JPH0297635A

JPH0297635A - 熱間プレス成形用金型合金

Info

Publication number: JPH0297635A
Application number: JP24830588A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Shinozaki; 斌篠崎; Shinji Amako; 尼子　晋二
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-10

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〕本発明は鋼片の熱間プレス成形に使用される金型の材料
に関する。

〔従来の技術〕

鋼片の熱間プレス成形用金型として、従来よりＪＩＳ　
Ｇ４４０４　５ＫＤ６（０，３７Ｃ−５Ｃｒ−１，２５
Ｍｏ−０，４Ｖ−Ｆｅ）等の合金工具鋼の鍛造材、また
はＪＩＳ　Ｇ４３０３　Ｓ　Ｕ　５４３１　（０，Ｉ　
Ｃ−１６Ｃｒ　−２Ｎｉ−０，５Ｍｏ）等のマンテンサ
イド系ステンレス鋼の鋳造材等が使用されてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

近時、熱間プレス成形の高温・高速度化が進み、これに
使用される金型は、表面温度の上−昇、約８５０°Ｃ前
後の高温度からの急冷の繰返し等、苛酷な使用環境にさ
らされている。このため、合金工具鋼の鍛造材やマンテ
ンサイド系ステンレス鋼鋳造材からなる従来の金型では
、熱疲労による劣化が早く、そのメンテナンスに大きな
負担を強いられている。

本発明は、近時のプレス成形の高温・高速度化に耐える
熱疲労特性の改良された金型用合金を提供するものであ
る。

【課題を解決するための手段および作用〕本発明の熱間
プレス成形用金型合金は、Ｃ：　０．０５〜０．２５％
、Ｃｒ：１０〜３０％、Ｍｏ：０゜５〜１０％、Ｆｅ：
５％以下、残部実質的にＮｉ、またはＮｔの一部が、Ｎ
ｂ：０．５〜１０％、Ｔｉ：０．１〜１％、／ｌ：ｏ、
５〜１０％、Ｂ＋Ｚｒ：０．１〜１％の群から選ばれる
１種ないしは２種以上の元素、合計１０％以下で置換さ
れた化学成分組成を有するＮｉ基合金である。

本発明合金の成分限定理由は次のとおりである。

Ｎ　ｉ　：　Ｂａ１ａｎｃｅＮｕは、高温強度にすぐれた金属であり、Ｃｒとの合金
化により本発明合金を高温耐酸化性にすぐれたものとし
、またＴｉ、Ａｊｌ！等の元素と合金化して析出強化作
用による高温強度の向上に大きな効果を示す。

Ｃ：　０．０５〜０．２５％Ｃは、合金の強度確保のために、少なくとも０゜０５％
を必要とする。しかし、０．２５％をこえると、靭性の
低下を不足をきたすので、０．２５％を上限とする。

Ｃｒ：１０へ３０％Ｃｒは、合金表面に高温で安定な酸化皮膜を形成し、合
金の耐酸化性を高める。この効果を得るために１０％以
上の添加を必要とする。しかし、３０％をこえると、靭
性の低下をまねく。よって１０〜３０％とする。

Ｍｏ：０．５〜１０％Ｍｏは、オーステナイトに固溶しマトリックスの強化に
奏効する。その効果は０．５％以上の添加により得られ
るが、１０％をこえると、耐酸化性および靭性の低下の
原因となる。このため、０．５〜１０％とする。

Ｆｅ二５％以下Ｆｅは、本発明合金の構成成分として必要な元素ではな
く、合金製造上不可避的に付随する不純分元素である。

この不純分の混入許容上限が高い程、原料選別・製錬・
コスト等の面で有利である。

本発明合金においては、５％までであれば、高温強度や
耐酸化性に影響を与えないので、５％を−Ｌ限として混
在を許容する。

本発明合金は所望により添加される以下の元素の１種ま
たは２挿具」−を含有する。２種以上の元素を複合含有
する場合の合計量の上限を１０％としたのは、それを越
えると、強化作用のほか、耐酸化性の低下、非金属介在
物の増加による強度低下、および流動性低下等による製
造性の低下等をきたすからである。

Ｎｂ：０．５〜１０％Ｎｂは、炭化物を形成し、その析出硬化作用により合金
の高温強度を高める。その効果は０．５％以上の添加に
より得られるが、１０％をこえると合金の耐酸化性が低
くなるので、１０％を上限とする。

Ｔ　ｉ　：　０．１〜１％Ｔｉは、合金溶製時の脱酸作用、および細晶粒微細化作
用により合金の強度を高める。その効果は０，１％以上
の添加によりあられれる。しかし、１％をこえると、却
って強度の低下を招くので、１％をこえてはならない。

ＡＥ：０．５〜１０％ＡＥは、高温域において安定な酸化皮膜を形成し、合金
の耐酸化性改善に著効を奏する。この安定な酸化皮膜の
形成は０．５％以上の添加により可能となる。しかし１
０％をこえると、合金溶湯の流動性が悪くなり、鋳造性
が損なわれるので１０％を上限とする。

Ｂ＋Ｚｒ：０．１〜１％ＢおよびＺｒは、脱酸、脱窒、および脱硫作用により合
金の高温強度改善に寄与する。この効果はＢとＺｒの合
計ｆｆ１０．１％以上の添加によりあらられるが、１％
をこえると、非金属介在物の増量により清浄度が低下し
、強度低下をきたすので、１％を上限とする。なお、Ｂ
とＺｒとを複合使用することとしたのは、単独使用の場
合に比べて、高温強度（クリープ速度、ラブチャー時間
、およびクリープ伸び）に対する影響が大きいからであ
る。この点から、ＺｒとＢの複合割合は、ｌ：３〜１：
５（重量比）とするのが好ましい。

本発明合金からなる熱間プレス成形用金型は、鋳造（置
注鋳造、加圧鋳造等）により、または鍛造（加工温度：
約１１００〜１２００°Ｃ）により製造することができ
る。また別法として、本発明合金を溶接材料として使用
し、別途準備された他種材料（例えばＪＩＳ　Ｇ　４４
０４５ＫＤ−６、同Ｇ　４３０３　Ｓ　Ｕ　３４３１等
）の表面に溶接肉盛を行って肉盛層（例えば層厚５〜３
０ｍｍ）で被覆された金型として製造することもできる
。溶接肉盛を行う場合の肉盛材料の形態は任意であるが
、例えば、合金粉末（平均粒径約１００μｍ前後であっ
てよい）をフープ（例えばニッケルフープ）に充填し、
スウエージング加工を施したコアードワイヤとして使用
される。そのほか粉末のまま、または棒状の肉盛材とし
て使用することもむろん可能であり、肉盛施工は肉盛材
料の形態に応じてＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、被覆アーク
溶接、プラズマ粉体溶接法等により行えばよい。

〔実施例〕

裏施拠上電気炉溶製した合金溶湯を置注鋳造に付し、その鋳造材
（キールブロック）に機械加工を加えて円柱状試験片（
Φ１０　Ｘ　１２０１　、　ｍｍ）を調製した。

比較例としてマルテンサイト系ステンレス鋳造材、およ
びオリジナル材であるＪＩＳＳＫＤ６相当の鍛造材から
それぞれ試験片を調製した。

各試験片について、８５０°Ｃに加熱後、水冷（５０°
Ｃ）する操作を繰返しピッチ１９秒で行い、熱疲労によ
る破断が生じるまでの反復回数（破断回数）を求めた。

第１表に各供試材の化学成分組成と熱疲労試験結果を示
す。ｒＢ＋ＺｒＪ欄の（）内はＢ％である。賦香（Ｎａ
）　１〜１０は発明例、Ｎα１０１はマルテンサイト系
ステンレス鋼、Ｎα１０２は５ＫＤ６相当材である。

裏腹１電気炉溶製した合金溶湯をアトマイズ法により粉末化し
、篩分けして平均粒径１００μｍの粉末を得、ニッケル
フープに充填しスウエージング加工を加えてコアードワ
イヤを調製した。これを肉盛材料とし、別途準備した５
ＫＤ６相当材からなる円柱状ブロックにＭＩＧ溶接法に
よる肉盛溶接を行って試験片（Ｎα２１〜２６）を製作
した。試験片の肉盛層厚（機械加工後）は７ｆｆｌＩ１
１である。

各試験片につき、実施例１と同様の加熱・急冷を繰返す
熱疲労試験を行って破断回数を求めた。

第２表に各試験片の肉盛層の化学成分組成と試験結果を
示す。

第１表および第２表に示したように、発明例はマルテン
サイト系ステンレス鋼（第１表Ｎα１０１）の約１５〜
２０倍以上、また合金工具鋼（第１表Ｎα１０２）の約
６〜１０倍にも及ぶ耐熱疲労特性を有している。

〔発明の効果〕本発明合金を用いて鋳造、鍛造または溶接肉盛等により
製造される熱間プレス成形用金型は、従来のステンレス
鋼や合金工具鋼１からなる金型を大きく凌く耐熱疲労特
性を有しており、近時の高温高速度プレス成形操業にお
いて安定した反復使用が可能であり、熱間プレス成形の
効率化・金型メンテナンスの軽減に大きく寄与する。

出１９１人　久保田鉄工株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｃ：０．０５〜０．２５％、Ｃｒ：１０〜３０％、
Ｍｏ：０．５〜１０％、Ｆｅ：５％以下、残部実質的に
Ｎｉからなる熱間プレス成形用金型合金。２、Ｃ：０．０５〜０．２５％、Ｃｒ：１０〜３０％、
Ｍｏ：０．５〜１０％、Ｆｅ：５％以下、およびＮｂ：
０．５〜１０％、Ｔｉ：０．１〜１％、Ａｌ：０．５〜
１０％、Ｂ＋Ｚｒ：０．１〜１％から選ばれる１種ない
し２種以上の元素、合計１０％以下、残部実質的にＮｉ
からなる熱間プレス成形用金型合金。