JPH0250910A - 熱疲労特性の良い金型鋼板の製造方法 - Google Patents
熱疲労特性の良い金型鋼板の製造方法Info
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- JPH0250910A JPH0250910A JP20198688A JP20198688A JPH0250910A JP H0250910 A JPH0250910 A JP H0250910A JP 20198688 A JP20198688 A JP 20198688A JP 20198688 A JP20198688 A JP 20198688A JP H0250910 A JPH0250910 A JP H0250910A
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- steel
- quenching
- steel plate
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- thermal fatigue
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (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。
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、熱間鍛造型、プラスチック型等に用いられる
板厚２５０＋ｎｍ以上の金型用極厚鋼板の製造方法に関
するものである。
板厚２５０＋ｎｍ以上の金型用極厚鋼板の製造方法に関
するものである。
［従来の技術〕
金型用鋼としては、従来からＪＩＳの５ＫＤＩｌｉｌ（
０，４Ｃ−１，００５ｊ−０，４Ｍｎ−５Ｃｒ−１，３
Ｍｏ−１，ＯＶ系）やＳ Ｋ Ｔ ４ （０，５５Ｃ−
０，２５Ｓ ｊ−０，７５Ｍｎ］、７ Ｎｊ−（１，９
Ｃｒ −０，４Ｍｏ系）が用いられている。これらの鋼
材は、元々高価であることから、金型としてのコスト低
減が必要とされている。
０，４Ｃ−１，００５ｊ−０，４Ｍｎ−５Ｃｒ−１，３
Ｍｏ−１，ＯＶ系）やＳ Ｋ Ｔ ４ （０，５５Ｃ−
０，２５Ｓ ｊ−０，７５Ｍｎ］、７ Ｎｊ−（１，９
Ｃｒ −０，４Ｍｏ系）が用いられている。これらの鋼
材は、元々高価であることから、金型としてのコスト低
減が必要とされている。
この低コスト化のためには特開昭６３−３８５５７号公
報にあるように、時効硬化を用い合金添加量を少なくし
た鋼材もあるが、利用分野がプラスチック金型用鋼でも
比較的硬さか低いものに限られかつ、熱疲労特性が良く
ないので、熱間鍛造型には適用できず、金型のトータル
コストの点からは、必ずしもコスト低減にはならない。
報にあるように、時効硬化を用い合金添加量を少なくし
た鋼材もあるが、利用分野がプラスチック金型用鋼でも
比較的硬さか低いものに限られかつ、熱疲労特性が良く
ないので、熱間鍛造型には適用できず、金型のトータル
コストの点からは、必ずしもコスト低減にはならない。
一方、水焼入れにより合金添加量を抑える方法があるが
、特公昭１３１−３４１８２号公報に述べられているよ
うに、薄手の高Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼は通常の水焼入れを行
なうと鋼材表層部の硬化が著しく、焼割れが発生する。
、特公昭１３１−３４１８２号公報に述べられているよ
うに、薄手の高Ｃ−Ｃｒ−Ｍｏ鋼は通常の水焼入れを行
なうと鋼材表層部の硬化が著しく、焼割れが発生する。
このため、合金添加量をおさえ、かつ−層の熱疲労の長
寿命化が必要とされ、これを達成できる鋼材開発が望ま
れている。
寿命化が必要とされ、これを達成できる鋼材開発が望ま
れている。
［発明が解決すべき課題］
このため本発明は熱疲労特性の良い金型用鋼板を安価に
製造する方法の提供を目的とする。
製造する方法の提供を目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明はこのように金型の長寿命化のための鋼材開発と
いう課題を有利に解決するためになされたものであり、
その要旨とするところは、重量比でＣ： ０．１５〜０
．５０％、Ｓ ｉ：０．０５〜０．７５％、Ｍｎ。
いう課題を有利に解決するためになされたものであり、
その要旨とするところは、重量比でＣ： ０．１５〜０
．５０％、Ｓ ｉ：０．０５〜０．７５％、Ｍｎ。
０．２５−２．００％、Ｎｉ：０．２５超〜４．００％
、Ｃｒ：１．００超〜４．００％、Ｍｏ：０．１５〜３
．００％、ｓｏΩ、へΩ二〇、００５〜１．５０％、Ｎ
・０．００２０〜０．０２００％を基本成分とし、更に
必要によりＴｉ二０．００２〜０．２００％、Ｂ ：
０．０００３−０．０１００％、Ｚ ｒ： ０．１１０
５−０．２００％、Ｖ ：０．００３〜０５００％のう
ち１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不
純物からなる鋼を熱間加工し、Ａ ｃ ａ ＋３０°Ｃ
−Ａ ｃ ａ ＋ ２００℃に再加熱したのち該温度か
ら水又は浦に近い水溶性焼入液を用いて３［１０℃以下
に焼入れ冷却し、次いでＡ ｃ ｉ以下の温度で焼戻す
ことを特徴とする熱疲労特性の良い金型用鋼板の製造方
法である。
、Ｃｒ：１．００超〜４．００％、Ｍｏ：０．１５〜３
．００％、ｓｏΩ、へΩ二〇、００５〜１．５０％、Ｎ
・０．００２０〜０．０２００％を基本成分とし、更に
必要によりＴｉ二０．００２〜０．２００％、Ｂ ：
０．０００３−０．０１００％、Ｚ ｒ： ０．１１０
５−０．２００％、Ｖ ：０．００３〜０５００％のう
ち１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不
純物からなる鋼を熱間加工し、Ａ ｃ ａ ＋３０°Ｃ
−Ａ ｃ ａ ＋ ２００℃に再加熱したのち該温度か
ら水又は浦に近い水溶性焼入液を用いて３［１０℃以下
に焼入れ冷却し、次いでＡ ｃ ｉ以下の温度で焼戻す
ことを特徴とする熱疲労特性の良い金型用鋼板の製造方
法である。
［作 用］
発明者らはＪＩＳ ５ＫＤ６１やＳ Ｋ Ｔ ４を使
用する金型の長寿命化のためには、材料の熱疲労特性の
向上が必要であるとの認識のもとに種々詳細な研究を行
なった。
用する金型の長寿命化のためには、材料の熱疲労特性の
向上が必要であるとの認識のもとに種々詳細な研究を行
なった。
その結果、本発明の成分と熱処理方法の組み合わせによ
って、熱疲労特性が向上できることを知見したものであ
る。
って、熱疲労特性が向上できることを知見したものであ
る。
即ち本発明はＮｉ添加により上部ベイナイトの形成を抑
制し、およびＮｉＡβの金属間化合物の形成により、高
温硬度を向上することが可能であり、また同時に金属間
化合物は炭化物に比べ応力集中源になりにくくて、熱疲
労特性を向上すること、また母材靭性もそこなわないこ
とを知見したのであり、本発明法によってこれらの特性
向上を通じて熱疲労特性の良い金型用鋼材開発に成功し
たものである。
制し、およびＮｉＡβの金属間化合物の形成により、高
温硬度を向上することが可能であり、また同時に金属間
化合物は炭化物に比べ応力集中源になりにくくて、熱疲
労特性を向上すること、また母材靭性もそこなわないこ
とを知見したのであり、本発明法によってこれらの特性
向上を通じて熱疲労特性の良い金型用鋼材開発に成功し
たものである。
尚、板厚が厚いので表面の冷速か遅く焼入れ時の表面硬
化部の硬さが低いので、焼割れも発生しない。
化部の硬さが低いので、焼割れも発生しない。
次に本発明における成分系限定理由は以下の通りである
。
。
Ｃはマルテンサイト中に固溶し、又は炭化物として析出
し鋼の硬さを上昇させる効果かある。本効果を発揮させ
るには、０．１５％以上の含をが必要であるが、０，５
０％を超えると金型の補修溶接性をそこなうため含有量
を０．１５〜０．５０％に限定した。
し鋼の硬さを上昇させる効果かある。本効果を発揮させ
るには、０．１５％以上の含をが必要であるが、０，５
０％を超えると金型の補修溶接性をそこなうため含有量
を０．１５〜０．５０％に限定した。
Ｓｉは安価に鋼の硬さを向上させる効果があるが、０．
０５％以上でないと本効果は発揮されず、又０．７５％
を超えると靭性を低下するため含有量を０．０５〜０．
７５％に限定した。
０５％以上でないと本効果は発揮されず、又０．７５％
を超えると靭性を低下するため含有量を０．０５〜０．
７５％に限定した。
Ｍｎは安価に鋼の硬さと靭性を向上させる効果かあり、
母鋼板の硬さおよび靭性を確保する上で不可欠であり、
この為には０．２５％以上の含有が必要である。一方２
，００％を超えて含有するとＭｎＳの形成により、鏡面
性および疲労特性が低下する。
母鋼板の硬さおよび靭性を確保する上で不可欠であり、
この為には０．２５％以上の含有が必要である。一方２
，００％を超えて含有するとＭｎＳの形成により、鏡面
性および疲労特性が低下する。
このため含有量を０，２５〜２．００％に限定した。Ｎ
ｉは焼入性を向上しかつ交差すべりの導入により靭性を
高める効果かあるが、０．２５％超でないと本効果は発
揮されない。多すぎると高価となりすぎるため上限を４
．００％とする。このため含有量を０．２５超〜４．０
０％に限定した。
ｉは焼入性を向上しかつ交差すべりの導入により靭性を
高める効果かあるが、０．２５％超でないと本効果は発
揮されない。多すぎると高価となりすぎるため上限を４
．００％とする。このため含有量を０．２５超〜４．０
０％に限定した。
Ｃｒは焼入性を向上させ、又析出物として鋼の硬さを向
上させる効果があるが、１．００％超でないと本効果は
発揮されず、又４，００％を超えると経済的でない。こ
のため含有量を１．００超〜４．００％に限定した。
上させる効果があるが、１．００％超でないと本効果は
発揮されず、又４，００％を超えると経済的でない。こ
のため含有量を１．００超〜４．００％に限定した。
ＭＯは焼入性を向上させ、又析出物として鋼の硬さを向
上させる効果があるが、０１５％以上でないと本効果は
発揮されず、又、３．００％を超えると経済的でない。
上させる効果があるが、０１５％以上でないと本効果は
発揮されず、又、３．００％を超えると経済的でない。
このため含有量を０．１５〜３００％に限定した。
ｓｏβ、Ａρは母鋼板の製造時に脱酸元素として必要で
あり、その効果を安定なものとするためには、ｓｏ、Ｑ
、ＡΩで０．００５％以上必要である。一方１．５０％
を超える含有では鋼板加工時の熱間加工性が著しく低下
する。このためＳＯΩ、Ａβは含有量を０．００５〜１
５０％に限定する。
あり、その効果を安定なものとするためには、ｓｏ、Ｑ
、ＡΩで０．００５％以上必要である。一方１．５０％
を超える含有では鋼板加工時の熱間加工性が著しく低下
する。このためＳＯΩ、Ａβは含有量を０．００５〜１
５０％に限定する。
Ｎは母鋼板の製造時にＡｇＮとして析出し、γ粒の粗大
化を防止し、その効果を得るためには０．００２０％以
上必要である。また０、０５００％を超える含有では巨
大ＡΩＮが析出し、靭性か低下する。
化を防止し、その効果を得るためには０．００２０％以
上必要である。また０、０５００％を超える含有では巨
大ＡΩＮが析出し、靭性か低下する。
このためＮは含有量を０．００２０〜０．０５００％に
限定した。
限定した。
次に第２発明において添加するＴｉ、Ｂ、ｚｒ。
■について述べる。
これらの成分は鋼の靭性を向上させるという均等的作用
をもつので添加されるが、前記作用に所望の効果を確保
するためにはそれぞれの含有下限量を、Ｔｉ ：０．
００２％、Ｂ ： ０．０００３％、ＺｒＯ，００５％
、■・０．００３％必要である。
をもつので添加されるが、前記作用に所望の効果を確保
するためにはそれぞれの含有下限量を、Ｔｉ ：０．
００２％、Ｂ ： ０．０００３％、ＺｒＯ，００５％
、■・０．００３％必要である。
しかし、それぞれＴｉ ：０．２００％、Ｂ ： ０
．０２００％、Ｚｒ ：０．２００％、Ｖ ： ０．５
００％の含有上限量を超えて含有させても、その作用効
果が飽和したり、逆にその効果を低下したりするため、
それぞれの含有量を以上の通りに定めた。
．０２００％、Ｚｒ ：０．２００％、Ｖ ： ０．５
００％の含有上限量を超えて含有させても、その作用効
果が飽和したり、逆にその効果を低下したりするため、
それぞれの含有量を以上の通りに定めた。
次に熱間加工は圧延又は鍛造により所定の月決に加工す
るもので、−回当りの加工度は大きい程好ましい。
るもので、−回当りの加工度は大きい程好ましい。
次に熱処理方法について述べる。
本発明の熱処理方法は、Ａ Ｃ３＋ ３０°Ｃ以上の高
温から水又は浦に近い水溶性焼入液を用いて、３００℃
以下まで冷却する焼入処理と、焼入後Ａｃ１以下の温度
で焼戻す焼入れ焼戻し処理を基本とし、焼入処理後に残
留オーステナイトが存在する場合は、焼戻し後にサブゼ
ロ処理を加えることを含むものである。
温から水又は浦に近い水溶性焼入液を用いて、３００℃
以下まで冷却する焼入処理と、焼入後Ａｃ１以下の温度
で焼戻す焼入れ焼戻し処理を基本とし、焼入処理後に残
留オーステナイトが存在する場合は、焼戻し後にサブゼ
ロ処理を加えることを含むものである。
焼入処理に際しては、Ａ ｃ ａ ＋３０°Ｃ−Ａｃ３
＋２００°ＣにてオーステナイＩ・化後、３００℃以下
まで一気に急冷して焼入する。
＋２００°ＣにてオーステナイＩ・化後、３００℃以下
まで一気に急冷して焼入する。
オーステナイト化温度をＡ ｃ ３＋ ３０°Ｃ以上と
したのは、工業上熱処理炉内の温度分布を考慮して完全
にオーステナイト化するためであり、上限をＡ ｃ ａ
＋ ２００℃としたのは、γ粒の著しい粗大化を防ぐ
ためである。
したのは、工業上熱処理炉内の温度分布を考慮して完全
にオーステナイト化するためであり、上限をＡ ｃ ａ
＋ ２００℃としたのは、γ粒の著しい粗大化を防ぐ
ためである。
焼入れ終了温度を３００°Ｃ以下としたのは、Ｍ８点が
３００°Ｃ以上であり、マルテンサイトを十分に変態さ
せるためである。
３００°Ｃ以上であり、マルテンサイトを十分に変態さ
せるためである。
ここに本発明で使用する油に近い水溶性焼入液とは例え
ば米国ユニオン・カーバイト社製商品名コーコン・クエ
ンチヤントＥ等の利用が好適である。
ば米国ユニオン・カーバイト社製商品名コーコン・クエ
ンチヤントＥ等の利用が好適である。
次に焼戻しは、炭化物の球状化と焼入れ組織の焼戻しに
よる靭性向上及び焼入れ歪の解放の効果かある。このた
めには、Ａ Ｃ１以下の温度で２回以上焼戻しを行なう
のか好ましい。１回で焼戻しを行なう場合には、Ａ ｃ
１以下の温度で焼戻し温度を２水準以上設定し、加熱
過程で順次任意の時間保定すればよい。
よる靭性向上及び焼入れ歪の解放の効果かある。このた
めには、Ａ Ｃ１以下の温度で２回以上焼戻しを行なう
のか好ましい。１回で焼戻しを行なう場合には、Ａ ｃ
１以下の温度で焼戻し温度を２水準以上設定し、加熱
過程で順次任意の時間保定すればよい。
サブゼロ処理は焼入処理後残留オーステナイトが存在す
る場合、残留オーステナイトを完全にマルテンサイト化
することによって、型加工時や型使用中での型変形の発
生を防く働きかある。
る場合、残留オーステナイトを完全にマルテンサイト化
することによって、型加工時や型使用中での型変形の発
生を防く働きかある。
この効果を十分に発揮させるには、焼入れ後、焼戻し前
にドライアイスや液体窒素を用いて、マルテンサイト変
態終了点（Ｍｆ点）以下迄冷却すればよい。
にドライアイスや液体窒素を用いて、マルテンサイト変
態終了点（Ｍｆ点）以下迄冷却すればよい。
［実 施 例］
実施例及び比較例の成分を第１表に示し、製品板厚熱処
理条件を併せて第１表に示す。
理条件を併せて第１表に示す。
尚、鋼の溶製は転炉で行い、溶製後常法によりスラブと
なし、各スラブを１２５０℃に加熱して厚板圧延を行っ
た。また焼戻しは各鋼板とも５５０〜６５０℃で実施し
た。
なし、各スラブを１２５０℃に加熱して厚板圧延を行っ
た。また焼戻しは各鋼板とも５５０〜６５０℃で実施し
た。
得られた極厚鋼板の機械試験値を第２表に示し、第１図
と第２図に本発明実施例鋼４及び１６について硬さ分布
及び熱疲労特性を示す。
と第２図に本発明実施例鋼４及び１６について硬さ分布
及び熱疲労特性を示す。
また第３図に熱疲労試験片を示す。
尚、図中の数字は寸法（単位ｍ／ｍ＞を示す。
しかして第２表及び図面から本発明によるものは明らか
に熱疲労寿命が長く、硬さバラツキか小さくかつ靭性レ
ベルが高い良好な靭性を備えている。これに対し比較例
は熱疲労寿命が短く硬さバラツキが大きく、かつ靭性レ
ベルも低い成績を示している。
に熱疲労寿命が長く、硬さバラツキか小さくかつ靭性レ
ベルが高い良好な靭性を備えている。これに対し比較例
は熱疲労寿命が短く硬さバラツキが大きく、かつ靭性レ
ベルも低い成績を示している。
［発明の効果］
以上詳細に述べた通り、水又は油に近い水溶性焼入液に
てＡｃ ＋３０℃〜Ａｃ３＋２００℃から３００℃以
下に冷却して焼入れ、Ａ Ｃ１以下て焼戻す熱処理操作
を施すため、硬さが硬く板厚方向硬さ分布が均一で、靭
性値も高く、熱疲労特性の良い金型用鋼板が得られる。
てＡｃ ＋３０℃〜Ａｃ３＋２００℃から３００℃以
下に冷却して焼入れ、Ａ Ｃ１以下て焼戻す熱処理操作
を施すため、硬さが硬く板厚方向硬さ分布が均一で、靭
性値も高く、熱疲労特性の良い金型用鋼板が得られる。
第１図は本発明実施例４と比較例１６の硬さ分布を示す
グラフ、第２図は本発明実施例４と比較例１６の板厚方
向熱疲労寿命を示すグラフ、第３図ａ。 ｂは熱疲労試験に用いた試験片形状を示す説明図である
。 代 理 人 弁理士 茶野木 立 夫第 図 表面かうの距＠（ア７７Ｌ） 第 図 １０θ ２θθ ３００ 基面力・うの距離（ｙｎｙｙｔ） ４θ０ 第 因 （ａ） 一部一３ｔ、ｙｓ−−− （ｂ） ←／７− 手 ハ、売 補 正 １■ジ （自発） 明細書１ ３頁第２表中、 鋼Ｎ０１３のＨＢ （表面／中心） の欄の ｒ ３９４／４６１ 」 を ｒ ３９４／３６１ 」 昭和６３年９月２ 日 に補正する。
グラフ、第２図は本発明実施例４と比較例１６の板厚方
向熱疲労寿命を示すグラフ、第３図ａ。 ｂは熱疲労試験に用いた試験片形状を示す説明図である
。 代 理 人 弁理士 茶野木 立 夫第 図 表面かうの距＠（ア７７Ｌ） 第 図 １０θ ２θθ ３００ 基面力・うの距離（ｙｎｙｙｔ） ４θ０ 第 因 （ａ） 一部一３ｔ、ｙｓ−−− （ｂ） ←／７− 手 ハ、売 補 正 １■ジ （自発） 明細書１ ３頁第２表中、 鋼Ｎ０１３のＨＢ （表面／中心） の欄の ｒ ３９４／４６１ 」 を ｒ ３９４／３６１ 」 昭和６３年９月２ 日 に補正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、重量比で Ｃ：０．１５〜０．５０％、Ｓｉ：０．０５〜０．７５
％、Ｍｎ：０．２５〜２．００％、Ｎｉ：０．２５超〜
４．００％、Ｃｒ：１．００超〜４．００％、Ｍｏ：０
．１５〜３．００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．００５〜１．
５０％、 Ｎ：０．００２０〜０．０５００％、 残部Ｆｅおよび不可避不純物からなる鋼を熱間加工し、
Ａｃ＿３＋３０℃〜Ａｃ＿３＋２００℃に再加熱したの
ち、該温度から水又は油に近い水溶性焼入液を用いて３
００℃以下に焼入冷却し、ついでＡｃ＿１以下の温度で
焼戻すことを特徴とする熱疲労特性の良い金型用鋼板の
製造方法。 ２、重量比で Ｃ：０．１５〜０．５０％、Ｓｉ：０．０５〜０．７５
％、Ｍｎ：０．２５〜２．００％、Ｎｉ：０．２５超〜
４．００％、Ｃｒ：１．００超〜４．００％、Ｍｏ：０
．１５〜３．００％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０１〜１．０
０％、 Ｎ：０．００２０〜０．０５００％、 を基本成分とし更に、 Ｔｉ：０．００２〜０．２００％、 Ｂ：０．０００３〜０．０１００％、 Ｚｒ：０．００５〜０．２００％、 Ｖ：０．００３〜０．５００％、 のうち１種又は２種以上を含有し、残部Ｆｅおよび不可
避不純物からなる鋼を用いる請求項１に記載する熱疲労
特性の良い金型用鋼板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20198688A JPH0250910A (ja) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | 熱疲労特性の良い金型鋼板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20198688A JPH0250910A (ja) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | 熱疲労特性の良い金型鋼板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0250910A true JPH0250910A (ja) | 1990-02-20 |
Family
ID=16450045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20198688A Pending JPH0250910A (ja) | 1988-08-15 | 1988-08-15 | 熱疲労特性の良い金型鋼板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0250910A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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