JPH11181549A - 溶接性に優れた鋳物製冷間工具およびその製造方法 - Google Patents
溶接性に優れた鋳物製冷間工具およびその製造方法Info
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- JPH11181549A JPH11181549A JP36484997A JP36484997A JPH11181549A JP H11181549 A JPH11181549 A JP H11181549A JP 36484997 A JP36484997 A JP 36484997A JP 36484997 A JP36484997 A JP 36484997A JP H11181549 A JPH11181549 A JP H11181549A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳造成形体から製造した場合においても、従
来の鋼塊を熱間加工して製造した鋼材に研削、研磨など
の加工を加えて製造した冷間工具と同等の靱性、耐摩耗
性などの性質を有するとともに、溶接性がそれ以上であ
る鋳物製冷間工具およびその製造方法を提供することを
課題としている。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓ
ｉ：≦１．０％、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：
４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：０．
１〜１．０％、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼の鋳造
成形体よりなり、鋳造時に晶出した一次炭化物を１％以
下とした溶接性に優れた鋳物製冷間工具。
来の鋼塊を熱間加工して製造した鋼材に研削、研磨など
の加工を加えて製造した冷間工具と同等の靱性、耐摩耗
性などの性質を有するとともに、溶接性がそれ以上であ
る鋳物製冷間工具およびその製造方法を提供することを
課題としている。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓ
ｉ：≦１．０％、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：
４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：０．
１〜１．０％、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼の鋳造
成形体よりなり、鋳造時に晶出した一次炭化物を１％以
下とした溶接性に優れた鋳物製冷間工具。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶接性に優れた鋳
物製冷間工具およびその製造方法、詳細には、鋼製の鋳
造成形体を熱処理して溶接性を高めた鋳物製冷間工具お
よびその製造方法に関する。
物製冷間工具およびその製造方法、詳細には、鋼製の鋳
造成形体を熱処理して溶接性を高めた鋳物製冷間工具お
よびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、冷間プレス、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冷間で使用す
る工具、すなわち冷間工具は、ＪＩＳ ＳＫＤ１１
（Ｃ：１．４０〜１．６０％、Ｓｉ：≦０．４０％、Ｍ
ｎ≦０．６０％、Ｃｒ：１１．０〜１３．０％、Ｍｏ：
０．８０〜１．２０％、Ｖ：０．２０〜０．５０％、残
部Ｆｅおよび不純物）などの冷間工具鋼成分を溶解、鋳
造して鋼塊とし、この鋼塊を熱間圧延などの熱間加工し
て鋼材とし、この鋼材を所定形状に切り出し、切削、研
削、研磨などの加工を加えて製造していた。
ヘッダー型、冷間アップセッター型などの冷間で使用す
る工具、すなわち冷間工具は、ＪＩＳ ＳＫＤ１１
（Ｃ：１．４０〜１．６０％、Ｓｉ：≦０．４０％、Ｍ
ｎ≦０．６０％、Ｃｒ：１１．０〜１３．０％、Ｍｏ：
０．８０〜１．２０％、Ｖ：０．２０〜０．５０％、残
部Ｆｅおよび不純物）などの冷間工具鋼成分を溶解、鋳
造して鋼塊とし、この鋼塊を熱間圧延などの熱間加工し
て鋼材とし、この鋼材を所定形状に切り出し、切削、研
削、研磨などの加工を加えて製造していた。
【０００３】一方、冷間工具は、近年その形状がますま
す複雑になり、上記製造方法で製造すると材料の歩留り
がますます低下してきた。また近年新製品の開発、モデ
ルチエンジの期間がますます短縮され、冷間工具の短納
期化が求められている。この材料の歩留りの低下及び短
納期化に対して、歩留りの向上及び納期を短縮するた
め、素材をニヤネットシェイプ化する動きがでてきた。
このニヤネットシェイプ化に対応する一つの手段とし
て、所望形状に近似した形状に鋳造した鋳造成形体から
出発し、これに切削、研削、研磨などの加工を加えて製
造することが検討されてきた。
す複雑になり、上記製造方法で製造すると材料の歩留り
がますます低下してきた。また近年新製品の開発、モデ
ルチエンジの期間がますます短縮され、冷間工具の短納
期化が求められている。この材料の歩留りの低下及び短
納期化に対して、歩留りの向上及び納期を短縮するた
め、素材をニヤネットシェイプ化する動きがでてきた。
このニヤネットシェイプ化に対応する一つの手段とし
て、所望形状に近似した形状に鋳造した鋳造成形体から
出発し、これに切削、研削、研磨などの加工を加えて製
造することが検討されてきた。
【０００４】しかしながら、従来の冷間鋼工具鋼成分組
成をそのまま使用して鋳造成形体とした場合には、靱性
が低く、鋳造のままでは使用に耐えない場合が多いとい
う問題があった。この靱性が低い要因としては、鋳造材
は組織が不均一で靱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
織が靱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靱性が低くなることなどがを挙
げられる。また、金型補修のための溶接肉盛りや鋳造材
は溶接欠陥補修の必要があるため、溶接性の良い材料で
あることが必要であるが、従来の冷間鋼工具鋼の成分を
そのまま使用した鋳造成形体は、溶接性が良くないとい
う問題があった。
成をそのまま使用して鋳造成形体とした場合には、靱性
が低く、鋳造のままでは使用に耐えない場合が多いとい
う問題があった。この靱性が低い要因としては、鋳造材
は組織が不均一で靱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
織が靱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靱性が低くなることなどがを挙
げられる。また、金型補修のための溶接肉盛りや鋳造材
は溶接欠陥補修の必要があるため、溶接性の良い材料で
あることが必要であるが、従来の冷間鋼工具鋼の成分を
そのまま使用した鋳造成形体は、溶接性が良くないとい
う問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鋳造成形体
から製造した場合においても、鋼塊を熱間加工して製造
した鋼材に研削、研磨などの加工を加えて製造した冷間
工具と同等の靱性、耐摩耗性などの性質を有するととも
に、溶接性が上記冷間工具以上の鋳物製冷間工具および
その製造方法を提供することを課題としている。
から製造した場合においても、鋼塊を熱間加工して製造
した鋼材に研削、研磨などの加工を加えて製造した冷間
工具と同等の靱性、耐摩耗性などの性質を有するととも
に、溶接性が上記冷間工具以上の鋳物製冷間工具および
その製造方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明者達は鋳物製冷間工具およびその製造方法に
ついて検討したところ、従来の冷間工具鋼はＣが通常１
％以上添加されているが、マトリックスには０．６〜
０．７％程度であり、残りは炭化物に含まれているの
で、強度（硬さ）を確保するのに必要な最低限度のレベ
ルまでＣ量を低減してもよいこと、低Ｃにして炭化物を
低下させることにより溶接時に発生する残留γを少なく
して、溶接後の冷却中に起こるマルテンサイト変態時の
膨張量を低減することができること、また低Ｃ化により
靱性が向上すること、さらに鋳造後に固溶化処理を加え
ることにより鋳造組織の均質化と一次炭化物の固溶を図
り、Ｃの不均一による残留γの偏在を無くし、さらに母
材の靱性向上のため割れ感受性を低下することができる
こと、靱性を向上すれば、耐溶接割れ性を向上させるこ
とができることなどの知見を得て本発明をなしたもので
ある。
め、本発明者達は鋳物製冷間工具およびその製造方法に
ついて検討したところ、従来の冷間工具鋼はＣが通常１
％以上添加されているが、マトリックスには０．６〜
０．７％程度であり、残りは炭化物に含まれているの
で、強度（硬さ）を確保するのに必要な最低限度のレベ
ルまでＣ量を低減してもよいこと、低Ｃにして炭化物を
低下させることにより溶接時に発生する残留γを少なく
して、溶接後の冷却中に起こるマルテンサイト変態時の
膨張量を低減することができること、また低Ｃ化により
靱性が向上すること、さらに鋳造後に固溶化処理を加え
ることにより鋳造組織の均質化と一次炭化物の固溶を図
り、Ｃの不均一による残留γの偏在を無くし、さらに母
材の靱性向上のため割れ感受性を低下することができる
こと、靱性を向上すれば、耐溶接割れ性を向上させるこ
とができることなどの知見を得て本発明をなしたもので
ある。
【０００７】すなわち、本発明の溶接性に優れた鋳物製
冷間工具においては、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：≦
１．０％、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０
〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：０．１〜
１．０％を含有し、必要に応じてＷ：≦２．５％、Ｎ
ｉ：≦２．５％およびＮｂ：０．２〜２．０％のうちの
１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅ及および不純物か
らなる鋼の鋳造成形体よりなり、鋳造時に晶出した一次
炭化物が１％以下、好ましくは皆無のものとしたことで
ある。
冷間工具においては、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：≦
１．０％、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０
〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：０．１〜
１．０％を含有し、必要に応じてＷ：≦２．５％、Ｎ
ｉ：≦２．５％およびＮｂ：０．２〜２．０％のうちの
１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅ及および不純物か
らなる鋼の鋳造成形体よりなり、鋳造時に晶出した一次
炭化物が１％以下、好ましくは皆無のものとしたことで
ある。
【０００８】また、本発明の溶接性に優れた鋳物製冷間
工具の製造方法においては、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓ
ｉ：≦１．０％、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：
４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：０．
１〜１．０％を含有し、必要に応じてＷ：≦２．５％、
Ｎｉ：≦２．５％およびＮｂ：０．２〜２．０％のうち
の１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不純物か
らなる鋼を溶解した後鋳造して鋳造成形体にし、この鋳
造成形体を１１５０〜１２５０℃などのオーステナイト
化単相温度域で固溶化処理して鋳造時に晶出した一次炭
化物を１％以下、好ましくは皆無のものにし、必要に応
じて切削、研削、研磨などの加工を行った後、焼入れ及
び焼もどしをし、必要に応じて研磨などの仕上げ加工を
することである。
工具の製造方法においては、Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓ
ｉ：≦１．０％、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：
４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：０．
１〜１．０％を含有し、必要に応じてＷ：≦２．５％、
Ｎｉ：≦２．５％およびＮｂ：０．２〜２．０％のうち
の１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不純物か
らなる鋼を溶解した後鋳造して鋳造成形体にし、この鋳
造成形体を１１５０〜１２５０℃などのオーステナイト
化単相温度域で固溶化処理して鋳造時に晶出した一次炭
化物を１％以下、好ましくは皆無のものにし、必要に応
じて切削、研削、研磨などの加工を行った後、焼入れ及
び焼もどしをし、必要に応じて研磨などの仕上げ加工を
することである。
【０００９】次に、本発明について詳細に説明する。本
発明の鋳物製冷間工具およびその製造方法は、鋳造成形
体の成分組成を上記の成分組成のものとしているが、そ
の理由は次のようなものである。 Ｃ：０．５〜０．８％ Ｃは、鋼の硬さと強度を高めるための基本的な元素で、
冷間工具として必要な硬さと強度を得るためには０．５
％以上必要であり、０．８％を超えると溶接時に残留γ
の生成量が増大し、これが冷却時に膨張して引っ張り応
力を発生させるマルテンサイト変態量を増加し、割れが
発生し易くなり、また靭性も低下し、これらがさらに溶
接冷却時の割れを誘発するので、その含有範囲を０．５
〜０．８％とする。
発明の鋳物製冷間工具およびその製造方法は、鋳造成形
体の成分組成を上記の成分組成のものとしているが、そ
の理由は次のようなものである。 Ｃ：０．５〜０．８％ Ｃは、鋼の硬さと強度を高めるための基本的な元素で、
冷間工具として必要な硬さと強度を得るためには０．５
％以上必要であり、０．８％を超えると溶接時に残留γ
の生成量が増大し、これが冷却時に膨張して引っ張り応
力を発生させるマルテンサイト変態量を増加し、割れが
発生し易くなり、また靭性も低下し、これらがさらに溶
接冷却時の割れを誘発するので、その含有範囲を０．５
〜０．８％とする。
【００１０】Ｓｉ：≦１．０％ Ｓｉは、通常脱酸剤として、また焼戻し軟化抵抗、耐磨
耗性および耐へたり性を高めるために含有させる元素で
あるが、１．０％を超えると基地の靭性が低下し、溶接
割れが発生し易くなるので、その含有量１．０％以下と
する。 Ｍｎ：０．２５〜１．５０％ Ｍｎは、通常脱酸剤および脱硫剤として、また焼入性を
向上させて基地を強化させるために含有させる元素で、
０．２５より少ないとその効果が十分でなく、１．５０
％を超えると熱間加工性を阻害するので、その含有範囲
を０．２５〜１．５０％とする。
耗性および耐へたり性を高めるために含有させる元素で
あるが、１．０％を超えると基地の靭性が低下し、溶接
割れが発生し易くなるので、その含有量１．０％以下と
する。 Ｍｎ：０．２５〜１．５０％ Ｍｎは、通常脱酸剤および脱硫剤として、また焼入性を
向上させて基地を強化させるために含有させる元素で、
０．２５より少ないとその効果が十分でなく、１．５０
％を超えると熱間加工性を阻害するので、その含有範囲
を０．２５〜１．５０％とする。
【００１１】Ｃｒ：４．０〜８．０％ Ｃｒは、基地中に固溶して軟化抵抗を高め、また焼入性
を向上させて硬さと靱性を確保するために含有させる元
素で、４．０％より少ないとその効果が十分でなく、
８．０％を超えると凝固時の一次炭化物が増加して溶接
時に割れが発生し易くなるので、その含有範囲を４．０
〜８．０％とする。 Ｍｏ：１．０〜５．０％ Ｍｏは、焼戻し軟化抵抗を向上させるために含有させる
元素で、１．０％より少ないとその効果が十分でなく、
５．０％を超えると凝固時に形成される一次炭化物が増
大し、固溶化処理時にＭ6 Ｃ、Ｍ2 Ｃ型の一次炭化物の
固溶が困難になり、また溶接性を損なうので、その含有
範囲を１．０〜５．０％とする。
を向上させて硬さと靱性を確保するために含有させる元
素で、４．０％より少ないとその効果が十分でなく、
８．０％を超えると凝固時の一次炭化物が増加して溶接
時に割れが発生し易くなるので、その含有範囲を４．０
〜８．０％とする。 Ｍｏ：１．０〜５．０％ Ｍｏは、焼戻し軟化抵抗を向上させるために含有させる
元素で、１．０％より少ないとその効果が十分でなく、
５．０％を超えると凝固時に形成される一次炭化物が増
大し、固溶化処理時にＭ6 Ｃ、Ｍ2 Ｃ型の一次炭化物の
固溶が困難になり、また溶接性を損なうので、その含有
範囲を１．０〜５．０％とする。
【００１２】Ｖ：０．１〜１．０％ Ｖは、耐磨耗性と耐焼付き性を向上させるとともに、結
晶粒を微細化するために含有させる元素で、０．１％よ
り少ないとその効果が十分でなく、１．０％を超えると
溶接割れを発生し易くなるとともに、凝固時に形成され
る一次炭化物が増加して固溶化処理時のＭＣ型の一次炭
化物の固溶が困難になるので、その含有範囲を０．１〜
１．０％とする。 Ｗ：≦２．５％ Ｗは、焼もどし軟化抵抗を向上させるために含有させる
元素であるが、多量に含有すると鋳造成形体の凝固時に
形成される晶出１次炭化物が増大し、固溶化処理時のＭ
6 Ｃ、Ｍ2 Ｃ型の一次炭化物の固溶が困難になるので、
その含有量を２．５％以下とする。
晶粒を微細化するために含有させる元素で、０．１％よ
り少ないとその効果が十分でなく、１．０％を超えると
溶接割れを発生し易くなるとともに、凝固時に形成され
る一次炭化物が増加して固溶化処理時のＭＣ型の一次炭
化物の固溶が困難になるので、その含有範囲を０．１〜
１．０％とする。 Ｗ：≦２．５％ Ｗは、焼もどし軟化抵抗を向上させるために含有させる
元素であるが、多量に含有すると鋳造成形体の凝固時に
形成される晶出１次炭化物が増大し、固溶化処理時のＭ
6 Ｃ、Ｍ2 Ｃ型の一次炭化物の固溶が困難になるので、
その含有量を２．５％以下とする。
【００１３】Ｎｉ：≦２．５％ Ｎｉは、マトリックスに固溶させて靱性を向上させるた
めに含有させる元素であるが、２．５％を超えて含有さ
せてもその効果が少なく、またコストも高くなるので、
その含有量を２．５％以下とする。 Ｎｂ：０．２〜２．０％ Ｎｂは、耐磨耗性と耐焼付き性を向上させるとともに、
結晶粒を微細化するために含有させる元素であるが、
０．２％より少ないとその効果が十分でなく、２．０％
を超えると溶接割れを発生し易くなるとともに、凝固時
に形成される一次炭化物が増加して固溶化処理時のＭＣ
型の１次炭化物の固溶が困難になるので、その含有範囲
を０．２〜２．０％とする。
めに含有させる元素であるが、２．５％を超えて含有さ
せてもその効果が少なく、またコストも高くなるので、
その含有量を２．５％以下とする。 Ｎｂ：０．２〜２．０％ Ｎｂは、耐磨耗性と耐焼付き性を向上させるとともに、
結晶粒を微細化するために含有させる元素であるが、
０．２％より少ないとその効果が十分でなく、２．０％
を超えると溶接割れを発生し易くなるとともに、凝固時
に形成される一次炭化物が増加して固溶化処理時のＭＣ
型の１次炭化物の固溶が困難になるので、その含有範囲
を０．２〜２．０％とする。
【００１４】本発明の鋳物製冷間工具は、鋳造時に晶出
した一次炭化物が１％以下、好ましくは皆無にしている
が、その理由は次のとおりである。鋳造時に晶出した一
次炭化物が１％を超えると靱性が著しく低下し、またＣ
量含有量をマトリックスに固溶する量近くまで低減して
いるので、固溶が不十分な場合には硬さ不足を招くこと
になるからである。
した一次炭化物が１％以下、好ましくは皆無にしている
が、その理由は次のとおりである。鋳造時に晶出した一
次炭化物が１％を超えると靱性が著しく低下し、またＣ
量含有量をマトリックスに固溶する量近くまで低減して
いるので、固溶が不十分な場合には硬さ不足を招くこと
になるからである。
【００１５】本発明の鋳物製冷間工具の製造方法は、鋳
造成形体を（１）１１５０〜１２５０℃などのオーステ
ナイト化単相温度域で固溶化処理により鋳造時に晶出し
た一次炭化物を１％以下、好ましくは皆無にし、（２）
その後焼き入れ、焼戻し処理するしているが、その目
的、条件などは次のとおりである。 （１）オーステナイト単相温度域で固溶化処理 固溶化処理は、鋳造時に晶出した樹脂状晶などの鋳造組
織を均質化、特にその一次炭化物を１％以下にし、靱性
と溶接性を向上させために行うもので、その温度は成分
組成および冷却速度によって異なるが、おおむね１１５
０〜１２５０℃に加熱して保持するのが好ましい。１１
５０℃より低いと固溶化処理の効果が小さく、長時間の
処理を必要とするので不経済であり、１２５０℃を超え
ると炭化物の液相線を超えて液状化する可能性が高く、
また炉の損傷も大きくなるので不経済であるからであ
る。
造成形体を（１）１１５０〜１２５０℃などのオーステ
ナイト化単相温度域で固溶化処理により鋳造時に晶出し
た一次炭化物を１％以下、好ましくは皆無にし、（２）
その後焼き入れ、焼戻し処理するしているが、その目
的、条件などは次のとおりである。 （１）オーステナイト単相温度域で固溶化処理 固溶化処理は、鋳造時に晶出した樹脂状晶などの鋳造組
織を均質化、特にその一次炭化物を１％以下にし、靱性
と溶接性を向上させために行うもので、その温度は成分
組成および冷却速度によって異なるが、おおむね１１５
０〜１２５０℃に加熱して保持するのが好ましい。１１
５０℃より低いと固溶化処理の効果が小さく、長時間の
処理を必要とするので不経済であり、１２５０℃を超え
ると炭化物の液相線を超えて液状化する可能性が高く、
また炉の損傷も大きくなるので不経済であるからであ
る。
【００１６】ただ、固溶化処理温度は、上記のようにお
おむね１１５０〜１２５０℃が好ましいが、固溶化処理
をするそれぞれの材料がオーステナイト単相域を外れな
いように、また炭化物の液相線を超えないように個別に
決定されるべきものである。また、固溶化処理時間は、
鋳造成形体の一次炭化物の大きさ、デンドライト間隔な
どによって適宜決定されるものである。
おむね１１５０〜１２５０℃が好ましいが、固溶化処理
をするそれぞれの材料がオーステナイト単相域を外れな
いように、また炭化物の液相線を超えないように個別に
決定されるべきものである。また、固溶化処理時間は、
鋳造成形体の一次炭化物の大きさ、デンドライト間隔な
どによって適宜決定されるものである。
【００１７】鋳造時に晶出した一次炭化物が１％以下に
なるように固溶化処理するのは、一次炭化物の均質化を
図るためであり、１％を超えると靱性が著しく低下する
からである。またＣ量をマトリックスに固溶する量近く
まで低減しているため、一次炭化物の固溶が不十分な場
合には硬さ不足を招くことにもなるからである。好まし
くは固溶化処理にて一次炭化物を完全に消失させること
である。この一次炭化物を固溶させることができる固溶
化処理を行えば、同時に鋳造時に晶出する樹枝状晶など
の鋳造組織を均質化することもできる。
なるように固溶化処理するのは、一次炭化物の均質化を
図るためであり、１％を超えると靱性が著しく低下する
からである。またＣ量をマトリックスに固溶する量近く
まで低減しているため、一次炭化物の固溶が不十分な場
合には硬さ不足を招くことにもなるからである。好まし
くは固溶化処理にて一次炭化物を完全に消失させること
である。この一次炭化物を固溶させることができる固溶
化処理を行えば、同時に鋳造時に晶出する樹枝状晶など
の鋳造組織を均質化することもできる。
【００１８】（３）焼入れおよび焼もどし処理 焼入れおよび焼もどし処理は、この種の合金鋼において
通常に行われている条件、すなわち、焼入れは１０００
℃〜１１５０℃から油焼入れもしくは油焼入れ相当の冷
却速度で焼入れし、焼もどしは、５００〜６５０℃から
空冷することである。
通常に行われている条件、すなわち、焼入れは１０００
℃〜１１５０℃から油焼入れもしくは油焼入れ相当の冷
却速度で焼入れし、焼もどしは、５００〜６５０℃から
空冷することである。
【００１９】本発明の鋳物製冷間工具の製造方法は、焼
入れおよび焼もどしの前に必要に応じて加工を行ってい
るが、この加工は、鋳造したままの鋳造成形体を切削、
研削、研磨などによって金型などの製品の所定の形状、
寸法および表面状態にするためのもので、この加工は熱
間圧延などで製造された鋼材から金型などの製品を製造
する場合と同様であるが、該鋼材から金型などの製品を
製造するよりその切削、研削の量が少なくてよい。ま
た、焼入れ及び焼もどしの後に必要に応じて加工を行っ
ているが、この加工は、焼入れ及び焼もどしによって変
形した場合に、その変形を修正したり、表面が酸化され
た場合などに研磨をすることなどである。
入れおよび焼もどしの前に必要に応じて加工を行ってい
るが、この加工は、鋳造したままの鋳造成形体を切削、
研削、研磨などによって金型などの製品の所定の形状、
寸法および表面状態にするためのもので、この加工は熱
間圧延などで製造された鋼材から金型などの製品を製造
する場合と同様であるが、該鋼材から金型などの製品を
製造するよりその切削、研削の量が少なくてよい。ま
た、焼入れ及び焼もどしの後に必要に応じて加工を行っ
ているが、この加工は、焼入れ及び焼もどしによって変
形した場合に、その変形を修正したり、表面が酸化され
た場合などに研磨をすることなどである。
【００２０】
【作用】本発明の鋳物製冷間工具およびその製造方法
は、上記成分組成にしたことにより、冷間工具に必要な
強度、硬度、靱性および溶接性を得ることができ、また
オーステナイト単相域で固溶化処理を行うことができる
ようになる。また、固溶化処理をすることにより、鋳造
時に晶出した粗大な一次炭化物を固溶した鋳造成形体に
なり、これを必要に応じて切削、研磨などの加工し、そ
の後焼入れ、焼もどしをすることにより冷間工具に必要
な強度、硬度、靱性および溶接性の優れたものとするこ
とができる。
は、上記成分組成にしたことにより、冷間工具に必要な
強度、硬度、靱性および溶接性を得ることができ、また
オーステナイト単相域で固溶化処理を行うことができる
ようになる。また、固溶化処理をすることにより、鋳造
時に晶出した粗大な一次炭化物を固溶した鋳造成形体に
なり、これを必要に応じて切削、研磨などの加工し、そ
の後焼入れ、焼もどしをすることにより冷間工具に必要
な強度、硬度、靱性および溶接性の優れたものとするこ
とができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について説
明する。下記表１に示す本発明材および比較材の成分組
成になる鋼原料を高周波溶解炉で溶解し、シャルピー試
験片はＪＩＳ Ｇ ０３０７に従い舟型に鋳造し、また
溶接試験片は厚さ３００ｍｍ×幅３００ｍｍ×長さ１５
０ｍｍの鋳造金型に鋳造して試験片素材を採取した。
明する。下記表１に示す本発明材および比較材の成分組
成になる鋼原料を高周波溶解炉で溶解し、シャルピー試
験片はＪＩＳ Ｇ ０３０７に従い舟型に鋳造し、また
溶接試験片は厚さ３００ｍｍ×幅３００ｍｍ×長さ１５
０ｍｍの鋳造金型に鋳造して試験片素材を採取した。
【００２２】
【表１】
【００２３】本発明材の供試材 上記試験片素材の本発明材（No.1〜10) は、下記表２に
示したような固溶化処理温度（表２では「固溶温度」）
および固溶化処理時間（表２では「固溶時間」）で固溶
化処理をし、粗加工（脱炭部の除去を考慮して）した
後、下記表２に示した焼入温度および焼戻し温度で熱処
理をし、精加工して試験片を作成した。 比較材 上記試験片素材の比較材の No.11〜14は、従来の冷間工
具鋼の成分からなるもので、このうち No.11材とNo.13
材は鋳造ままの状態のものを粗加工し、No.12材は圧延
材の横方向のものを粗加工し、またNo.14 材はNo.11 材
を固溶化処理したものを粗加工し、その後下記表２に示
した焼入温度および焼戻し温度で熱処理をし、精加工し
て試験片を作成した。また、上記比較材のNo.15 は、本
発明材のNo.1と同じ成分で、鋳造ままの状態のものを粗
加工し、その後下記表２に示した焼入温度および焼戻し
温度で熱処理をし、精加工して試験片を作成した。
示したような固溶化処理温度（表２では「固溶温度」）
および固溶化処理時間（表２では「固溶時間」）で固溶
化処理をし、粗加工（脱炭部の除去を考慮して）した
後、下記表２に示した焼入温度および焼戻し温度で熱処
理をし、精加工して試験片を作成した。 比較材 上記試験片素材の比較材の No.11〜14は、従来の冷間工
具鋼の成分からなるもので、このうち No.11材とNo.13
材は鋳造ままの状態のものを粗加工し、No.12材は圧延
材の横方向のものを粗加工し、またNo.14 材はNo.11 材
を固溶化処理したものを粗加工し、その後下記表２に示
した焼入温度および焼戻し温度で熱処理をし、精加工し
て試験片を作成した。また、上記比較材のNo.15 は、本
発明材のNo.1と同じ成分で、鋳造ままの状態のものを粗
加工し、その後下記表２に示した焼入温度および焼戻し
温度で熱処理をし、精加工して試験片を作成した。
【００２４】
【表２】
【００２５】このように熱処理した試験片を用いて硬
さ、固溶化処理後（表３では「固溶後」）の残存一次炭
化物あるいは鋳造後の晶出一次炭化物、シャルピー衝撃
値、溶接部のγ量、予熱温度別の溶接部表面割れ発生率
を測定し、その結果を下記表３に示した。なお、各測定
値は次のような方法を用いて求めた。残存又は晶出一次
炭化物量は、鋳造ままあるいは固溶化処理後に１０×１
０×１０ｍｍの試験片を切り出し、０．５規定の塩酸水
溶液を電解液として電流密度３０ｍＡで抽出分離して求
めた。
さ、固溶化処理後（表３では「固溶後」）の残存一次炭
化物あるいは鋳造後の晶出一次炭化物、シャルピー衝撃
値、溶接部のγ量、予熱温度別の溶接部表面割れ発生率
を測定し、その結果を下記表３に示した。なお、各測定
値は次のような方法を用いて求めた。残存又は晶出一次
炭化物量は、鋳造ままあるいは固溶化処理後に１０×１
０×１０ｍｍの試験片を切り出し、０．５規定の塩酸水
溶液を電解液として電流密度３０ｍＡで抽出分離して求
めた。
【００２６】シャルピー衝撃値は、長手方向に採取して
１０×１０×５５Ｌの長さで１０Ｒノッチの衝撃試験片
を作成し、室温で試験を実施したものである。溶接部表
面割れ発生率は、斜めＹ形溶接割れ試験（JIS Z 3158)
に準拠して実施した。 試験片の板厚：１５ｍｍ 溶接条件： 溶接ワイヤー; ＤＳ２５０１(1.2DC／0.15C-0.8Si-2.3M
n-1.2Cr-055Ca) 溶接電流; ２００Ａ 溶接速度; ２５ｃｍ／ｍｉｎ シールドガス；ＣＯ2 溶接割れ評価方法： Ｃｆ＝Σｌｆ／Ｌ×１００％ Ｃｆ；表面割れ率、Σｌｆ；表面割れ率、Ｌ；試験ビー
トの長さ
１０×１０×５５Ｌの長さで１０Ｒノッチの衝撃試験片
を作成し、室温で試験を実施したものである。溶接部表
面割れ発生率は、斜めＹ形溶接割れ試験（JIS Z 3158)
に準拠して実施した。 試験片の板厚：１５ｍｍ 溶接条件： 溶接ワイヤー; ＤＳ２５０１(1.2DC／0.15C-0.8Si-2.3M
n-1.2Cr-055Ca) 溶接電流; ２００Ａ 溶接速度; ２５ｃｍ／ｍｉｎ シールドガス；ＣＯ2 溶接割れ評価方法： Ｃｆ＝Σｌｆ／Ｌ×１００％ Ｃｆ；表面割れ率、Σｌｆ；表面割れ率、Ｌ；試験ビー
トの長さ
【００２７】
【表３】
【００２８】これらの結果より、本発明材は、比較材と
硬さがほぼ同じであるにも係わらず、シャルピー衝撃値
が比較材のNo.12 の圧延材より僅かに低くなっている
が、比較材の(No.11、13〜15) より大幅に高くなってお
り、靱性が非常に優れている。さらに、本発明の各材
は、２５０℃に予熱すると溶接割れが発生しなくなるの
に対して、比較材のいずれも３５０℃まで溶接割れが発
生しており、溶接予熱温度が比較材のものより１００℃
程度低くなっている。また、本発明の各材は、鋳造後に
固溶化処理をしているので、固溶化処理をしていないも
の (No.15 ）より、シャルピー衝撃値が約１．５倍以上
（成分が同じNo. 1 は約３．５倍）になっている。ま
た、本発明の各材は、ＣおよびＣｒ含有量を従来鋼（Ｓ
ＫＤ１１）より少なくしたので、従来鋼を同じ熱処理し
たもの (No.14 ）よりもシャルピー衝撃値が大幅に高く
なっており、また溶接予熱温度も１５０℃低くなってい
る。
硬さがほぼ同じであるにも係わらず、シャルピー衝撃値
が比較材のNo.12 の圧延材より僅かに低くなっている
が、比較材の(No.11、13〜15) より大幅に高くなってお
り、靱性が非常に優れている。さらに、本発明の各材
は、２５０℃に予熱すると溶接割れが発生しなくなるの
に対して、比較材のいずれも３５０℃まで溶接割れが発
生しており、溶接予熱温度が比較材のものより１００℃
程度低くなっている。また、本発明の各材は、鋳造後に
固溶化処理をしているので、固溶化処理をしていないも
の (No.15 ）より、シャルピー衝撃値が約１．５倍以上
（成分が同じNo. 1 は約３．５倍）になっている。ま
た、本発明の各材は、ＣおよびＣｒ含有量を従来鋼（Ｓ
ＫＤ１１）より少なくしたので、従来鋼を同じ熱処理し
たもの (No.14 ）よりもシャルピー衝撃値が大幅に高く
なっており、また溶接予熱温度も１５０℃低くなってい
る。
【００２９】
【発明の効果】本発明の鋳物製冷間工具およびその製造
方法は、上記成分組成および熱処理にしたことにより、
鋼塊を熱間加工して製造した鋼材から製造した冷間工具
と同等の靱性を得ることができるばかりでなく、溶接性
においては圧延材より予熱温度が１００℃以上低くする
ことができる。その結果、鋼材から製造した冷間工具に
比較して材料の歩留りが高いために低コストになり、ま
た機械加工の量が少なくなるために製品を短期間に納入
することができるばかりでなく、溶接における予熱温度
を大幅に低下できるために再加熱に要する時間を短くす
ることができるようになるので、生産性を高くすること
ができるという優れた効果を奏する。
方法は、上記成分組成および熱処理にしたことにより、
鋼塊を熱間加工して製造した鋼材から製造した冷間工具
と同等の靱性を得ることができるばかりでなく、溶接性
においては圧延材より予熱温度が１００℃以上低くする
ことができる。その結果、鋼材から製造した冷間工具に
比較して材料の歩留りが高いために低コストになり、ま
た機械加工の量が少なくなるために製品を短期間に納入
することができるばかりでなく、溶接における予熱温度
を大幅に低下できるために再加熱に要する時間を短くす
ることができるようになるので、生産性を高くすること
ができるという優れた効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 38/24 Ｃ２２Ｃ 38/24 38/46 38/46
Claims (5)
- 【請求項１】 重量％で（以下同じ）、Ｃ：０．５〜
０．８％、Ｓｉ：≦１．０％、Ｍｎ：０．２５〜１．５
０％、Ｃｒ：４．０〜８．０％、Ｍｏ：１．０〜５．０
％、Ｖ：０．１〜１．０％、残部Ｆｅおよび不純物から
なる鋼の鋳造成形体よりなり、鋳造時に晶出した一次炭
化物が１％以下であることを特徴とする溶接性に優れた
鋳物製冷間工具。 - 【請求項２】 Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：≦１．０
％、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜８．
０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：０．１〜１．０％
を含有し、更にＷ：≦２．５％、Ｎｉ：≦２．５％およ
びＮｂ：０．２〜２．０％のうちの１種又は２種以上を
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、鋳造時に晶出した一次炭化物が１％以下であ
ることを特徴とする溶接性に優れた鋳物製冷間工具。 - 【請求項３】 Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：≦１．０
％、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜８．
０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：０．１〜１．０
％、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼を溶解した後鋳造
して鋳造成形体にし、この鋳造成形体をオーステナイト
化単相温度域で固溶化処理して鋳造時に晶出した一次炭
化物を１％以下にし、その後焼入れ、焼戻し処理するこ
とを特徴とする溶接性に優れた鋳物製冷間工具の製造方
法。 - 【請求項４】 Ｃ：０．５〜０．８％、Ｓｉ：≦１．０
％、Ｍｎ：０．２５〜１．５０％、Ｃｒ：４．０〜８．
０％、Ｍｏ：１．０〜５．０％、Ｖ：０．１〜１．０％
を含有し、更にＷ：≦２．５％、Ｎｉ：≦２．５％およ
びＮｂ：０．２〜２．０％のうちの１種又は２種以上を
含有し、残部Ｆｅおよび不純物からなる鋼を溶解した後
鋳造して鋳造成形体にし、この鋳造成形体をオーステナ
イト化単相温度域で固溶化処理して鋳造時に晶出した一
次炭化物を１％以下にし、その後焼入れ、焼戻し処理す
ることを特徴とする溶接性に優れた鋳物製冷間工具の製
造方法。 - 【請求項５】 上記オーステナイト化単相温度域での固
溶化処理が１１５０〜１２５０℃に加熱保持することで
あることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の溶接
性に優れた鋳物製冷間工具鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36484997A JPH11181549A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 溶接性に優れた鋳物製冷間工具およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36484997A JPH11181549A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 溶接性に優れた鋳物製冷間工具およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11181549A true JPH11181549A (ja) | 1999-07-06 |
Family
ID=18482823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36484997A Pending JPH11181549A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 溶接性に優れた鋳物製冷間工具およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11181549A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003106727A1 (en) * | 2002-06-13 | 2003-12-24 | Uddeholm Tooling Aktiebolag | Steel and mould tool for plastic materials made of the steel |
| WO2009088027A1 (ja) * | 2008-01-10 | 2009-07-16 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 冷間金型用鋼および冷間プレス用金型 |
| CN101962738A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-02-02 | 常州机械刀片有限公司 | 超细碳化物高合金工具钢刃钢镶接机械刀片 |
| CN102477516A (zh) * | 2010-11-26 | 2012-05-30 | 浙江黄岩冲模厂 | 新型铸造模具钢及其制造方法 |
-
1997
- 1997-12-22 JP JP36484997A patent/JPH11181549A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003106727A1 (en) * | 2002-06-13 | 2003-12-24 | Uddeholm Tooling Aktiebolag | Steel and mould tool for plastic materials made of the steel |
| AU2003224591B2 (en) * | 2002-06-13 | 2009-01-22 | Uddeholms Ab | Steel and mould tool for plastic materials made of the steel |
| AU2003224591C1 (en) * | 2002-06-13 | 2009-08-13 | Uddeholms Ab | Steel and mould tool for plastic materials made of the steel |
| US7722727B2 (en) | 2002-06-13 | 2010-05-25 | Uddeholm Tooling Aktiebolag | Steel and mould tool for plastic materials made of the steel |
| WO2009088027A1 (ja) * | 2008-01-10 | 2009-07-16 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 冷間金型用鋼および冷間プレス用金型 |
| JP2009167435A (ja) * | 2008-01-10 | 2009-07-30 | Kobe Steel Ltd | 冷間金型用鋼および冷間プレス用金型 |
| CN101962738A (zh) * | 2010-11-10 | 2011-02-02 | 常州机械刀片有限公司 | 超细碳化物高合金工具钢刃钢镶接机械刀片 |
| CN102477516A (zh) * | 2010-11-26 | 2012-05-30 | 浙江黄岩冲模厂 | 新型铸造模具钢及其制造方法 |
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