JPH0121223B2

JPH0121223B2 -

Info

Publication number: JPH0121223B2
Application number: JP8594980A
Authority: JP
Inventors: Yoshuki Niiyama; Naoyuki Yamauchi
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1980-06-26
Filing date: 1980-06-26
Publication date: 1989-04-20
Also published as: JPS5713155A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、H_RＣが40〜47、とくに43〜46程度
の中硬度で使用する快削性型用鋼に関する。

【従来の技術】

ダイプレート、絞り型、抜き型、ダイカスト金
型などに使用する型用鋼において、快削成分を含
有させた場合には、生成するＡ系介在物が塑性加
工によつて線状に変形し、それが原因となつて介
在物の鋭角コーナー部での応力集中による初期破
壊が起りやすく、靭性が低いという悩みがある。

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記の悩みを解消して、既知
のものよりも高い被削性を有しながら、靭性はす
ぐれている快削性型用鋼を実現することにある。
詳しくは、快削成分から生成する非金属介在物の
形状を球状化して耐衝撃性と靭性を高め、中硬度
にプレハードン化して複雑な加工を容易にすると
ともに、加工後の熱処理により生じる変形等の問
題を未然に防止した快削性型用鋼を提供すること
にある。

【課題を解決するための手段】

本発明の快削性型用鋼は、基本的には、Ｃ：
0.2〜0.8％、Si：0.1〜1.5％、Mn：0.4〜1.5％、
Cr：1.0〜6.0％、Mo：0.1〜1.0％およびＮ：0.02
〜0.3％を基本成分とし、快削成分としてＳ：
0.05〜0.3％およびTe：0.03〜0.3％を含有し、残
部Feおよび不可避の不純物からなり、硬さがH_R
Ｃで40〜47、とくに43〜46の範囲にある。上記の合金組成に対しては、さらにNi：0.3〜
1.5％を加えることができる。硬さをH_RＣで40〜47、とくに43〜46の範囲に
調節するには、機械加工に先立つて熱処理を施
し、プレハードンの状態にすればよい。

【作用】

本発明において、各合金成分を前記の組成範囲
にした理由は、つぎのとおりである。Ｃ：0.2〜0.8％ Cr、Mo、Ｖ、Nb、Zr、Tiのような炭化物
形成元素と結合して複合炭化物を生成し、工
具として必要な耐摩耗性を向上させるのに効
果があり、かつ基地中に固溶してこれに硬さ
を付与させるために必要である。0.2％未満
の含有ではこの作用が十分にあらわれず、焼
もどしにより必要な硬さが得られない。他
方、0.8％を超える過剰の含有量では、焼も
どし軟化抵抗が減少するとともに、大形介在
物が出現して鏡面仕上性が低下する。 Si：0.1〜1.5％疲労限界の拡張に有効な元素である。また、
200〜300℃の温度域で軟化抵抗を高める。
0.1％以下ではこれらの効果を得ることがで
きない。1.5％を超えると熱伝導性の低下に
よる金型温度の上昇や被削性の低下が生じ
る。 Mn：0.4〜1.5％Ｓと反応してMnSを形成する。このMnSが
被削性向上に寄与していることはいうまでも
ない。しかし、Mnはオーステナイトを安定
化し、マルテンサイト変態点を大きく降下さ
せる。0.4％未満の含有ではMnSの形成が完
全に行なわれず、余剰のＳがFeと反応して
低融点のFeSを形成するので、最低0.4％が
必要である。1.5％以上になるとマルテンサ
イト変態点が約80℃低下して残留オーステナ
イト量が増加し、寸法の経年変化などが生じ
る。また加工硬化能が高くなつて被削性にも
悪影響を与えるので、この1.5％を上限とし
た。 Cr：1.0〜6.0％鋼に耐酸化性を付与するのに必須の成分であ
るが、1.0％未満ではその効果が不十分であ
り、また必要な焼もどし硬さが得られない。
一方、6.0％を超えると炭化物反応を低温側
に移行させ、焼もどし軟化抵抗を減少させる
とともに、靭性をも損う。Crはまた、M₇O₃
型の巨大共晶炭化物を生成する。この炭化物
は角ばつた形状となるため、使用中に外部か
ら応力が加わつた場合に、そのコーナー部で
ノツチ効果として応力集中が生じ、そこから
亀裂が生じやすい。このような理由から、
Cr含有量は1.0〜6.0％の範囲と定めた。 Mo：0.1〜1.0％微細な炭化物をつくり、かつ基質中にも固溶
してこれを強化するので、耐摩耗性と耐ヒー
トチエツク性を良好にする。Cr量が２％以
上の場合には、Mo添加量0.1％以上で焼もど
し軟化抵抗が向上するが、１％を超えるとそ
の効果が飽和するので、Moの組成範囲は0.1
〜1.0％とした。Ｎ：0.02〜0.3％Ｃと同様に、Cr、Mo、Ｖ、Nb、Zr、Tiの
ような元素と反応して窒化物を形成し、耐摩
耗性の向上、結晶粒の粗大化防止に効果があ
る。0.02％に足りない添加量では、Ｎの大部
分が炭窒化物の形となるためこの効果が期待
できないし、0.3％より多くなると、炭窒化
物が粒界のトリプルポイントで巨大成長し、
靭性を低下させる。Ｓ：0.05〜0.3％ Te：0.03〜0.3％ともに快削性付与成分として重要な元素で、
必ず両元素を複合状態で添加することが必要
である。これらはMnと結合してMn―スル
フオテルライド固溶体Mn（Ｓ、Te）を形成
し、これが介在物となつて基地中に均一分布
するために被削性が向上する。この介在物はMnS形よりも硬いので、母材
の塑性加工時にも変形しにくく、楕円形ない
し卵形になるだけである。既知の類似快削鋼
では、やわらかなMnS介在物が主体であり、
それが塑性加工時に糸状に長く伸びて先端が
鋭いエツジ状を呈するため、外部から応力の
負荷と除去がくり返されると、ノツチ作用が
生じて早期破壊がひき起される。これに対し
ＳとTeとを複合添加した場合には、Mn（Ｓ、
Te）が球状に近い形となるため、介在物に
鋭いエツジができず、クラツク発生の起点と
なりにくい。このため、靭性が改善できるの
である。被削性に対しても、この介在物形状はMnS
のような糸状に延びたものより好結果を与え
る。卵形の介在物を得るためと、鍛造時のワ
レを防止するためには、Ｓ：0.05〜0.3％、
Te：0.03〜0.3％の範囲内の複合添加が必要
である。 Ni：0.3〜1.5％靭性向上と焼入性向上を希望する場合に添加
する。その効果は0.3％未満の含有では得ら
れず、他方、1.5％以上になると残留オース
テナイトが安定化して炭化物生成反応が遅滞
し被削性が低下する。

【実施例】

第１表に示す組成の本発明鋼（No.１〜４）およ
び従来鋼（No.５、６）を用意し、熱処理により硬
さを調節し、衝撃試験を行なつた。その結果を、
あわせて第１表に示す。本発明鋼と従来鋼に対し、SKH51製３mmφス
トレートシヤンクドリルによる穿孔試験を行なつ
た。その結果を下に示す。試験条件は、回転数
1480rpm、送り0.067mm／rev.、試験回数５回であ
る。

【表】この結果から明らかなように、本発明鋼は従来
鋼と比較して、高硬度での穿孔試験結果が２〜５
倍もすぐれているから、冷間および温間加工用金
型を製作する場合、容易に機械加工できる。そこで、本発明鋼および従来鋼を使用して、ダ
イプレート、絞り型、抜き型、亜鉛ダイカスト金
型を製造した。それぞれの金型寿命を、第２表に
示す。この表から明らかなように、本発明鋼を用
いて製作した金型は、既知の材料による金型にく
らべ、寿命が1.5〜３倍にのびている。

【表】

【発明の効果】

本発明の快削性型用鋼は、既知のものにくらべ
て高い被削性を有し、しかも介在物形態の調整に
より、耐衝撃性と靭性の向上がみられる。この型
用鋼は、プレハードン鋼として提供され、H_RC40
〜47の中硬度を有し、複雑な形状への機械加工に
も困難がない。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.2〜0.8％、Si：0.1〜1.5％、Mn：0.4〜
1.5％、Cr：1.0〜6.0％、Mo：0.1〜1.0％および
Ｎ：0.02〜0.3％を基本成分とし、快削成分とし
てＳ：0.05〜0.3％およびTe：0.03〜0.3％を含有
し、残部Feおよび不可避の不純物からなり、硬
さがH_RC40〜47の範囲にある快削性型用鋼。２Ｃ：0.2〜0.8％、Si：0.1〜1.5％、Mn：0.4〜
1.5％、Cr：1.0〜6.0％、Mo：0.1〜1.0％および
Ｎ：0.02〜0.3％に加えて、Ni：0.3〜1.5％を基本
成分とし、快削成分としてＳ：0.05〜0.3％およ
びTe：0.03〜0.3％を含有し、残部Feおよび不可
避の不純物からなり、硬さがH_RC40〜47の範囲に
ある快削性型用鋼。