋳造成形体）に対し
てそれぞれ表３に示す固溶温度および固溶時間による固
溶化処理を施し、続いて、発明鋼Ｎｏ．５，６を除い
て、８７０℃で３時間加熱後徐冷する球状化焼鈍（軟化
処理）を施した。
鋼Ｎｏ．１１〜１４の試験片素材（鋳造成形体）に対し
てそれぞれ表３に示す固溶温度および固溶時間による固
溶化処理を施し、続いて、発明鋼Ｎｏ．５，６を除い
て、８７０℃で３時間加熱後徐冷する球状化焼鈍（軟化
処理）を施した。
【００４５】次に、各試験片素材（鋳造成形体）から、
シャルピー衝撃試験片，大越式摩耗試験片の形状に対し
て脱炭部の除去を考慮した形状に粗加工したのち、同じ
く表３に示す焼入れ温度および焼戻し温度で焼入れ・焼
戻し処理を施し、脱炭部を除去する精加工を行って、各
々のシャルピー衝撃試験片および大越式摩耗試験片を得
た。
シャルピー衝撃試験片，大越式摩耗試験片の形状に対し
て脱炭部の除去を考慮した形状に粗加工したのち、同じ
く表３に示す焼入れ温度および焼戻し温度で焼入れ・焼
戻し処理を施し、脱炭部を除去する精加工を行って、各
々のシャルピー衝撃試験片および大越式摩耗試験片を得
た。
【００４６】なお、シャルピー衝撃試験に際しては、長
手方向に採取して１０Ｒノッチの衝撃試験片を作製して
シャルピー衝撃値を求めた。
手方向に採取して１０Ｒノッチの衝撃試験片を作製して
シャルピー衝撃値を求めた。
【００４７】また、大越式摩耗試験に際しては、相手材
をＪＩＳ ＳＣＭ４１５の焼鈍材とし、摩擦速度：２．
３７ｍ／ｓ，摩擦距離：４００ｍｍで行い、従来の冷間
工具鋼の圧延材（比較鋼Ｎｏ．１２）を基準として評価
した。
をＪＩＳ ＳＣＭ４１５の焼鈍材とし、摩擦速度：２．
３７ｍ／ｓ，摩擦距離：４００ｍｍで行い、従来の冷間
工具鋼の圧延材（比較鋼Ｎｏ．１２）を基準として評価
した。
【００４８】
【表３】
【００４９】そして、各試験片の固溶後または鋳造後の
晶出１次炭化物量，１０Ｒシャルピー衝撃値，比摩耗量
の測定結果を表４に示す。
晶出１次炭化物量，１０Ｒシャルピー衝撃値，比摩耗量
の測定結果を表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】表４より明らかであるように、比較鋼Ｎ
ｏ．１１は従来の冷間工具鋼の成分組成を有するＣおよ
びＣｒ含有量が多いものについて鋳鋼とした鋳造ままの
ものであるが、鋳造成形体内の晶出炭化物量がかなり多
く、靭性に著しく劣るものとなっていた。
ｏ．１１は従来の冷間工具鋼の成分組成を有するＣおよ
びＣｒ含有量が多いものについて鋳鋼とした鋳造ままの
ものであるが、鋳造成形体内の晶出炭化物量がかなり多
く、靭性に著しく劣るものとなっていた。
【００５２】また、比較鋼Ｎｏ．１２は従来の冷間工具
鋼の成分組成を有するＣおよびＣｒ含有量が多いものを
従来採用している鋼塊を熱間圧延したものであるが、衝
撃値が大で耐摩耗性も良好なものである。ただし、この
圧延材では、従来の技術で説明したように、複雑形状の
歩留り向上や短納期化を背景にしたニアネットシェイプ
の要請には対応しがたいものである。
鋼の成分組成を有するＣおよびＣｒ含有量が多いものを
従来採用している鋼塊を熱間圧延したものであるが、衝
撃値が大で耐摩耗性も良好なものである。ただし、この
圧延材では、従来の技術で説明したように、複雑形状の
歩留り向上や短納期化を背景にしたニアネットシェイプ
の要請には対応しがたいものである。
【００５３】さらに、比較鋼Ｎｏ．１３は従来の冷間工
具鋼の成分組成を有するＣおよびＣｒ含有量が多いもの
を鋳鋼とした鋳造ままのものであるが、鋳造成形体内部
の晶出炭化物量がかなり多く、靭性に劣るものとなって
いた。
具鋼の成分組成を有するＣおよびＣｒ含有量が多いもの
を鋳鋼とした鋳造ままのものであるが、鋳造成形体内部
の晶出炭化物量がかなり多く、靭性に劣るものとなって
いた。
【００５４】さらにまた、比較鋼Ｎｏ．１４は従来の冷
間工具鋼の成分組成を有するＣおよびＣｒ含有量が多い
ものに固溶化処理を施したものであるが、１次炭化物を
十分に固溶して少なくすることができないため、靭性に
劣るものとなっていた。
間工具鋼の成分組成を有するＣおよびＣｒ含有量が多い
ものに固溶化処理を施したものであるが、１次炭化物を
十分に固溶して少なくすることができないため、靭性に
劣るものとなっていた。
【００５５】さらにまた、比較鋼Ｎｏ．１５は本発明が
適用される成分組成を満たすものであるが、固溶化処理
を施していないため晶出１次炭化物が多く、また、組織
が均質化していないために、靭性のみならず耐摩耗性に
も劣るものとなっていた。
適用される成分組成を満たすものであるが、固溶化処理
を施していないため晶出１次炭化物が多く、また、組織
が均質化していないために、靭性のみならず耐摩耗性に
も劣るものとなっていた。
【００５６】これに対して、本発明鋼Ｎｏ．１〜１０で
は、従来の熱間圧延した冷間工具鋼（比較鋼Ｎｏ．１
２）と同程度の圧延材横方向並みの靭性と耐摩耗性を有
しており、しかも、鋳物製としたから、複雑形状品の歩
留り向上および短納期化を背景にしたニアネットシェイ
プの要請にも十分に対応しうるものであった。
は、従来の熱間圧延した冷間工具鋼（比較鋼Ｎｏ．１
２）と同程度の圧延材横方向並みの靭性と耐摩耗性を有
しており、しかも、鋳物製としたから、複雑形状品の歩
留り向上および短納期化を背景にしたニアネットシェイ
プの要請にも十分に対応しうるものであった。
【００５７】
【発明の効果】本発明による鋳物製冷間工具は、重量％
で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍ
ｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、
Ｍｏ：１．０〜５．０％、およびＶ：０．２〜１．０
％，Ｎｂ：０．２〜２．０％のうちから選ばれる１種ま
たは２種を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼の
鋳造成形体よりなり、鋳造時に晶出した１次炭化物が１
％以下で、圧延材の横方向並みの靭性とＨＲＣ５８以上
の硬さを有するものであるから、従来のＣ含有量が多い
冷間工具鋼圧延材に匹敵する優れた靭性と耐摩耗性を有
し、加えて、鋳造成形体からなるものであるから、複雑
形状品の歩留り向上および短納期化を背景にしたニアネ
ットシェイプ化の要請に十分対応しうる冷間工具である
という著大なる効果がもたらされる。
で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍ
ｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、
Ｍｏ：１．０〜５．０％、およびＶ：０．２〜１．０
％，Ｎｂ：０．２〜２．０％のうちから選ばれる１種ま
たは２種を含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼の
鋳造成形体よりなり、鋳造時に晶出した１次炭化物が１
％以下で、圧延材の横方向並みの靭性とＨＲＣ５８以上
の硬さを有するものであるから、従来のＣ含有量が多い
冷間工具鋼圧延材に匹敵する優れた靭性と耐摩耗性を有
し、加えて、鋳造成形体からなるものであるから、複雑
形状品の歩留り向上および短納期化を背景にしたニアネ
ットシェイプ化の要請に十分対応しうる冷間工具である
という著大なる効果がもたらされる。
【００５８】そして、請求項２に記載しているように、
鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するものとすることに
よって、焼戻し軟化抵抗をより一層向上させることが可
能であり、また、請求項３に記載しているように、鋼中
に、Ｎｉ：２．５％以下を含有するものとすることによ
って、靭性をより一層向上させることが可能であるとい
う著大なる効果がもたらされる。
鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するものとすることに
よって、焼戻し軟化抵抗をより一層向上させることが可
能であり、また、請求項３に記載しているように、鋼中
に、Ｎｉ：２．５％以下を含有するものとすることによ
って、靭性をより一層向上させることが可能であるとい
う著大なる効果がもたらされる。
【００５９】さらに、請求項４に記載しているように、
１次炭化物が皆無ないしはそれに近いものとすることに
よって、鋳物製でありながら靭性に優れた冷間工具を提
供することが可能であるという著大なる効果がもたらさ
れる。
１次炭化物が皆無ないしはそれに近いものとすることに
よって、鋳物製でありながら靭性に優れた冷間工具を提
供することが可能であるという著大なる効果がもたらさ
れる。
【００６０】本発明による鋳物製冷間工具の製造方法で
は、重量％で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：１．０％
以下、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜
８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、およびＶ：０．２
〜１．０％，Ｎｂ：０．２〜２．０％のうちから選ばれ
る１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不純物から
なる鋼の溶湯を鋳造成形した後、得られた鋳造成形体に
オーステナイト化単相温度域で固溶化処理を施して鋳造
時に晶出した１次炭化物を１％以下にし、その後焼入れ
・焼戻し処理することにより冷間工具として圧延材の横
方向並みの靭性とＨＲＣ５８以上の硬さを付与するよう
にしたから、従来のＣ含有量が多い冷間工具鋼圧延材に
匹敵する優れた靭性と耐摩耗性を有し、加えて、鋳造成
形体からなるものであるから、複雑形状品の歩留り向上
および短納期化を背景にしたニアネットシェイプ成形の
要請に十分対応することができる冷間工具を製造するこ
とが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
は、重量％で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：１．０％
以下、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜
８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、およびＶ：０．２
〜１．０％，Ｎｂ：０．２〜２．０％のうちから選ばれ
る１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよび不純物から
なる鋼の溶湯を鋳造成形した後、得られた鋳造成形体に
オーステナイト化単相温度域で固溶化処理を施して鋳造
時に晶出した１次炭化物を１％以下にし、その後焼入れ
・焼戻し処理することにより冷間工具として圧延材の横
方向並みの靭性とＨＲＣ５８以上の硬さを付与するよう
にしたから、従来のＣ含有量が多い冷間工具鋼圧延材に
匹敵する優れた靭性と耐摩耗性を有し、加えて、鋳造成
形体からなるものであるから、複雑形状品の歩留り向上
および短納期化を背景にしたニアネットシェイプ成形の
要請に十分対応することができる冷間工具を製造するこ
とが可能であるという著大なる効果がもたらされる。
【００６１】そして、請求項６に記載しているように、
鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するものとなすことに
よって、焼戻し軟化抵抗をより一層向上させることが可
能であり、また、請求項７に記載しているように、鋼中
に、Ｎｉ：２．５％以下を含有するものとなすことによ
って、靭性をより一層向上させることが可能であるとい
う著大なる効果がもたらされる。
鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するものとなすことに
よって、焼戻し軟化抵抗をより一層向上させることが可
能であり、また、請求項７に記載しているように、鋼中
に、Ｎｉ：２．５％以下を含有するものとなすことによ
って、靭性をより一層向上させることが可能であるとい
う著大なる効果がもたらされる。
【００６２】さらに、請求項８に記載しているように、
固溶化処理は、鋳造成形体を１１００〜１２５０℃で加
熱保持して拡散処理するものであるようになすことによ
って、鋳造時に晶出した１次炭化物を１％以下となるま
で、ないしは皆無となるまで消失させて、高靭性化した
鋳物製冷間工具を製造することが可能であるという著大
なる効果がもたらされる。
固溶化処理は、鋳造成形体を１１００〜１２５０℃で加
熱保持して拡散処理するものであるようになすことによ
って、鋳造時に晶出した１次炭化物を１％以下となるま
で、ないしは皆無となるまで消失させて、高靭性化した
鋳物製冷間工具を製造することが可能であるという著大
なる効果がもたらされる。
【００６３】さらにまた、請求項９に記載しているよう
に、固溶化処理後に球状化焼鈍や軟化焼鈍などの軟化処
理を施すようになすことによって、固溶化処理後の鋳造
成形体を仕上加工して所望形状の冷間工具とする場合の
加工性をより一層良好なものにすることが可能であると
いう著大なる効果がもたらされる。
に、固溶化処理後に球状化焼鈍や軟化焼鈍などの軟化処
理を施すようになすことによって、固溶化処理後の鋳造
成形体を仕上加工して所望形状の冷間工具とする場合の
加工性をより一層良好なものにすることが可能であると
いう著大なる効果がもたらされる。
【００６４】さらにまた、請求項１０に記載しているよ
うに、１次炭化物を皆無ないしはそれに近いするものと
することによって、鋳造成形体でありながら靭性が大幅
に改善された鋳物製冷間工具を製造することが可能であ
るという著大なる効果がもたらされる。
うに、１次炭化物を皆無ないしはそれに近いするものと
することによって、鋳造成形体でありながら靭性が大幅
に改善された鋳物製冷間工具を製造することが可能であ
るという著大なる効果がもたらされる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２１Ｄ 9/00 Ｃ２１Ｄ 9/00 Ｍ Ｃ２２Ｃ 38/26 Ｃ２２Ｃ 38/26 38/48 38/48
Claims (10)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓ
ｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃ
ｒ：４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、およ
びＶ：０．２〜１．０％，Ｎｂ：０．２〜２．０％のう
ちから選ばれる１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよ
び不純物からなる鋼の鋳造成形体よりなり、鋳造時に晶
出した１次炭化物が１％以下で、圧延材の横方向並みの
靭性とＨＲＣ５８以上の硬さを有することを特徴とする
鋳物製冷間工具。 - 【請求項２】 鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の鋳物製冷間工具。 - 【請求項３】 鋼中に、Ｎｉ：２．５％以下を含有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の鋳物製冷間
工具。 - 【請求項４】 １次炭化物が皆無ないしはそれに近いこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鋳
物製冷間工具。 - 【請求項５】 重量％で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓ
ｉ：１．０％以下、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃ
ｒ：４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、およ
びＶ：０．２〜１．０％，Ｎｂ：０．２〜２．０％のう
ちから選ばれる１種または２種を含有し、残部Ｆｅおよ
び不純物からなる鋼の溶湯を鋳造成形した後、得られた
鋳造成形体にオーステナイト化単相温度域で固溶化処理
を施して鋳造時に晶出した１次炭化物を１％以下にし、
その後焼入れ・焼戻し処理することにより冷間工具とし
て圧延材の横方向並みの靭性とＨＲＣ５８以上の硬さを
付与することを特徴とする鋳物製冷間工具の製造方法。 - 【請求項６】 鋼中に、Ｗ：２．５％以下を含有するこ
とを特徴とする請求項５に記載の鋳物製冷間工具の製造
方法。 - 【請求項７】 鋼中に、Ｎｉ：２．５％以下を含有する
ことを特徴とする請求項５または６に記載の鋳物製冷間
工具の製造方法。 - 【請求項８】 固溶化処理は、鋳造成形体を１１００〜
１２５０℃で加熱保持して拡散処理するものであること
を特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の鋳物
製冷間工具の製造方法。 - 【請求項９】 固溶化処理後に球状化焼鈍や軟化焼鈍な
どの軟化処理を施すことを特徴とする請求項５ないし８
のいずれかに記載の鋳物製冷間工具の製造方法。 - 【請求項１０】 １次炭化物を皆無ないしはそれに近く
することを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記
載の鋳物製冷間工具の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9080883A JPH10273756A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 鋳物製冷間工具およびその製造方法 |
| TW087103857A TW383235B (en) | 1997-03-31 | 1998-03-16 | Cast cold machining tool and manufacturing method thereof |
| EP98104919A EP0869196A3 (en) | 1997-03-31 | 1998-03-18 | Cast cold tool and method for producing the same |
| US09/048,301 US6024916A (en) | 1997-03-31 | 1998-03-26 | Cast cold tool and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9080883A JPH10273756A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 鋳物製冷間工具およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10273756A true JPH10273756A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13730752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9080883A Pending JPH10273756A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 鋳物製冷間工具およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6024916A (ja) |
| EP (1) | EP0869196A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10273756A (ja) |
| TW (1) | TW383235B (ja) |
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