JPS63203751A - 合金工具鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、熱間金型用鋼または耐衝撃用工具鋼として好
適な合金工具鋼に関する。

従来の技術 従来、合金工具鋼としては、例えば、高速度工具鋼、冷
間工具鋼、熱間工具鋼、刃物用工具鋼等、種々のものが
知られており、そして、これ等のうち熱間金型用鋼或い
は耐衝撃用工具鋼については、更に高い靭性の鋼が要求
されている。

発明が解決しようとする問題点 ところで、これら合金工具鋼において、高ニツケル化を
はかると、合金工具鋼の靭性は向上するが、靭性、異方
性或いはヒートチェック特性に悪影響を及ぼす合金元素
の偏析が助長されてくるという欠点があり、高ニツケル
合金工具鋼を所望の用途に適用できないという問題があ
った。

本発明は、従来の上記のような問題点に鑑みてなされた
ものである。

したがって、本発明の目的は、靭性、異方性あるいはヒ
ートチェック特性に悪影響を及ぼす合金元素の偏析が軽
減され、ヒートチェック特性に優れると共に、異方性の
少ない高ニツケル合金工具鋼を提供することにおる。

本発明の他の目的は、熱間金型用鋼及び耐衝撃用工具鋼
として好適な合金工具鋼を提供することにおる。

問題点を解決するための手段 本発明者等は、鋭意検討の結果、高ニツケル合金工具鋼
における合金元素の中で、Ｓｉ及びＰに看目し、これら
の元素をある範囲以下の量に制限すると、本発明の上記
目的が達成されることを見出だし、本発明を完成するに
至った。

本発明の合金工具鋼は、Ｃ：０．２〜１．０％（以下、
「％」は全て「重量％」を意味する）：Ｓｉ：０．１０
％以下；Ｍｎ：０．１０〜１．５０％：Ｐ：０．０１５
％以下：Ｓ：０．０３０％以下；Ｎｉ：２．０〜１０．
０％；Ｃｒ：１．０〜８．０％；ＭＯ：０．１〜５．０
％及び／又はＷ：０．１〜５．０％：ｖ：０．０１〜５
．０％：Ｃ’Ｏ：　１．Ｏ〜５．０％；及び残部Ｆｅか
らなることを特徴とする。

本発明の上記合金工具鋼において、残部Ｆｅの一部が、
希土類元素（以下、ＲＥＭという。）０．００１〜０．
６０％で置換されていてもよい。

更に又、Ｆｅの一部が、Ｍにｌ　：０．００１〜０．５
％、Ｃａ：０．００２〜０．０１％、Ｐｂ：０．４％以
下、Ｂｉ：０．５％以下、Ｔｅ：０．３％以下、及びＳ
ｅ：０．３％以下、よりなる群から選択された１種又は
２種で置換されていてもよい。

以下、本発明の合金工具鋼について詳細に説明すると、
本発明における合金工具鋼の成分範囲の限定理由は、次
の通りでおる。

Ｃ：０．２〜１．０％ Ｃは、炭化物形成元素と結合して硬い複合炭化物を生成
し、工具鋼として必要な強度、硬さ、耐磨耗性等の性質
を確保するのに必要な元素であり、そのような効果を発
揮させるために０．２％以上含有させることが必要であ
る。又、Ｃの量が多すぎると、耐磨耗性は増大するが、
靭性、鍛造性及び加工性が低下するので、上限は１．０
％に設定する必要がある。本発明の合金工具鋼を耐衝撃
用工具鋼として使用する場合には、Ｃの含有量は、０．
２〜１．０％の範囲に設定するのが好ましく、又、熱間
金型用鋼として使用する場合には、０．２〜０．５％の
範囲に設定するのが好ましい。

Ｓｉ：０．１０％以下、 ３ｉは主に脱酸剤として作用し、焼入性を向上させると
共に基地を強化して降伏点を高め、高温度での表面酸化
を阻止するのに有効な元素であるが、高ニツケル化した
合金鋼においては、３ｉが存在すると、合金元素が偏析
し易く、靭性の異方性やヒートチェック特性等に悪影響
を及ぼす。しかしながら、Ｓ１含有量を０．１０％以下
にすると、縞状偏析の発生を軽減させ、靭性を高め、異
方性を低減することができる。特に、ソーキング処理を
することにより縞状偏析がより一層低減され、熱間金型
に要求される耐ヒートチェク特性もより向上する。した
がって上限は、０．１０％に設定する必要がある。

Ｍｎ：０．１０〜１．５％ Ｍｎは、主に脱酸及び脱硫剤として作用し、鋼の清浄度
を高めると共に、焼入性の向上にも寄与する元素である
ので、そのような効果を得るために０．１％以上添加す
る必要がある。しかしながら、その添加量が多すぎると
熱間加工性が低下するので、上限は１．５０％以下に設
定することが必要である。

Ｐ：０．０１５％以下 高ニツケル化した合金鋼においては、Ｐが存在すると合
金元素が偏析し易く、靭性の異方性やヒートチェック特
性等に悪影響を与えるが、０．０１５％以下に限定する
と、縞状偏析が軽減され、粒界偏析も軽減され、地疵の
発生が抑制され、したがって、靭性の向上、異方性の低
減、耐ヒートチエツク特性の向上をはかることができる
。

したがって、上限は０．０１５％に設定することが必要
である。

Ｓ：０．０３０％以下、 ＳはＭｎと結合してＭｎＳを形成し、強度及び靭性を低
下させるので、Ｓ含有量は低いほうが望ましい。しかし
ながら、成形加工時の被剛性を確保するうえで、上限は
０．０３０％に設定することが必要である。

Ｎｉ：２．Ｏ〜１０．０％ Ｎｉは、工具鋼に靭性を付与するために必要な元素であ
るので、高靭性を与えるためには２．０％以上含有させ
る必要がある。しかしながら、その担があまり多すぎる
と、ＭＳ点が低下し、残留オーステナイトが増加するの
で、上限は１０．０％に設定することが必要である。

０ｒ＝１．０〜８．０％ ｃｒはＣと結合して複合炭化物を形成し、工具鋼の強度
、特に、高温強度を高めると共に、耐熱衝撃性を向上す
るのに有効な元素であるので、そのような効果を得るた
めに、１．０％以上添加することが必要で市る。しかし
ながら、その量があまり多すぎると工具鋼の靭性あるい
は加工性を劣化させるので、上限は８．０％に設定する
ことが必要である。

Ｍｏ：０．１〜５．０％及び／又はＷ：０．１〜５．０
％ ＭＯ及びＷはＣと結合して微細な複合炭化物を形成し、
又、基地中にも固溶して基地を強化し、熱処理硬さを増
大して、耐磨耗性を向上させるのに有効な元素であるの
で、そのような効果を得るためには、それら１種を０．
１％以上、又は２種のそれぞれを０．１％以上添加する
必要がある。

しかしながら、添加量が多すぎると、靭性が低下すると
共に、粗大炭化物が多くなり、疲労特性に悪影響を及ぼ
すので、それぞれの上限は、５．０％に設定することが
必要である。

Ｖ：０．０１〜５．０％ ■はＣと結合して微細な複合炭化物を形成し、熱処理硬
さを増大して耐磨耗性を向上させるのに有効な元素であ
って、少量の添加によっても、炭化物のピンニング効果
により、結晶粒を微細化し、強度及び靭性に寄与するの
で、そのような効果を得るためには、０．０１％以上添
加する必要がある。しかしながら、添加量が多すぎると
、靭性が低下すると共に、粗大炭化物が多くなり、疲労
特性に悪影響を及ぼすので、それぞれの上限は５．０％
に設定することが必要である。

ＣＯ：１．０〜５．０％ ＣＯは高ニツケル化により低下したＭＳ点を上昇させ、
残留オーステナイトを減少させるのに必要な元素であり
、又、基地を強化して、強度、耐衝撃性、耐ヒートチエ
ツク特性を高めるので、そのような効果を得るためには
、１．０％〜５．０％の範囲で添加する必要がある。

ＲＥＭ：０．００１〜０．６０％ ＲＥＭ（希土類元素の１種又は２種以上）は、０、Ｐ等
の不純物を固定して、基地の清浄化をはかり、工具鋼の
靭性を向上させ、特に耐衝撃性を高めるのに有効な元素
であるので、このような効果を得るためには、１種又は
それ以上の希土類元素を合計で０．００１〜０．６０％
添加させるのが好ましい。しかしながら、その添加量が
多すぎると地疵が発生するので、上限は０．６０％に設
定するのが好ましい。

ＭＯ：０．００１〜０．５％、Ｃａ：０．００２〜０．
０１％、Ｐｂ：０．４％以下、Ｂｉ：０．５％以下、Ｔ
ｅ：０．３％以下、及びＳｅ：０．３％以下、よりなる
群から選択された１種又は２種 Ｍｇ、Ｃａ１ｐｂ、Ｂ　１１Ｔｅ及びＳｅは、鋼の被剛
性を改善させるのに有効な元素であるので、これらの１
種又は２種以上を上記の範囲で添加するのが好ましい。

本発明の合金工具鋼には、上記合金元素の他に更に他の
元素を添加することもできる。そのような合金工具鋼と
しては、例えば、Ｎｂ及び／又はＴｉ：０．０１〜０．
０５％を含有するもの、ＡＩ　：０．０１〜０．０５％
及びＮ：０．００５〜０．０２５％を含有するもの、或
いは、０：０．００３％以下に規制したもの等がめげら
れる。

実施例 次に、本発明を実施例によって説明する。

Ｆｅ以外の成分が下記第１表に示す化学組成よりなる２
５Ｋｙ鋼塊を、真空誘電炉により溶製し、厚さ２０ｍｍ
の板に鍛伸した後、常法により焼ならし、焼なまし、焼
入れ、焼戻しを順次行って供試材を得た。なお、焼入れ
、及び、焼戻し条件は、以下のように、硬さを目標に設
定した。

即ち、焼入れ硬さに及ぼすＣ含有量を調査し、Ｃ：０．
４％以上の場合に、硬さＨＲｅＯ４のものが得られるこ
とを確認した。そこで、Ｃ：０．５％以上の組成のもの
については、耐衝撃用工具として適用することを前提に
して、ＨＲｅＯ４に調質した。また、Ｃ：０．４％以下
の組成のものについては、熱間金型として適用すること
を前提にして、ＨＲＣ４７に調質した。更に、Ｃ：０．
４〜０．５％の組成のものについては、両者に適用する
ことを前提として、ＨＲＣ：　４７及び５５に調質した
。

これら供試材について、耐衝撃用工具として適用するこ
とを前提にしものについてはシャルピー衝撃値（１０／
ＩＩＩＩＩＲノツチ）のみを測定し、熱間合型として適
用することを前提にしものについてはシャルピー衝撃値
（２ｓＵノツチ）、ヒートチェック発生頻度及び高温強
度を測定した。得られた結果を第２表に示す。なお、第
１表及び第２表には、比較のための合金鋼についても、
その化学組成及び測定結果を示す。

発明の効果 本発明の合金工具鋼は、上記した構成を有し、特に、３
ｉ及びＰの含有量が低減した組成を有するから、靭性、
異方性あるいはヒートチェック特性に悪影響を与える合
金元素の偏析が軽減され、したがって、ヒートチェック
特性に優れ、異方性の少ない高い靭性を有するものであ
る。したがって、本発明の合金工具鋼は、熱間金型用鋼
として、例えば、Ａ１ダイカスト用金型、Ｍｇダイカス
ト用金型、Ｚｎダイカスト用金型、熱間鍛造型等に好適
であり、又、耐衝撃用工具鋼として、例えば、ニューマ
チックツール、シャープレード、冷温間鍛造用工具等に
も好適である。

特許出願人　　大同特殊鋼株式会社 代理人　　　　弁理士　　渡部　剛 手続補正書く自発） 昭和６２年１０月２０日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿 住　所　　愛知県名古屋市南区星崎町字繰出６６番地名
　称　　（３７１）大同特殊鋼株式会社代表者　木下浩
次

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃ：０．２〜１．０重量％；Ｓｉ：０．１０重量
   ％以下；Ｍｎ：０．１０〜１．５０重量％；Ｐ：０．０
   １５重量％以下；Ｓ：０．０３０重量％以下；Ｎｉ：２
   ．０〜１０．０重量％；Ｃｒ：１．０〜８．０重量％；
   Ｍｏ：０．１〜５．０重量％及び／又はＷ：０．１〜５
   ．０重量％；Ｖ：０．０１〜５．０重量％；Ｃｏ：１．
   ０〜５．０重量％；及び残部Ｆｅからなることを特徴と
   する合金工具鋼。
2. （２）残部Ｆｅの一部が、希土類元素０．００１〜０．
   ６０重量％で置換された特許請求の範囲第１項に記載の
   合金工具鋼。
3. （３）残部Ｆｅの一部が、Ｍｇ：０．００１〜０．５重
   量％、Ｃａ：０．００２〜０．０１重量％、Ｐｂ：０．
   ４重量％以下、Ｂｉ：０．５重量％以下、Ｔｅ：０．３
   重量％以下、及びＳｅ：０．３重量％以下、よりなる群
   から選択された１種又は２種で置換された特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の合金工具鋼。