JPH0225543A - 高強度熱間加工用工具鋼 - Google Patents
高強度熱間加工用工具鋼Info
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- JPH0225543A JPH0225543A JP17404088A JP17404088A JPH0225543A JP H0225543 A JPH0225543 A JP H0225543A JP 17404088 A JP17404088 A JP 17404088A JP 17404088 A JP17404088 A JP 17404088A JP H0225543 A JPH0225543 A JP H0225543A
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、加工中に非常に苛酷な応力が働く。
特に清の熱間押出工具等の用途に適する新規な清に関す
るものである。
るものである。
［従来の技術］
軸受鋼、合金鋼、ステンレス鋼および高合金鋼等の熱間
押出工具類のうち、特にダイスやマンドレルに要求され
る特性は、熱間強度（硬さ）の高いこと、靭性が優れて
いること、耐摩耗性が優れていること、耐ヒートチエツ
ク性が優れていること、焼入性が良いこと等があげられ
る。。
押出工具類のうち、特にダイスやマンドレルに要求され
る特性は、熱間強度（硬さ）の高いこと、靭性が優れて
いること、耐摩耗性が優れていること、耐ヒートチエツ
ク性が優れていること、焼入性が良いこと等があげられ
る。。
これらの押出工Ａｌｌに用いられる材料については、種
々検討されているが、寿命と経済性のバランスが良くと
れている５ＫＤ６］、、６２クラスが主に使われている
のが現状である。
々検討されているが、寿命と経済性のバランスが良くと
れている５ＫＤ６］、、６２クラスが主に使われている
のが現状である。
また、特開昭５５−２４９３１および特開昭６１〜１３
０２６０には本発明とほぼ同様の目的の下にＳＫＤ系の
改良発明鋼が提案されている。しかし本発明鋼はこれら
公知の鋼に更に検討を加え特に靭性や耐ヒートチエツク
性を特徴とする特性と経済性に配慮して完成させたもの
である。
０２６０には本発明とほぼ同様の目的の下にＳＫＤ系の
改良発明鋼が提案されている。しかし本発明鋼はこれら
公知の鋼に更に検討を加え特に靭性や耐ヒートチエツク
性を特徴とする特性と経済性に配慮して完成させたもの
である。
［発明が解決しようとする課題］
鋼の熱間押出加工において、そのマンドレルの寿命形態
はマンドレル径の大きさで大別される。
はマンドレル径の大きさで大別される。
比較的小径の場合は、マンドレル芯部まテア７） 軟化
にょる全体の変形、特に先端部の局部的なくびれが寿命
を決定することが多く、径が大きくなると表面層の軟化
による塑性変形に起因したあばた疵が原因となることが
多い。
にょる全体の変形、特に先端部の局部的なくびれが寿命
を決定することが多く、径が大きくなると表面層の軟化
による塑性変形に起因したあばた疵が原因となることが
多い。
特にステンレス・高合金鋼の細径、高押出比の鋼管にお
ける細径マンドレルの場合、５ＫＤ８１では先端部の伸
び、くびれが著しいためマンドレルの材質はより軟化抵
抗の高い３Ｃｒ−３Ｍｏ系の材料が使用されている。
ける細径マンドレルの場合、５ＫＤ８１では先端部の伸
び、くびれが著しいためマンドレルの材質はより軟化抵
抗の高い３Ｃｒ−３Ｍｏ系の材料が使用されている。
しかし、寿命向上を目的としてこの３Ｃｒ−３Ｍｏ系鋼
を大径のマンドレルに用いた場合、焼入性が悪く靭性不
足による縦割れを起こすため、マンドレル材質は径によ
り使い分けているのが現状である。
を大径のマンドレルに用いた場合、焼入性が悪く靭性不
足による縦割れを起こすため、マンドレル材質は径によ
り使い分けているのが現状である。
一方、ダイスの寿命形態は、すり疵（えぐれ）やへたり
（流れ）によるダイス孔の変寸が大半である。ダイスに
３Ｃｒ−３Ｍａｌｌを使用した場合は、はとんどが割れ
で寿命となるため、全て５ＫＤ６１クラスが使用されて
いる。
（流れ）によるダイス孔の変寸が大半である。ダイスに
３Ｃｒ−３Ｍａｌｌを使用した場合は、はとんどが割れ
で寿命となるため、全て５ＫＤ６１クラスが使用されて
いる。
このように鋼の熱間押出ダイスやマンドレルにおける寿
命は、はとんどが工へ材料の軟化による摩耗、疵、へた
り等の塑性賢形からくる寸法変化によるものである。こ
の軟化は、わずか数ブツシュですでに発生していること
が確かめられており軟化抵抗が高く使用中の強度劣化が
少なく耐摩耗性に優れているいることが望まれる。
命は、はとんどが工へ材料の軟化による摩耗、疵、へた
り等の塑性賢形からくる寸法変化によるものである。こ
の軟化は、わずか数ブツシュですでに発生していること
が確かめられており軟化抵抗が高く使用中の強度劣化が
少なく耐摩耗性に優れているいることが望まれる。
［課題を解決するための手段］
本発明者は、これらの閏題点を解決するために従来（７
）ＳＫＤ６１クラスや３Ｃｒ−３Ｍｏクラスの成分につ
いて多くの改良研究を重ねた結果、強度向上を目的とし
て５ＫＤ８１のＣ量（ＪＩＳ規格： ０．３２〜０．４
２Ｘ）を若干高めた成分系において。
）ＳＫＤ６１クラスや３Ｃｒ−３Ｍｏクラスの成分につ
いて多くの改良研究を重ねた結果、強度向上を目的とし
て５ＫＤ８１のＣ量（ＪＩＳ規格： ０．３２〜０．４
２Ｘ）を若干高めた成分系において。
靭性を左右する焼入性や耐軟化抵抗性に影響するＣｒと
Ｍｏを適切にコントロールし且つ、少量のＶ及びＮｂを
添加することにより、高強度鋼において高い靭性と優れ
た耐軟化抵抗性が得られることを見出だした。
Ｍｏを適切にコントロールし且つ、少量のＶ及びＮｂを
添加することにより、高強度鋼において高い靭性と優れ
た耐軟化抵抗性が得られることを見出だした。
またＷは、一般には耐摩耗、耐軟化抵抗性等についてＭ
ｏと同じ効果があり工真鋼によく添加される。しかし、
Ｗは、Ｍｏと同様に葬常に高価な元素であるうえに、そ
の効果はＭＯの半分であり同等の効果を得るためには、
Ｍｏの２倍添加する必要があり経済的でない、また、特
性面では、むしろ靭性に悪影響を与える元素であるとと
もに、本出願人が別途出願した特開昭 ８０− １９０
５５０に記載されているようにＷは、耐ヒートチエツク
性には好ましくない元素であるために本発明鋼には添加
しないことにした。
ｏと同じ効果があり工真鋼によく添加される。しかし、
Ｗは、Ｍｏと同様に葬常に高価な元素であるうえに、そ
の効果はＭＯの半分であり同等の効果を得るためには、
Ｍｏの２倍添加する必要があり経済的でない、また、特
性面では、むしろ靭性に悪影響を与える元素であるとと
もに、本出願人が別途出願した特開昭 ８０− １９０
５５０に記載されているようにＷは、耐ヒートチエツク
性には好ましくない元素であるために本発明鋼には添加
しないことにした。
すなわち、本願発明は、
ｔ、１％で
Ｃ：０．４〜０．５％
Ｓ ｉ ： ０．１〜１．０％
Ｍｎ：０．１〜Ｌ、０％
Ｃｒ：３．５〜４．５％
Ｍｏ ： ２．０−４．０％
Ｖ ：０．２〜０．６％
Ｎｂ：０．０１ 〜０．２０ ％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避の不純物からな［ｒＰ
用］ まず、本発明に至った実験結果について説明する。
用］ まず、本発明に至った実験結果について説明する。
第１表に示したＡ−Ｌの１２ヒートを１００ｋｇ真空誘
導溶解炉にて出鋼し、平均径１９０ｍｍの鋳塊に鋳込み
これを径３０ ｍ ｍおよび焼入れ性試験用の径１２０
ｍｍに鍛伸して供試材とした。
導溶解炉にて出鋼し、平均径１９０ｍｍの鋳塊に鋳込み
これを径３０ ｍ ｍおよび焼入れ性試験用の径１２０
ｍｍに鍛伸して供試材とした。
各特性試験の為の供試材の焼入れ条件は全て１０３０℃
空冷焼入れとし、その後の焼戻し条件は、焼戻し硬さと
０．２％耐力およびシャルピー衝撃値測定用供試材つい
ては、６００℃１時間保持後空冷×２回とした。軟化抵
抗性試験用は、初期硬さがＨＲＣ５２±１になるように
約５５０〜６５０℃で焼戻しを行なった。
空冷焼入れとし、その後の焼戻し条件は、焼戻し硬さと
０．２％耐力およびシャルピー衝撃値測定用供試材つい
ては、６００℃１時間保持後空冷×２回とした。軟化抵
抗性試験用は、初期硬さがＨＲＣ５２±１になるように
約５５０〜６５０℃で焼戻しを行なった。
まず強度特性の評直は、６００℃焼戻し後の硬さと６０
０℃高温引張り試験における０、２％耐力を測定して行
なった。引張り試験片は、ＪＩＳ４号試験片を用いた。
０℃高温引張り試験における０、２％耐力を測定して行
なった。引張り試験片は、ＪＩＳ４号試験片を用いた。
靭性の評価は、ＪＩＳ３号２ｍｒｑＵノツチ試験片を
用いて、常温でシャ川る高強度熱間ｊＯ工用工具鋼であ
る。
用いて、常温でシャ川る高強度熱間ｊＯ工用工具鋼であ
る。
ビー衝撃試験を行なった。軟化抵抗性は、６００℃で１
０時間保持した後の母材硬さを測定して評価した。さら
に、径１２０ｍｍ長さ１２０ ｍ ｍの大型試験片の焼
入れ状態での芯部硬さを測定し６清の焼入れ性を評価し
た。
０時間保持した後の母材硬さを測定して評価した。さら
に、径１２０ｍｍ長さ１２０ ｍ ｍの大型試験片の焼
入れ状態での芯部硬さを測定し６清の焼入れ性を評価し
た。
その際の、本発明において満足とすべき特性の目安とし
てその評価基準を、高温強度および軟化抵抗性が、それ
ぞれ３ Ｃｒ −３Ｍ ｏ系並であることとし０．２％
耐力の目標を ８５ ｋ ｇ ｆ ／ ｍ、 ｍ ”程
度以上とした。また靭性および焼入れ性は、５ＫＤ８１
に匹敵することとし衝撃値の目標をおよそ５ｋｇｆｍ／
ａｍ”以上とした。
てその評価基準を、高温強度および軟化抵抗性が、それ
ぞれ３ Ｃｒ −３Ｍ ｏ系並であることとし０．２％
耐力の目標を ８５ ｋ ｇ ｆ ／ ｍ、 ｍ ”程
度以上とした。また靭性および焼入れ性は、５ＫＤ８１
に匹敵することとし衝撃値の目標をおよそ５ｋｇｆｍ／
ａｍ”以上とした。
その結果、第２表に示すとおり本発明鋼は、比較鋼や従
来鋼に比べ強度、靭性、軟化抵抗性及び焼入れ性に優れ
ていることが明らかとなった。
来鋼に比べ強度、靭性、軟化抵抗性及び焼入れ性に優れ
ていることが明らかとなった。
すなわち、第１図に示すようにＣ量を０．４〜０．５％
に限定した鋼においては、上記各特性を満足させるため
にＣｒ量およびＭｏ量をそれぞれ３．５〜４．５％、２
．０〜４．０％とすることが必要であることを見いだし
た。
に限定した鋼においては、上記各特性を満足させるため
にＣｒ量およびＭｏ量をそれぞれ３．５〜４．５％、２
．０〜４．０％とすることが必要であることを見いだし
た。
次に本発明の化学成分の限定理由について述べる。
Ｃは、焼入れ焼戻しにより十分なマトリックス硬さを得
て高温強度を高めるために不可欠な元素であり、ＨＲＣ
５０程度以上の硬さを得るためには、少なくとも０．４
０％必更である。一方、多量に添加すると靭性の低下を
きたすので、上限を０．５％とした。
て高温強度を高めるために不可欠な元素であり、ＨＲＣ
５０程度以上の硬さを得るためには、少なくとも０．４
０％必更である。一方、多量に添加すると靭性の低下を
きたすので、上限を０．５％とした。
３ｉは、主に脱酸材として添加し耐酸化性、焼入性に有
効である。０．１％未満では、製鋼上脱酸効果が得られ
ず、１．０％を超えて添加すると熱伝導性の低下と靭性
の劣化が生じることによる工具寿命の短縮をもたらすの
で上限を１．０％とした。
効である。０．１％未満では、製鋼上脱酸効果が得られ
ず、１．０％を超えて添加すると熱伝導性の低下と靭性
の劣化が生じることによる工具寿命の短縮をもたらすの
で上限を１．０％とした。
Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸材として添加し鋼の清浄度を
高めるとともに焼入性を向上させる元素で、少なくとも
０．１％ 添加する必要がある。しかし１．０％を超え
て重加すると靭性を低下させると同時に２次効果のピー
クが低温焼戻し側に移行して軟化抵抗を低下させるので
上限を１．０％とした。
高めるとともに焼入性を向上させる元素で、少なくとも
０．１％ 添加する必要がある。しかし１．０％を超え
て重加すると靭性を低下させると同時に２次効果のピー
クが低温焼戻し側に移行して軟化抵抗を低下させるので
上限を１．０％とした。
Ｃｒは、Ｃと結合して硬質炭化物を形成し耐摩耗性を向
上させるとともに、焼入性を高める元素であるが、多量
に添加すると耐軟化抵抗性を劣化させる０本発明鋼のＣ
量の範囲において目標とする焼入性と耐軟化抵抗性を兼
備するために、Ｃｒ量を３．５〜４．５％とした。
上させるとともに、焼入性を高める元素であるが、多量
に添加すると耐軟化抵抗性を劣化させる０本発明鋼のＣ
量の範囲において目標とする焼入性と耐軟化抵抗性を兼
備するために、Ｃｒ量を３．５〜４．５％とした。
Ｍｏは、Ｃｒと同様に耐摩耗性や焼入性を向上させると
ともに、耐軟化抵抗性と高温強度を高める９本発明鋼に
おけるこれらの目標特性値を満足させるためには、少な
くとも２．０％以上必要である。しかし、４．０％を超
えて添加すると靭性が劣化するので上限を４．０％とし
た。
ともに、耐軟化抵抗性と高温強度を高める９本発明鋼に
おけるこれらの目標特性値を満足させるためには、少な
くとも２．０％以上必要である。しかし、４．０％を超
えて添加すると靭性が劣化するので上限を４．０％とし
た。
■は、固溶しに（い微細な炭化物を形成し耐摩耗性およ
び耐軟化抵抗性を高めるとともに結晶粒を微細化して靭
性向上させる元素であり本発明鋼においては少なくとも
０．２％必要である。しかし、０．６％を超えて添加す
ると熱処理時に歪みが生じ易くなるため上限を０．６％
とした。
び耐軟化抵抗性を高めるとともに結晶粒を微細化して靭
性向上させる元素であり本発明鋼においては少なくとも
０．２％必要である。しかし、０．６％を超えて添加す
ると熱処理時に歪みが生じ易くなるため上限を０．６％
とした。
Ｎｂは、■炭化物よりも固溶しにくい安定な炭化物を形
成し、結晶粒微細化効果が大きく靭性を向上させるとと
もに耐摩耗性も向上させる０本発明鋼においてこの効果
を得るためには少なくとも０．０１％必要であり、０．
２０％を超えて添加しても結晶粒微細化効果が飽和する
ので上限を０゜２０％とした。
成し、結晶粒微細化効果が大きく靭性を向上させるとと
もに耐摩耗性も向上させる０本発明鋼においてこの効果
を得るためには少なくとも０．０１％必要であり、０．
２０％を超えて添加しても結晶粒微細化効果が飽和する
ので上限を０゜２０％とした。
Ｗは、前述した理由により経済性および特性面から、本
発明鋼では添加せず、不純物としても、０．２％以下に
規制するのが望まｉ）い。
発明鋼では添加せず、不純物としても、０．２％以下に
規制するのが望まｉ）い。
［実施例］
以下に本発明を実施例について述べる。
〈実施例１〉
第１表の本発明鋼ＡおよびＣからなるマンドレルを５Ｕ
Ｓ３０４の熱間押出加工に用いたところ第３麦に示すよ
うに従来＃ｌｌＫのそれに比べ、寿命はおよそ２倍に向
上した。加工条件を次に示す。
Ｓ３０４の熱間押出加工に用いたところ第３麦に示すよ
うに従来＃ｌｌＫのそれに比べ、寿命はおよそ２倍に向
上した。加工条件を次に示す。
プレス装置 ：２０００Ｔブレス
被加工材 ：５ＵＳ３０４
加工温度 ＋１２００〜１２３０℃
マンドレル径ニア１．７〜６１．５ｍｍ〈実施例２〉
第１表の本発明鋼りからなるダイスをＡＱの押出加工に
用いた。Ａ党押出ダイスはシャープなコーナーを有して
いるうえ押出時、高い衝撃荷重がかかるためシャープコ
ーナーからの切り欠き効果による折損やダイス中央部の
変形が生じ、寿命となる。さらに、Ａｎ押出ダイスに対
しては一般に５７０℃程度での窒化処理を繰り返して使
用されるため、これによる母層の軟化が問題となり鯛の
押出の場合と同様に高強度と高靭性及び優れた軟化抵抗
性が望まれている。
用いた。Ａ党押出ダイスはシャープなコーナーを有して
いるうえ押出時、高い衝撃荷重がかかるためシャープコ
ーナーからの切り欠き効果による折損やダイス中央部の
変形が生じ、寿命となる。さらに、Ａｎ押出ダイスに対
しては一般に５７０℃程度での窒化処理を繰り返して使
用されるため、これによる母層の軟化が問題となり鯛の
押出の場合と同様に高強度と高靭性及び優れた軟化抵抗
性が望まれている。
テストの結果、本発明清りからなるダイスの寿命は、第
３表のごと〈従来鋼りからなるそれ比べおよそ３倍向上
した。
３表のごと〈従来鋼りからなるそれ比べおよそ３倍向上
した。
プレス装置：１８００Ｔブレス
被加工材 ：Ａ２
加工温度 ：４５０〜４６０℃
〈実施例３〉
さらに本発明なる馬は、上述の用途の他にも苛酷な高応
力が１く温、熱間加工用工具にも適していることが考え
られる。そこで第１麦の本発明鋼ＢおよびＥからなるノ
ックアウトパンチ（受はパンチ）を５ＵＪ２の温間鍛造
に用いた。その結果従来鋼Ｊからなる。ノックアウトパ
ンチに比べ寿命が約２倍向上した。
力が１く温、熱間加工用工具にも適していることが考え
られる。そこで第１麦の本発明鋼ＢおよびＥからなるノ
ックアウトパンチ（受はパンチ）を５ＵＪ２の温間鍛造
に用いた。その結果従来鋼Ｊからなる。ノックアウトパ
ンチに比べ寿命が約２倍向上した。
プレス装置：１ＯＯＯＴブレス第２工程被加工材 ：５
ＵＪ２ 鍛造温度 ：６７０−７１０℃ パンチ径 ：４９ｍｍ し効果〕 以上に述べたように、本発明鋼は、従来の５ＫＤ６１ク
ラスの優れた焼入れ性と靭性に加え、３Ｃｒ−３Ｍｏク
ラスの高強度と優れた耐軟化抵抗性をｆＩＩ尤たちので
あり、加工中に非常に荷吊な応力が働く、鋼の熱間押出
工具やＡｆｆｉ押出工具、さらに温・熱間金型用途など
に用いて、従来のものに比べ、約２〜３＠の使用寿命を
示した。
ＵＪ２ 鍛造温度 ：６７０−７１０℃ パンチ径 ：４９ｍｍ し効果〕 以上に述べたように、本発明鋼は、従来の５ＫＤ６１ク
ラスの優れた焼入れ性と靭性に加え、３Ｃｒ−３Ｍｏク
ラスの高強度と優れた耐軟化抵抗性をｆＩＩ尤たちので
あり、加工中に非常に荷吊な応力が働く、鋼の熱間押出
工具やＡｆｆｉ押出工具、さらに温・熱間金型用途など
に用いて、従来のものに比べ、約２〜３＠の使用寿命を
示した。
第１図は、Ｃｒ、Ｍｏの量と各特性のｇＪ係を示す図で
ある。 Ｏ （ｗｔ％）
ある。 Ｏ （ｗｔ％）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 重量％で Ｃ：０．４〜０．５％ Ｓｉ：０．１〜１．０％ Ｍｎ：０．１〜１．０％ Ｃｒ：３．５〜４．５％ Ｍｏ：２．０〜４．０％ Ｖ：０．２〜０．６％ Ｎｂ：０．０１〜０．２０％ を含有し、残部Ｆｅおよび不可避の不純物からなる高強
度熱間加工用工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174040A JPH0672292B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 高強度熱間加工用工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63174040A JPH0672292B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 高強度熱間加工用工具鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225543A true JPH0225543A (ja) | 1990-01-29 |
| JPH0672292B2 JPH0672292B2 (ja) | 1994-09-14 |
Family
ID=15971573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63174040A Expired - Lifetime JPH0672292B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 高強度熱間加工用工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0672292B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013087322A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 熱間金型用鋼 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5380318A (en) * | 1976-12-27 | 1978-07-15 | Daido Steel Co Ltd | Hot tool steel with excellent high temperature strength |
| JPS5723048A (en) * | 1980-07-14 | 1982-02-06 | Daido Steel Co Ltd | Secondary hardening type hot tool steel |
| JPS58123860A (ja) * | 1982-01-18 | 1983-07-23 | Daido Steel Co Ltd | 熱間工具鋼 |
| JPS60190550A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-28 | Sanyo Tokushu Seikou Kk | 広い温度域の成形加工に適した高靭性金型用鋼 |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP63174040A patent/JPH0672292B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5380318A (en) * | 1976-12-27 | 1978-07-15 | Daido Steel Co Ltd | Hot tool steel with excellent high temperature strength |
| JPS5723048A (en) * | 1980-07-14 | 1982-02-06 | Daido Steel Co Ltd | Secondary hardening type hot tool steel |
| JPS58123860A (ja) * | 1982-01-18 | 1983-07-23 | Daido Steel Co Ltd | 熱間工具鋼 |
| JPS60190550A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-28 | Sanyo Tokushu Seikou Kk | 広い温度域の成形加工に適した高靭性金型用鋼 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013087322A (ja) * | 2011-10-18 | 2013-05-13 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 熱間金型用鋼 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0672292B2 (ja) | 1994-09-14 |
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