JPH02182860A - 時効硬化性型用鋼 - Google Patents
時効硬化性型用鋼Info
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- JPH02182860A JPH02182860A JP146989A JP146989A JPH02182860A JP H02182860 A JPH02182860 A JP H02182860A JP 146989 A JP146989 A JP 146989A JP 146989 A JP146989 A JP 146989A JP H02182860 A JPH02182860 A JP H02182860A
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- Japan
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- steel
- machinability
- hardness
- mold
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
(産業上の利用分野)
本発明はプラスチック製品を成形する金型用素材として
優れた時効硬化性型用鋼に関するものである。 (従来の技術) 最近、プラスチック材の強度、耐摩耗性、耐熱性の改善
のため、ガラス繊維、炭素繊維等を添加したエンジニア
リングプラスチック材が広く使用され始め、それに伴っ
てプラスチック成形金型材においても耐摩耗性、靭性な
どの要求が厳しくなってきている。 現在、汎用金型用鋼として使用されている855C,C
r−Mo鋼は硬さが比較的低く、鏡面加工性や耐摩耗性
が不十分である。このため、種々の提案がなされている
。例えば、特公昭53−23764号、特公昭56−2
1063号、特願昭62−126474号などがある。 一方、金型の製作においては、被削性が重要であるが、
HRC40という高硬度で高靭性の材料は必然的に被剛
性は低下せざるを得ない。この点、前述の各提案とも十
分であるとは云えない。すなわち、第1提案のものは被
削性は良いが、靭性が低く、また第2.第3提案のもの
はいずれも靭性は良いが、被剛性がやや悪いという欠点
がある。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、HRC40の
硬さレベルで靭性、被削性とも優れたプラスチック成形
型用鋼を提供することを目的とするものである8 (課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者は、靭性、被削性と
もに優れた高硬度のプラスチック成形金型用鋼を見い出
すべくその組成調整について様々な実験研究を重ねた結
果、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明は、C:0.04〜0.12%、Si
:0.20〜0.50%、Mn:1.0〜2.0%、C
u:0.5〜2.0%、Ni:1.5〜2.5%、Cr
:0.5〜2.0%、MoC2,45〜0.90%、A
Q:0.4〜1.5%及びV:O,10%以下を含み、
必要に応じて、更にs:o、o5〜0,15%を含み。 或いは更に、Ca:O,OOO5〜0.O15%及びZ
r:0.04〜0.15%の1種又は2種を含み。 残部がFe及び不純物からなることを特徴とする時効硬
化性型用鋼を要旨とするものである。 以下に本発明を更に詳述する。 (作用) 本発明における化学成分の限定理由は以下のとおりであ
る。 C:0.04〜0.12 Cは鋼の焼入性を向上させ、溶体化処理後冷却した時の
ベーナイト組織の生成を容易とし、また時効処理により
炭化物を生成し、HRC40といった高硬度を得るため
に欠くことのできない元素である。しかし、0.04%
未満では硬さ不足となり、満足な耐摩耗性が得られない
。また0、12%を超えると炭化物が必要以上に析出し
、靭性、溶接性及び被剛性が低下する。したがって、C
量は0.04〜0.12%の範囲とする。 Si: 0.20〜0.50% Siは脱酸剤として添加するが、硬度向上にも効果があ
る。そのためには0.20%以上が必要である。しかし
、0.50%より多すぎると靭性の劣化並びに鏡面加工
性も低下するので好ましくない。したがって、Si量は
0.20〜0.50%の範囲とする。 Mn:1.O〜2.0% Mnは焼入性を増加し、熱処理後の鋼材の硬さ調整を容
易にするが、1.0%以下ではこの作用が発揮されない
、しかし、2.0%より多すぎると靭性が劣化するので
好ましくない。したがって、Mn量は1.0〜2.0%
の範囲とする。 Cu:0.5〜2.0% Cuは時効処理により析出し、硬さを向上させる効果が
ある。そのためには0.50%以上の添加が必要である
。しかし、Cuの増加に伴ない靭性が低下し、また熱間
加工性も劣化するので上限を2.0%にする。したがっ
て、Cu量は0.5〜2.0%の範囲とする。 Ni: 1 、5〜2.5% NiはN1AIIIの金属間化合物を形成し、靭性を低
下させることなく、硬度を向上させるための重要な元素
であり、1.5%未満ではHRC40レベルの硬度を確
保するのは困雛であるので1.5%以上が必要である。 しかし、Niの増加は被削性を低下させる傾向にあり、
また材料コストを高めるため、経済性の点から2.5%
を上限とする。 したがって、Ni量は1.5〜2.5%の範囲とする。 Cr:0.5〜2.0% Crは焼入性を向上させ、硬さを確保するために重要な
元素であり、0.5%以上は必要である。 しかし、2.0%を超えて過度に添加すると靭性を低下
させるので好ましくない。したがって、Cr量は0.5
〜2.0%の範囲とする。 Mo:0.45〜0.90% Moは時効処理により炭化物を生成し、硬さを高めるの
に重要な元素であり、HRC40程度を確保するために
は0.45%以上の添加が必要である。しかし、多すぎ
ると被削性に悪影響が現われるばかりでなく、材料コス
トも高くなるため、0.9%以下に抑えるべきである。 したがって、Mo量は0,45〜0.90%の範囲とす
る。 AQ:0.4〜1.5% AQは時効処理によりN1AQの金属間化合物を形成し
、硬度向上に顕著な効果を及ぼす元素であり、HRC4
0以上を確保するためには0.4%以上含有させねばな
らない。しかし、1.5%を超えると靭性を損ねるばか
りでなく、介在物が生成し、鏡面加工性も低下するので
好ましくない。 したがって、AQ量は0.4〜1.5%の範囲とする。 ■上911没]弓友Σ ■は時効処理により炭化物を生成し、硬度向上に寄与す
るが、炭化物の硬さが高いため、過度に添加すると被削
性が低下するため、添加量の上限を0.10%とする。 本発明において必須成分は以上のとおりであるが、HR
C40レベルの硬さを有する鋼材は被削性の上での問題
は避けられない。上記組成でも一応の被削性は確保され
るものの、被削性を更に改善する必要のある場合には、
以下に示すように、Sの添加、或いはSと共にCa及び
Zrの1種又は2種の添加が有効である。 S:0.05〜0.15% Sは被削性を高め、機械加工費を低減するうえで有効な
元素であり、そのためには0.05%以上の添加が必要
である。しかし、多すぎると靭性、鏡面加工性、しぼ加
工性が悪化するほか、溶接時の高温割れを生じ易くなる
ため、0.15%以下に抑える。 Ca:O,OOO5〜0.0150% 上記のようにSを添加した場合、Sの添加によって生成
されるMnSが熱間加工により伸長し、機械的性質の異
方性を助長すると共に鏡面加工性にも悪影響を与える。 このような場合には、必要に応じてCaを添加し、Mn
S系介在物を球状化させることによってS添加の悪影響
を軽減させることができる。このためには0.0005
%以上のCa添加が必要である。しかし5多量に添加す
ると酸化物となり、鏡面加工性が低下するため、0.0
150%を上限とする。 ZrもCaと同様の効果を示し、添加する場合には0.
04%以上が必要である。しかし、多量に添加すると窒
化物を生成し、・鏡面加工性に悪影響を与えるため、0
.15%を上限とする。 上記鋼は熱間加工後、溶体化及び時効処理を施すことに
より、HRC40の硬さレベルで優れた靭性、被剛性が
得られる。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 失庭樵よ 第1表に示す化学成分を有する供試材を溶製、鍛造し、
溶体化及び時効処理を施した。 得られた材料について、硬さを調べると共に、衝撃試験
(2mmUノツチ)及びエンドミルによる被削性試験を
行った。その結果を第2表に示す。 なお、被削性については、第3表に示す切削条件で軽切
削(条件1)及び重切削(条件2)を行い、第1図に示
すようにハイス工具の逃げ面摩耗幅と切削長の関係を求
め、条件1に対しては6m、条件2に対しては1.5m
切削した時の摩耗幅(エンドミル摩耗幅)をもって被削
性を評価した。 第2表より明らかなように、本発明gWNa1〜Nα7
は、硬度は要求値(時効処理後の硬さHRC37〜43
)を満足し、衝撃値も良好であり、被削性も条件1で摩
耗幅が0.10mm以下、条件2で0.35mm以下の
良好な値を示している。 一方、比較lN09〜Nα10は硬度が得られず、比較
ilNα8、Na1lは被削性が劣っている。また。 従来鋼Nα12〜Nα14は衝撃値或いは被剛性のいず
れかは良好であるが、いずれの性質をも満足するものは
ない。
優れた時効硬化性型用鋼に関するものである。 (従来の技術) 最近、プラスチック材の強度、耐摩耗性、耐熱性の改善
のため、ガラス繊維、炭素繊維等を添加したエンジニア
リングプラスチック材が広く使用され始め、それに伴っ
てプラスチック成形金型材においても耐摩耗性、靭性な
どの要求が厳しくなってきている。 現在、汎用金型用鋼として使用されている855C,C
r−Mo鋼は硬さが比較的低く、鏡面加工性や耐摩耗性
が不十分である。このため、種々の提案がなされている
。例えば、特公昭53−23764号、特公昭56−2
1063号、特願昭62−126474号などがある。 一方、金型の製作においては、被削性が重要であるが、
HRC40という高硬度で高靭性の材料は必然的に被剛
性は低下せざるを得ない。この点、前述の各提案とも十
分であるとは云えない。すなわち、第1提案のものは被
削性は良いが、靭性が低く、また第2.第3提案のもの
はいずれも靭性は良いが、被剛性がやや悪いという欠点
がある。 本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、HRC40の
硬さレベルで靭性、被削性とも優れたプラスチック成形
型用鋼を提供することを目的とするものである8 (課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者は、靭性、被削性と
もに優れた高硬度のプラスチック成形金型用鋼を見い出
すべくその組成調整について様々な実験研究を重ねた結
果、ここに本発明をなしたものである。 すなわち、本発明は、C:0.04〜0.12%、Si
:0.20〜0.50%、Mn:1.0〜2.0%、C
u:0.5〜2.0%、Ni:1.5〜2.5%、Cr
:0.5〜2.0%、MoC2,45〜0.90%、A
Q:0.4〜1.5%及びV:O,10%以下を含み、
必要に応じて、更にs:o、o5〜0,15%を含み。 或いは更に、Ca:O,OOO5〜0.O15%及びZ
r:0.04〜0.15%の1種又は2種を含み。 残部がFe及び不純物からなることを特徴とする時効硬
化性型用鋼を要旨とするものである。 以下に本発明を更に詳述する。 (作用) 本発明における化学成分の限定理由は以下のとおりであ
る。 C:0.04〜0.12 Cは鋼の焼入性を向上させ、溶体化処理後冷却した時の
ベーナイト組織の生成を容易とし、また時効処理により
炭化物を生成し、HRC40といった高硬度を得るため
に欠くことのできない元素である。しかし、0.04%
未満では硬さ不足となり、満足な耐摩耗性が得られない
。また0、12%を超えると炭化物が必要以上に析出し
、靭性、溶接性及び被剛性が低下する。したがって、C
量は0.04〜0.12%の範囲とする。 Si: 0.20〜0.50% Siは脱酸剤として添加するが、硬度向上にも効果があ
る。そのためには0.20%以上が必要である。しかし
、0.50%より多すぎると靭性の劣化並びに鏡面加工
性も低下するので好ましくない。したがって、Si量は
0.20〜0.50%の範囲とする。 Mn:1.O〜2.0% Mnは焼入性を増加し、熱処理後の鋼材の硬さ調整を容
易にするが、1.0%以下ではこの作用が発揮されない
、しかし、2.0%より多すぎると靭性が劣化するので
好ましくない。したがって、Mn量は1.0〜2.0%
の範囲とする。 Cu:0.5〜2.0% Cuは時効処理により析出し、硬さを向上させる効果が
ある。そのためには0.50%以上の添加が必要である
。しかし、Cuの増加に伴ない靭性が低下し、また熱間
加工性も劣化するので上限を2.0%にする。したがっ
て、Cu量は0.5〜2.0%の範囲とする。 Ni: 1 、5〜2.5% NiはN1AIIIの金属間化合物を形成し、靭性を低
下させることなく、硬度を向上させるための重要な元素
であり、1.5%未満ではHRC40レベルの硬度を確
保するのは困雛であるので1.5%以上が必要である。 しかし、Niの増加は被削性を低下させる傾向にあり、
また材料コストを高めるため、経済性の点から2.5%
を上限とする。 したがって、Ni量は1.5〜2.5%の範囲とする。 Cr:0.5〜2.0% Crは焼入性を向上させ、硬さを確保するために重要な
元素であり、0.5%以上は必要である。 しかし、2.0%を超えて過度に添加すると靭性を低下
させるので好ましくない。したがって、Cr量は0.5
〜2.0%の範囲とする。 Mo:0.45〜0.90% Moは時効処理により炭化物を生成し、硬さを高めるの
に重要な元素であり、HRC40程度を確保するために
は0.45%以上の添加が必要である。しかし、多すぎ
ると被削性に悪影響が現われるばかりでなく、材料コス
トも高くなるため、0.9%以下に抑えるべきである。 したがって、Mo量は0,45〜0.90%の範囲とす
る。 AQ:0.4〜1.5% AQは時効処理によりN1AQの金属間化合物を形成し
、硬度向上に顕著な効果を及ぼす元素であり、HRC4
0以上を確保するためには0.4%以上含有させねばな
らない。しかし、1.5%を超えると靭性を損ねるばか
りでなく、介在物が生成し、鏡面加工性も低下するので
好ましくない。 したがって、AQ量は0.4〜1.5%の範囲とする。 ■上911没]弓友Σ ■は時効処理により炭化物を生成し、硬度向上に寄与す
るが、炭化物の硬さが高いため、過度に添加すると被削
性が低下するため、添加量の上限を0.10%とする。 本発明において必須成分は以上のとおりであるが、HR
C40レベルの硬さを有する鋼材は被削性の上での問題
は避けられない。上記組成でも一応の被削性は確保され
るものの、被削性を更に改善する必要のある場合には、
以下に示すように、Sの添加、或いはSと共にCa及び
Zrの1種又は2種の添加が有効である。 S:0.05〜0.15% Sは被削性を高め、機械加工費を低減するうえで有効な
元素であり、そのためには0.05%以上の添加が必要
である。しかし、多すぎると靭性、鏡面加工性、しぼ加
工性が悪化するほか、溶接時の高温割れを生じ易くなる
ため、0.15%以下に抑える。 Ca:O,OOO5〜0.0150% 上記のようにSを添加した場合、Sの添加によって生成
されるMnSが熱間加工により伸長し、機械的性質の異
方性を助長すると共に鏡面加工性にも悪影響を与える。 このような場合には、必要に応じてCaを添加し、Mn
S系介在物を球状化させることによってS添加の悪影響
を軽減させることができる。このためには0.0005
%以上のCa添加が必要である。しかし5多量に添加す
ると酸化物となり、鏡面加工性が低下するため、0.0
150%を上限とする。 ZrもCaと同様の効果を示し、添加する場合には0.
04%以上が必要である。しかし、多量に添加すると窒
化物を生成し、・鏡面加工性に悪影響を与えるため、0
.15%を上限とする。 上記鋼は熱間加工後、溶体化及び時効処理を施すことに
より、HRC40の硬さレベルで優れた靭性、被剛性が
得られる。 (実施例) 次に本発明の実施例を示す。 失庭樵よ 第1表に示す化学成分を有する供試材を溶製、鍛造し、
溶体化及び時効処理を施した。 得られた材料について、硬さを調べると共に、衝撃試験
(2mmUノツチ)及びエンドミルによる被削性試験を
行った。その結果を第2表に示す。 なお、被削性については、第3表に示す切削条件で軽切
削(条件1)及び重切削(条件2)を行い、第1図に示
すようにハイス工具の逃げ面摩耗幅と切削長の関係を求
め、条件1に対しては6m、条件2に対しては1.5m
切削した時の摩耗幅(エンドミル摩耗幅)をもって被削
性を評価した。 第2表より明らかなように、本発明gWNa1〜Nα7
は、硬度は要求値(時効処理後の硬さHRC37〜43
)を満足し、衝撃値も良好であり、被削性も条件1で摩
耗幅が0.10mm以下、条件2で0.35mm以下の
良好な値を示している。 一方、比較lN09〜Nα10は硬度が得られず、比較
ilNα8、Na1lは被削性が劣っている。また。 従来鋼Nα12〜Nα14は衝撃値或いは被剛性のいず
れかは良好であるが、いずれの性質をも満足するものは
ない。
タ」l」λ
プラスチック成形金型用鋼としては特に被削性を要求さ
れる場合があるため、被削性について調べた。 まず、第4表に示す化学成分を有する供試材を溶製、鍛
造し、溶体化及び時効処理を施した後、実施例1の場合
と同様にして硬さを調べると共に衝撃試験及び被削性試
験を行った。その結果を第5表に示す。 第5表より、本発明11Nα15〜Ha 18はいずれ
も硬さは要求値を満足しており、靭性、被削性も良好で
あることがわかる。一方、比較tllNα19は被削性
は良好であるが、衝撃値が低く、比較鋼Nα20〜Nα
21は衝撃値は良好であるが、被削性が本発明鋼に比べ
て劣っている。 また、本発明tllIN017〜Nα18はS以外にC
a、Zrを添加した例であり、S添加のみの場合(本発
明w4Nα15〜Nα16)は横方向の衝撃値が低いの
に比べ、この点が改善されていることがわかる。 これはCaとZrの複合添加によりMnS系の介在物が
熱間加工によって伸びにくくなっているためと考えられ
、プラスチック成形金型用鋼の鏡面加工性、しぼ加工性
に対しても好影響を与えるものと考えられる。
れる場合があるため、被削性について調べた。 まず、第4表に示す化学成分を有する供試材を溶製、鍛
造し、溶体化及び時効処理を施した後、実施例1の場合
と同様にして硬さを調べると共に衝撃試験及び被削性試
験を行った。その結果を第5表に示す。 第5表より、本発明11Nα15〜Ha 18はいずれ
も硬さは要求値を満足しており、靭性、被削性も良好で
あることがわかる。一方、比較tllNα19は被削性
は良好であるが、衝撃値が低く、比較鋼Nα20〜Nα
21は衝撃値は良好であるが、被削性が本発明鋼に比べ
て劣っている。 また、本発明tllIN017〜Nα18はS以外にC
a、Zrを添加した例であり、S添加のみの場合(本発
明w4Nα15〜Nα16)は横方向の衝撃値が低いの
に比べ、この点が改善されていることがわかる。 これはCaとZrの複合添加によりMnS系の介在物が
熱間加工によって伸びにくくなっているためと考えられ
、プラスチック成形金型用鋼の鏡面加工性、しぼ加工性
に対しても好影響を与えるものと考えられる。
(発明の効果)
以上詳述したように、本発明によれば、HRC40の硬
さレベルで靭性、被削性ともに優れたプラスチック成形
型用鋼を提供することができ、特にエンジニアリングプ
ラスチック材の成形型用鋼として好適である。
さレベルで靭性、被削性ともに優れたプラスチック成形
型用鋼を提供することができ、特にエンジニアリングプ
ラスチック材の成形型用鋼として好適である。
第1図は実施例で得られた型用鋼におけるハイス工具の
逃げ面摩耗幅と切削長の関係を示す図である。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士 中 村 尚 h・1壱S (幀)
逃げ面摩耗幅と切削長の関係を示す図である。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士 中 村 尚 h・1壱S (幀)
Claims (3)
- (1)重量%で(以下、同じ)、C:0.04〜0.1
2%、Si:0.20〜0.50%、Mn:1.0〜2
.0%、Cu:0.5〜2.0%、Ni:1.5〜2.
5%、Cr:0.5〜2.0%、Mo:0.45〜0.
90%、Al:0.4〜1.5%及びV:0.10%以
下を含み、残部がFe及び不純物からなることを特徴と
する時効硬化性型用鋼。 - (2)前記鋼が更にS:0.05〜0.15%を含むも
のである請求項1に記載の時効硬化性型用鋼。 - (3)前期鋼が更にCa:0.0005〜0.015%
及びZr:0.04〜0.15%の1種又は2種を含む
ものである請求項2に記載の時効硬化性型用鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP146989A JPH02182860A (ja) | 1989-01-07 | 1989-01-07 | 時効硬化性型用鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP146989A JPH02182860A (ja) | 1989-01-07 | 1989-01-07 | 時効硬化性型用鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02182860A true JPH02182860A (ja) | 1990-07-17 |
Family
ID=11502322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP146989A Pending JPH02182860A (ja) | 1989-01-07 | 1989-01-07 | 時効硬化性型用鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02182860A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3392354A1 (en) | 2017-04-19 | 2018-10-24 | Daido Steel Co.,Ltd. | Prehardened steel material, mold, and mold component |
-
1989
- 1989-01-07 JP JP146989A patent/JPH02182860A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3392354A1 (en) | 2017-04-19 | 2018-10-24 | Daido Steel Co.,Ltd. | Prehardened steel material, mold, and mold component |
| KR20180117563A (ko) | 2017-04-19 | 2018-10-29 | 다이도 토쿠슈코 카부시키가이샤 | 프리하든 강재, 몰드, 및 몰드 부품 |
| US11091825B2 (en) | 2017-04-19 | 2021-08-17 | Daido Steel Co., Ltd. | Prehardened steel material, mold, and mold component |
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