JPH01111846A - 熱間工具鋼 - Google Patents

熱間工具鋼

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JPH01111846A
JPH01111846A JP26924787A JP26924787A JPH01111846A JP H01111846 A JPH01111846 A JP H01111846A JP 26924787 A JP26924787 A JP 26924787A JP 26924787 A JP26924787 A JP 26924787A JP H01111846 A JPH01111846 A JP H01111846A
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JP
Japan
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weight
nitriding
hot
tool steel
work tool
Prior art date
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Pending
Application number
JP26924787A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayoshi Ikegami
池上 正良
Koichi Sudo
須藤 興一
Hiroshi Mizuno
博司 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
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  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

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、窒化処理特性の優れた熱間工具鋼に関する。
従来の技術 従来、AIダイカストスリーブ等、熱間工具には、5K
O−61等の合金工具鋼を窒化処理して使用されている
。アルミニウムのダイカストスリーブにおいては、溶融
アルミニウムにより繰り返し熱衝撃的な作用を受けるの
で、その影響により窒化層が溶損していき、工具鋼とし
ての寿命が尽きてしまう、その為に強靭で高温特性の優
れた窒化層を有するものが望まれている。
発明が解決しようとする間怠点 ところで、従来使用されている5KD−61等の合金工
具鋼は、通常500〜550℃で5o〜100時間、ガ
ス窒化法による二段窒化処理によって窒化が行われてい
るが、窒化層の厚さ、即ち窒化深さは0.2〜063−
程度にとどまり、したがって又、硬さも窒化層表面から
内部に向かって急激に変化するものとなっていた。した
がって、例えばAIダイカスト用ススリーブして使用し
た場合、溶MiAIによる熱影響で、ヒートチエツクを
生じ、窒化層の剥離ないしは溶損が容易に起るという閉
頭があった。又、窒化条件を変更して、窒化深さを深く
しようとすると、ε相の析出による過剰窒化になりやす
いという閉頭があり、窒化深さを上記の深さ以上に増大
させることは困難であった。したがって、窒化処理した
場合に十分な膜厚の窒化層が形成され、硬さの分布もな
だらかに変化するような熱間工具鋼の出現が望まれてい
た。
本発明は、従来の上記のような事情の下になされたもの
である。
したがって、本発明の目的は、窒化処理を行なった場合
に、窒化深さが深く、硬さ分布がなだらかで、緻密な窒
化層を形成することができる熱間工具鋼を提供すること
にある。
本発明の他の目的は、アルミニウム等の熱開成形におい
て、寿命の長い熱間工具鋼を提供することにある。
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、従来使用されている熱
間工具鋼に、所定量のアルミニウムを含有させると、上
記の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。
本発明の熱間工具鋼は、C: 0.2〜1,2重量%;
Si:0.05〜2重量%; M n : O−05〜
2重量%;Cr:2〜15重量%; W+1/2 M 
o : 0.2〜12重量%;V:0.1〜5重量%;
 、Al :0.1〜1.5重量%;及び残部Feから
なることを特徴とする。
本発明の熱間工具鋼は、快削性を増すなめに、上記の合
金組成に更にS : 0.03〜0.3重量%を含有さ
せるのが好ましい。
以下、本発明の熱間工具鋼に就いて詳細に説明する。
本発明における熱間工具鋼の成分範囲の限定理由は、次
の通りである。
C: 0.2〜1.2重量% 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、熱間工具鋼として熱間強度、靭性、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重量%以上含有させることが必
要である。又、Cの量が1.2重量%を超えると靭性の
低下が著しくなるので、上1は1.2重量%に設定する
必要がある。
S i : 0.05〜2重量% Siは主に脱酸剤として作用し、また焼入性を向上させ
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、0.05重量
%よりも少ないと、その効果が発揮されがたい。又、2
重量%を超えると、靭性の低下が著しくなる。
M n ; o、cs−2重1% Mnは、主に脱酸剤として作用し、羽の清浄度を高める
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0.05重量%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2重量%以下に設定す
ることが必要である。
Cr :2〜15重量% CrはCと結合して複合炭化物を形成し、工具鋼の焼入
性や焼戻硬さを高め、高温強度の向上に有効であり、最
も重要な含有元素であるが、2重量%未満では効果が小
さく、一方、15重量%を超えると粗大な炭化物を生じ
る。
W+ 1/2 M o : 0.2〜12重1重量%は
、焼入性、焼戻軟化抵抗や高温強度の向上に寄与が大き
く、窒化特性向上の効果も顕著な元素である。又はWは
、焼入性は窒化特性への影響は小さいが、それ以外の特
性面はMoとほぼ同じ影響を及ぼす重要な元素である。
 W + 1/2 M 。
の合計量が0.2重量%より低いと、アルミニウムダイ
カスト用スリーブにとっての効果が小さく、12重量%
を超えると靭性低下が著しくなるので、上記の範囲に設
定する。
V:0.1〜5重量% ■はCと結合してy&細な複合炭化物を形成し、焼入結
晶粒の粗大化防止効果を示し、高硬質の炭化物として残
留し、高温強度や耐r!J粍性の向上に寄与するが、0
.1重1%より低いと、その効果が小さく、一方、5重
量%を超えると粗大な炭化物が増大し、被切削性や靭性
の低下が著しくなる。
Al:0.1〜1.5重量% AIは、窒化深さや・窒化層の硬さ分布に最も効果的に
影響を及ぼす元素であるが、0.1重1%より低いとそ
の効果が少なく、一方、1.5重量%を超えると、靭性
や熱間加工性が著しく低下する。
S : 0.03〜0.3重量% Sは、主にMnと結合してM n Sを形成し、強度及
び靭性を低下させるので、S含有量は低い方が望ましい
。しかしながら、成形加工時の被剛性が重視される場合
には、被剛性を確保する上で、下限を0.03重量%、
上限を0.3重量%に設定する。
本発明の熱間工具鋼は、上記の組成を有することが特徴
であるが、更に、窒化速度を更に高めるために、所望に
よっては、T i : 0.01〜1重量%を含有させ
てもよい。
更に又、本発明の熱間工具鋼において、被剛性が重要視
される場合には、Sと共に希土類元素、Ca、Mg、Z
rよりなる群から選択された1種又は2種以上を含有さ
せてもよい。その場合、希土類元素は0.05〜0.2
重1%、Caは0.001〜o、i重量%、Mgは0.
05〜2重量%、Zrは0.05〜2重量%の範囲で含
有させるのが好ましい。
作用 本発明の熱間工具鋼は、上記のように所定量のAIが含
有されているから、窒化深さが深く、かつ、なだらかな
硬さ分布を示す、これを第1図によって説明する。第1
図は、後記実施例の恥2、NO3及びNO3の熱間工具
鋼と、NO3の5KD61とについて、同じ条件で窒化
処理した場合における、表面からの距離とビッカース硬
さとの関係を示すものである。
第1図から明らかなように、本発明の熱間工具鋼は、A
Iが含有されることによって、硬さの分布が表面から内
部に向かってなだらかな傾斜をなしており、窒化深さは
、同じ窒化処理条件で処理した、従来の5KD61にお
ける窒化深さの約2倍にもなる。
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表に示す合金組成よりなる2
00 kg鋼塊を、真空誘電fにより溶製し、厚さ20
市の板に鍛伸した後、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。
この供試材を500〜550℃の温度で70時面間常法
のガス窒化法により二段窒化処理を行なった。
それぞれの供試材について、窒化処理後の表面のビッカ
ース硬さ及び窒化深さを第1表に示す。
又、上記の合金組成の熱間工具鋼を、同様に窒化処理を
施して得られたAlダイカスト用スリーブを用い、溶融
アルミニウムを鋳造温度600〜700℃で熱間処理し
、A!ダイカスト用ススリーブ寿命を調査した。その結
果もまた第1表に示す。
尚、寿命は、従来の5KD−61を1とした場合の指数
で示す。
更にNa3、NQ 3、NQ6及び■7の供試材につい
て、それ等の表面のビッカース硬さと表面からの距離と
の関係を調査しな、その結果を第1図に示す。
これ等の供試材を850℃で50時間加熱した後、同様
にビッカース硬さと表面からの距離との関係を調査した
。その結果を第2図に示す。
これ等の結果から、本発明の熱間工具鋼は、窒化深さが
深く、又、熱間処理による劣化が少ないことが分かる。
発明の効果 本発明の熱間工具鋼は、窒化特性が極めて良好であり、
窒化処理により窒化深さが著しく深く、かつ硬さ分布が
なだらかな、緻密な窒化層が形成される。したがって、
本発明の熱間工具鋼を用いて作成された熱間工具は、使
用中、例えば、溶融AIにより繰返し熱影響を受けても
、軟化或いはヒートチエツクを生じ難くなり、窒化層の
剥離ないしは溶損が起り難くなり、したがって又、寿命
も長いものとなる。
本発明の熱間工具鋼は、特にAIダイカスト用ススリー
ブAI熱間押出し用マンドレル、ダミーブロック等に適
しているが、その他の熱間処理用工具、例えば熱間加工
用金型等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、窒化処理した熱間工具鋼のビッカース硬度と
表面からの距離との関係を示すグラフであり、第2図は
、窒化処理した後、熱処理した場合におけるビッカース
硬度と表面からの距離との関係を示すグラフである。 特許出願人  大同特殊鋼株式会社 代理人    弁理士  渡部 剛 0.5      ’、0    1.5     2
.0表面からの距離(駅) 0.5     1.0     1.5     2
.C’表面からの距離(#I)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.2〜1.2重量%;Si:0.05〜2
    重量%;Mn:0.05〜2重量%;Cr:2〜15重
    量%;W+1/2Mo:0.2〜12重量%;V:0.
    1〜5重量%;;Al:0.1〜1.5重量%;及び残
    部Feからなることを特徴とする熱間工具鋼。
  2. (2)C:0.2〜1.2重量%;Si:0.05〜2
    重量%;Mn:0.05〜2重量%;Cr:2〜15重
    量%;W+1/2Mo:0.2〜12重量%;V:0.
    1〜5重量%;S:0.03〜0.3重量%;Al:0
    .1〜1.5重量%;及び残部Feからなることを特徴
    とする熱間工具鋼。
JP26924787A 1987-10-27 1987-10-27 熱間工具鋼 Pending JPH01111846A (ja)

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