JPH0336897B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0336897B2 JPH0336897B2 JP57185270A JP18527082A JPH0336897B2 JP H0336897 B2 JPH0336897 B2 JP H0336897B2 JP 57185270 A JP57185270 A JP 57185270A JP 18527082 A JP18527082 A JP 18527082A JP H0336897 B2 JPH0336897 B2 JP H0336897B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- quenching
- temperature
- hardness
- toughness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
本発明は焼入温度が普通のダイス鋼程度で低い
にも拘らず、焼入硬さが高く、且つ靭性もよく、
ハイスに近い性質が得られ、その為、特に炭化物
被覆処理を行うための冷間工具鋼に関する。 近年、表面処理のひとつとして炭化物被覆処理
が開発され普及してきている。例えばTD処理と
か、CVD法がよく知られている。この処理は高
温において外部から炭化物生成元素、例えばCr、
Ｖ、Nb、Ti等を母材表面に供給接触させ、母材
表面の炭素又は外部から供給する炭素とを反応さ
せて母材表面に炭化物層を形成させて耐磨耗性を
与えるもので、冷間加工用工具鋼等に主として適
用されるものである。その処理温度は母材の種類
にあまり関係なくおよそ950°〜1050℃である。従
つて母材としては焼入温度が同程度でありば、こ
の処理後、引続き直ちに焼入を行うことができ、
経済的に有利である。従つて、この温度を焼入温
度としているJIS SKD11などのダイス鋼が、こ
の炭化物被覆処理用としてよく用いられている。
ただしこれらのダイス鋼では焼入後に高温焼戻す
れば母材の硬度が最大でもHRC59程度にしかなら
ず、より硬くしようと思えば焼戻温度（低温焼
戻）で調整するか特殊熱処理（サブゼロなど）を
するしかないが、それらは靭性を犠牲にしたり、
熱処理コストを上昇させる。そこで一般には、ハ
イス又はセミハイスがより高い硬度と靭性の為に
用いられる。 しかるにハイスあるいはセミハイスは焼入温度
が1100°〜1250℃と高いので炭化物被覆処理後に、
更にその温度まで上昇させねばならないが、それ
が種々の理由で困難なので現在は炭化物被覆処理
後直ちにその温度から焼入れし、冷却後別の炉、
往々にして真空熱処理により再加熱して焼入する
方法がとられている。これは多大の時間、労力、
設備費用を必要とし改善が望まれていた。 本発明は以上に鑑みなされたもので、焼入温度
が炭化物被覆処理温度と同一で炭化物被覆処理に
引き続き、直ちに焼入、焼戻しを行うことによ
り、ハイス、セミハイスと同じくHRC60〜63程度
の硬さと、充分な靭性が得られる鋼であつて、そ
の要旨とするところは Ｃ：0.65〜0.89％ Si：0.50〜1.50％ Mn：0.30〜1.50％ Cr：8.1〜10.0％ Mo：0.75〜1.95％ Ｖ：0.50〜1.0％ を含み残部Feおよび不可避の不純物からなるこ
とを特徴とする炭化物被覆処理用高硬度靭性冷間
工具鋼にある。 次に本発明における各種成分の限定理由につい
て説明する。 Ｃ：冷間工具鋼としての硬さを確保する為に0.65
％は必要であり、0.89％を越えると靭性面での
劣化が著しい為、Ｃの範囲は0.65〜0.89とす
る。 Si：Siは素地中に固溶し、素地強度を高めると共
に焼戻し軟化抵抗に有効であが、0.5％以下で
は効果なく、1.5％以上に高めてもその効果は
飽和してしまい靭性も低下する。 よつてSiは0.5〜1.5％とする。 Mn：Mnは熱間加工性、焼入性を向上させる目
的で添加するが、0.3％以下ではその向上度合
は僅少である。また1.5％以上添加しても有効
に作用しない。 よつてMnは0.3〜1.5％とする。 Cr：CrはＣと結合し硬い炭化物を形成し、耐摩
耗性に寄与し、また焼戻軟化抵抗性及び焼入性
の向上に有効である。8.1％未満であるとダイ
ス鋼の焼入温度（1020−1050℃）で焼入後高温
焼戻することによりHRC60以上を得ることは出
来ず、また必要とする耐摩耗性、焼入性に対し
て不足であり、10％を越えると靭性が低下す
る。 よつてCrは8.1〜10％とした。 Mo：Moは靭性、焼戻二次硬化に有効であるが、
0.75％未満では、ダイス鋼の焼入温度（1020−
1050℃）で焼入後高焼戻することによりHRC60
以上を得ることは出来ない。又1.95％を越える
と、靭性が劣化する。 よつてMoは0.75％〜1.95％とした。 Ｖ：Ｖは二次硬化に有効でありＣと硬い炭化物を
形成して耐摩耗性の向上に大きく寄与すると共
に結晶粒を微細化する。0.5％未満では二次硬
化および耐摩耗性への寄与が少なく1.0％を越
えると靭性が劣化し、高温焼戻でHRC60以上を
得るためには焼入温度をダイス鋼以上（1050℃
以上）とする必要があり、本発明の特徴である
低温焼入（1020−1050℃）が出来なくなる、よ
つてＶは0.5〜1.0％とした。 即ち、本発明鋼は靭性に対して有害な巨大炭化
物の生成を抑制する為にＣ、Crのバランスを考
慮し、かつダイス鋼の一般的な焼入温度1020〜
1050℃で焼入し、かつ高温焼戻ししても高硬度を
得られるようにMo含有量を増し、Ｃ、Cr、Mo、
Ｖをうまくバランスさせたものである。即ち比較
的低温の焼入（1020〜1050℃）で高硬度かつ高靭
性が得られるため、炭化物被覆処理に最適な鋼で
ある。 本発明と鋼成分において一部重複する公知例と
して特開昭53−114719号の「熱処理硬さの高いス
テンレス剃刃用鋼」があるがこれは剃刃用として
薄い刃付けと、その鋭い切れ味と、その切れ味の
保持性を目的としたものであり、高い焼入れ温
度、サブゼロ処理、低い焼戻温度によらねば所要
の特性が得られないのであり、このような処理に
よると、残留オーステナイトが多く残りがちなの
でＮを低く規制したものである。 これに対し本発明は冷間で使用するダイス、マ
ンドレル等用で且つ炭化物被覆処理を行つて使用
するものであり、強大な外力の繰り返しに対する
耐圧壊強度（硬さ、靭性）や、良好な炭化物被覆
処理性等が強く要求されるもので、低い焼入温
度、サブゼロ処理なし、高い焼戻温度で所要の特
性が得られるものであり、この違いは成分構成の
違いによるものである。 以下実験結果に基づき本発明鋼の特徴を説明す
る。表１に供試鋼の化学成分を示す。また表２に
はこの供試鋼により焼入・焼戻硬さ、シヤルピー
衝撃靭性、耐摩耗性（比摩耗量）の実験結果を示
す。 表２に示す如く、本発明鋼(A)〜(E)は、ダイス鋼
と同等の熱処理により、HRC61以上が得られ、シ
ヤルピー衝撃靭性はダイス鋼の２〜３倍、耐摩耗
性はダイス鋼と同等以上であり、さらに、本発明
鋼とハイス(G)あるいはマトリツクスハイス(H)とを
比較すると、ハイス(G)の場合、硬さにおいて本発
明鋼より優れているが靭性面では劣つており、熱
処理も高温焼入の為、コストupとなる。また、
マトリツクスハイス(H)の場合、本発明鋼は、硬
度、靭性耐摩耗性において同等以上であり、熱処
理についても本発明鋼はマトリツクスハイスより
低温焼入である為、熱処理費も低コストとなる。 次に表３に供試材の炭化物被覆処理温度と、そ
の温度からの焼入焼戻し硬度およびSKH9とマト
リツクスハイスについては再焼入、焼戻条件と硬
さ示す。
にも拘らず、焼入硬さが高く、且つ靭性もよく、
ハイスに近い性質が得られ、その為、特に炭化物
被覆処理を行うための冷間工具鋼に関する。 近年、表面処理のひとつとして炭化物被覆処理
が開発され普及してきている。例えばTD処理と
か、CVD法がよく知られている。この処理は高
温において外部から炭化物生成元素、例えばCr、
Ｖ、Nb、Ti等を母材表面に供給接触させ、母材
表面の炭素又は外部から供給する炭素とを反応さ
せて母材表面に炭化物層を形成させて耐磨耗性を
与えるもので、冷間加工用工具鋼等に主として適
用されるものである。その処理温度は母材の種類
にあまり関係なくおよそ950°〜1050℃である。従
つて母材としては焼入温度が同程度でありば、こ
の処理後、引続き直ちに焼入を行うことができ、
経済的に有利である。従つて、この温度を焼入温
度としているJIS SKD11などのダイス鋼が、こ
の炭化物被覆処理用としてよく用いられている。
ただしこれらのダイス鋼では焼入後に高温焼戻す
れば母材の硬度が最大でもHRC59程度にしかなら
ず、より硬くしようと思えば焼戻温度（低温焼
戻）で調整するか特殊熱処理（サブゼロなど）を
するしかないが、それらは靭性を犠牲にしたり、
熱処理コストを上昇させる。そこで一般には、ハ
イス又はセミハイスがより高い硬度と靭性の為に
用いられる。 しかるにハイスあるいはセミハイスは焼入温度
が1100°〜1250℃と高いので炭化物被覆処理後に、
更にその温度まで上昇させねばならないが、それ
が種々の理由で困難なので現在は炭化物被覆処理
後直ちにその温度から焼入れし、冷却後別の炉、
往々にして真空熱処理により再加熱して焼入する
方法がとられている。これは多大の時間、労力、
設備費用を必要とし改善が望まれていた。 本発明は以上に鑑みなされたもので、焼入温度
が炭化物被覆処理温度と同一で炭化物被覆処理に
引き続き、直ちに焼入、焼戻しを行うことによ
り、ハイス、セミハイスと同じくHRC60〜63程度
の硬さと、充分な靭性が得られる鋼であつて、そ
の要旨とするところは Ｃ：0.65〜0.89％ Si：0.50〜1.50％ Mn：0.30〜1.50％ Cr：8.1〜10.0％ Mo：0.75〜1.95％ Ｖ：0.50〜1.0％ を含み残部Feおよび不可避の不純物からなるこ
とを特徴とする炭化物被覆処理用高硬度靭性冷間
工具鋼にある。 次に本発明における各種成分の限定理由につい
て説明する。 Ｃ：冷間工具鋼としての硬さを確保する為に0.65
％は必要であり、0.89％を越えると靭性面での
劣化が著しい為、Ｃの範囲は0.65〜0.89とす
る。 Si：Siは素地中に固溶し、素地強度を高めると共
に焼戻し軟化抵抗に有効であが、0.5％以下で
は効果なく、1.5％以上に高めてもその効果は
飽和してしまい靭性も低下する。 よつてSiは0.5〜1.5％とする。 Mn：Mnは熱間加工性、焼入性を向上させる目
的で添加するが、0.3％以下ではその向上度合
は僅少である。また1.5％以上添加しても有効
に作用しない。 よつてMnは0.3〜1.5％とする。 Cr：CrはＣと結合し硬い炭化物を形成し、耐摩
耗性に寄与し、また焼戻軟化抵抗性及び焼入性
の向上に有効である。8.1％未満であるとダイ
ス鋼の焼入温度（1020−1050℃）で焼入後高温
焼戻することによりHRC60以上を得ることは出
来ず、また必要とする耐摩耗性、焼入性に対し
て不足であり、10％を越えると靭性が低下す
る。 よつてCrは8.1〜10％とした。 Mo：Moは靭性、焼戻二次硬化に有効であるが、
0.75％未満では、ダイス鋼の焼入温度（1020−
1050℃）で焼入後高焼戻することによりHRC60
以上を得ることは出来ない。又1.95％を越える
と、靭性が劣化する。 よつてMoは0.75％〜1.95％とした。 Ｖ：Ｖは二次硬化に有効でありＣと硬い炭化物を
形成して耐摩耗性の向上に大きく寄与すると共
に結晶粒を微細化する。0.5％未満では二次硬
化および耐摩耗性への寄与が少なく1.0％を越
えると靭性が劣化し、高温焼戻でHRC60以上を
得るためには焼入温度をダイス鋼以上（1050℃
以上）とする必要があり、本発明の特徴である
低温焼入（1020−1050℃）が出来なくなる、よ
つてＶは0.5〜1.0％とした。 即ち、本発明鋼は靭性に対して有害な巨大炭化
物の生成を抑制する為にＣ、Crのバランスを考
慮し、かつダイス鋼の一般的な焼入温度1020〜
1050℃で焼入し、かつ高温焼戻ししても高硬度を
得られるようにMo含有量を増し、Ｃ、Cr、Mo、
Ｖをうまくバランスさせたものである。即ち比較
的低温の焼入（1020〜1050℃）で高硬度かつ高靭
性が得られるため、炭化物被覆処理に最適な鋼で
ある。 本発明と鋼成分において一部重複する公知例と
して特開昭53−114719号の「熱処理硬さの高いス
テンレス剃刃用鋼」があるがこれは剃刃用として
薄い刃付けと、その鋭い切れ味と、その切れ味の
保持性を目的としたものであり、高い焼入れ温
度、サブゼロ処理、低い焼戻温度によらねば所要
の特性が得られないのであり、このような処理に
よると、残留オーステナイトが多く残りがちなの
でＮを低く規制したものである。 これに対し本発明は冷間で使用するダイス、マ
ンドレル等用で且つ炭化物被覆処理を行つて使用
するものであり、強大な外力の繰り返しに対する
耐圧壊強度（硬さ、靭性）や、良好な炭化物被覆
処理性等が強く要求されるもので、低い焼入温
度、サブゼロ処理なし、高い焼戻温度で所要の特
性が得られるものであり、この違いは成分構成の
違いによるものである。 以下実験結果に基づき本発明鋼の特徴を説明す
る。表１に供試鋼の化学成分を示す。また表２に
はこの供試鋼により焼入・焼戻硬さ、シヤルピー
衝撃靭性、耐摩耗性（比摩耗量）の実験結果を示
す。 表２に示す如く、本発明鋼(A)〜(E)は、ダイス鋼
と同等の熱処理により、HRC61以上が得られ、シ
ヤルピー衝撃靭性はダイス鋼の２〜３倍、耐摩耗
性はダイス鋼と同等以上であり、さらに、本発明
鋼とハイス(G)あるいはマトリツクスハイス(H)とを
比較すると、ハイス(G)の場合、硬さにおいて本発
明鋼より優れているが靭性面では劣つており、熱
処理も高温焼入の為、コストupとなる。また、
マトリツクスハイス(H)の場合、本発明鋼は、硬
度、靭性耐摩耗性において同等以上であり、熱処
理についても本発明鋼はマトリツクスハイスより
低温焼入である為、熱処理費も低コストとなる。 次に表３に供試材の炭化物被覆処理温度と、そ
の温度からの焼入焼戻し硬度およびSKH9とマト
リツクスハイスについては再焼入、焼戻条件と硬
さ示す。
【表】
【表】
【表】
表３より、本発明鋼は炭化物被覆処理温度から
の焼入焼戻しにより、ダイス鋼SKD11より高硬
度が得られることが判る。これは再焼入焼戻しを
実施したマトリツクスハイスを同等以上の硬さで
ある。 本発明の用途例として、コールドピルガー圧伸
機のマンドレルに適用した時の結果を表４に示
す。
の焼入焼戻しにより、ダイス鋼SKD11より高硬
度が得られることが判る。これは再焼入焼戻しを
実施したマトリツクスハイスを同等以上の硬さで
ある。 本発明の用途例として、コールドピルガー圧伸
機のマンドレルに適用した時の結果を表４に示
す。
【表】
表４より、本発明鋼が従来鋼に比べ硬さも硬
く、かつ耐折れ性（靭性）も優れていることがわ
かる。 上述の如く本発明鋼はダイス鋼並みの熱処理
（1020〜1050℃Ｑ、500〜550℃Tenpen）により、
ダイス鋼を硬度を上回り、ハイスに近いHRC60〜
63が得られ、同一硬度のハイスに比べ２倍以上の
高靭性を有し、更に比較的低温の焼入で高硬度が
得られる炭化物被覆処理に適した高硬度高靭性冷
間工具鋼である。
く、かつ耐折れ性（靭性）も優れていることがわ
かる。 上述の如く本発明鋼はダイス鋼並みの熱処理
（1020〜1050℃Ｑ、500〜550℃Tenpen）により、
ダイス鋼を硬度を上回り、ハイスに近いHRC60〜
63が得られ、同一硬度のハイスに比べ２倍以上の
高靭性を有し、更に比較的低温の焼入で高硬度が
得られる炭化物被覆処理に適した高硬度高靭性冷
間工具鋼である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃ：0.65〜0.89％ Si：0.50〜1.50％ Mn：0.30〜1.50％ Cr：8.1〜10.0％ Mo：0.75〜1.95％ Ｖ：0.5〜1.0％ 残部Feおよび不可避の不純物からなることを
特徴とする炭化物被覆処理用高硬度高靭性冷間工
具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18527082A JPS5974263A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 炭化物被覆処理用高硬度高靭性冷間工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18527082A JPS5974263A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 炭化物被覆処理用高硬度高靭性冷間工具鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5974263A JPS5974263A (ja) | 1984-04-26 |
| JPH0336897B2 true JPH0336897B2 (ja) | 1991-06-03 |
Family
ID=16167884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18527082A Granted JPS5974263A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 炭化物被覆処理用高硬度高靭性冷間工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5974263A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE206485T1 (de) * | 1998-01-06 | 2001-10-15 | Sanyo Special Steel Co Ltd | Die herstellung von einem kaltarbeitswerkzeugstahl |
| CN101918605A (zh) | 2008-01-21 | 2010-12-15 | 日立金属株式会社 | 表面被覆处理用合金和滑动构件 |
| JP2020111766A (ja) * | 2019-01-08 | 2020-07-27 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 冷間工具鋼 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57134554A (en) * | 1981-02-16 | 1982-08-19 | Daido Steel Co Ltd | Manufacture of die |
| JPS57164977A (en) * | 1981-04-03 | 1982-10-09 | Nachi Fujikoshi Corp | Surface hardened steel |
-
1982
- 1982-10-21 JP JP18527082A patent/JPS5974263A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5974263A (ja) | 1984-04-26 |
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