JPH09316601A - 表面処理に適した冷間工具鋼及びその金型並びに工具 - Google Patents
表面処理に適した冷間工具鋼及びその金型並びに工具Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 処理温度が４００℃以上である表面硬化処理
に適した安価で熱処理および加工における取扱いが容易
で経済的な冷間工具鋼および金型並びに工具を提供する
こと。 【解決手段】 重量で、Ｃ：０．７０〜１．２０％、Ｓ
ｉ：２．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：５．０
〜１１．０％、ＭｏまたはＷのいずれか１種又は２種を
Ｍｏ当量（１／２Ｗ＋Ｍｏ）で３．０％超〜５．０％と
し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物とからなり、５００
℃以上の高温焼戻しにより６３〜６６ＨＲＣの高硬さが
得られることを特徴とする表面処理に適した冷間工具
鋼。また、さらに上記成分に加えて、Ｃｏ：０．５〜
４．０％、Ｓ：０．０１〜０．３０％、Ｎ：６０ｐｐｍ
以下のいずれか１種又は２種以上からなる表面処理に適
した冷間工具鋼。
に適した安価で熱処理および加工における取扱いが容易
で経済的な冷間工具鋼および金型並びに工具を提供する
こと。 【解決手段】 重量で、Ｃ：０．７０〜１．２０％、Ｓ
ｉ：２．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：５．０
〜１１．０％、ＭｏまたはＷのいずれか１種又は２種を
Ｍｏ当量（１／２Ｗ＋Ｍｏ）で３．０％超〜５．０％と
し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物とからなり、５００
℃以上の高温焼戻しにより６３〜６６ＨＲＣの高硬さが
得られることを特徴とする表面処理に適した冷間工具
鋼。また、さらに上記成分に加えて、Ｃｏ：０．５〜
４．０％、Ｓ：０．０１〜０．３０％、Ｎ：６０ｐｐｍ
以下のいずれか１種又は２種以上からなる表面処理に適
した冷間工具鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化、ＰＶＤ、Ｔ
Ｄ処理およびＣＶＤなどに代表される処理温度が４００
℃以上である表面硬化処理に適した冷間工具鋼及びその
金型並びに工具に関するものである。
Ｄ処理およびＣＶＤなどに代表される処理温度が４００
℃以上である表面硬化処理に適した冷間工具鋼及びその
金型並びに工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、冷間加工用工具には、ＪＩＳ−Ｓ
ＫＳ３やＳＫＤ１１およびＳＫＨ５１が広く使用されて
いる。特に、工具の耐摩耗性向上を目的とした窒化、Ｐ
ＶＤ、ＴＤ処理およびＣＶＤなどの表面硬化処理用母材
としては、ＳＫＤ１１やＳＫＨ５１が適用されている。
これは上記表面処理温度が、一般に４００℃以上の高温
であるために、ＳＫＳ３等の二次硬化を生じない鋼で
は、母材硬さが著しく低下してしまうため、工具自体の
強度不足から変形が生じたり、表面処理層の剥離が容易
に生じるためである。
ＫＳ３やＳＫＤ１１およびＳＫＨ５１が広く使用されて
いる。特に、工具の耐摩耗性向上を目的とした窒化、Ｐ
ＶＤ、ＴＤ処理およびＣＶＤなどの表面硬化処理用母材
としては、ＳＫＤ１１やＳＫＨ５１が適用されている。
これは上記表面処理温度が、一般に４００℃以上の高温
であるために、ＳＫＳ３等の二次硬化を生じない鋼で
は、母材硬さが著しく低下してしまうため、工具自体の
強度不足から変形が生じたり、表面処理層の剥離が容易
に生じるためである。
【０００３】しかしながら、塑性加工技術の進歩や被加
工材の高強度化に伴い、使用される工具への応力負荷が
大きくなり、５００℃焼戻で６０ＨＲＣの硬さが得られ
るＳＫＤ１１でさも表面処理層の剥離が生じる場合が増
えて来ている。また、高速度工具鋼であるＳＫＨ５１に
おいては、６４ＨＲＣ以上の母材硬さを確保できるもの
の、その素材単価が高い上に、適正焼入温度は１２００
℃程度と非常に高く、熱処理作業性やそのコストの点で
制限が多い。さらに、ＳＫＨ５１は硬質のＭＣ炭化物を
多量に含むために、機械加工性や研削性もあまり良くな
い。
工材の高強度化に伴い、使用される工具への応力負荷が
大きくなり、５００℃焼戻で６０ＨＲＣの硬さが得られ
るＳＫＤ１１でさも表面処理層の剥離が生じる場合が増
えて来ている。また、高速度工具鋼であるＳＫＨ５１に
おいては、６４ＨＲＣ以上の母材硬さを確保できるもの
の、その素材単価が高い上に、適正焼入温度は１２００
℃程度と非常に高く、熱処理作業性やそのコストの点で
制限が多い。さらに、ＳＫＨ５１は硬質のＭＣ炭化物を
多量に含むために、機械加工性や研削性もあまり良くな
い。
【０００４】このような問題に対して、例えば特公昭６
１−１１３１０号公報、特公平３−３６８９７号公報、
特公昭６４−５１００号公報および特開平５−１５６４
９７号公報等の発明が提案されている。この特公昭６１
−１１３１０号公報は冷間圧延用ワークロールに関する
ものであり、Ｍｏを０．４％〜３．０％含有させ、しか
も表面硬度を７２０〜８００ＨＶ（６１〜６４ＨＲＣ）
の高硬さに規定しているものの焼戻し温度は全て１５０
℃程度の低温であり、本開発目標である高温焼戻用材と
しては適用できない。
１−１１３１０号公報、特公平３−３６８９７号公報、
特公昭６４−５１００号公報および特開平５−１５６４
９７号公報等の発明が提案されている。この特公昭６１
−１１３１０号公報は冷間圧延用ワークロールに関する
ものであり、Ｍｏを０．４％〜３．０％含有させ、しか
も表面硬度を７２０〜８００ＨＶ（６１〜６４ＨＲＣ）
の高硬さに規定しているものの焼戻し温度は全て１５０
℃程度の低温であり、本開発目標である高温焼戻用材と
しては適用できない。
【０００５】また、特公平３−３６８９７号公報はＳＫ
Ｄ１１を改善し５２０℃程度の高温戻しで、高硬度と高
靱性を達成し、炭化物被覆処理に適した冷間工具鋼に関
するものである。この発明鋼においても、Ｍｏが０．７
５〜１．９５％と低く、また、Ｖを０．５〜１．０％含
有し、しかも得られる硬さは６２ＨＲＣ水準であり、安
定して６４ＨＲＣ以上の高硬さは達成できない。またこ
れに類似した発明として特公昭６４−５１００号公報が
あるが、いずれも本開発目標は十分に達成できない。
Ｄ１１を改善し５２０℃程度の高温戻しで、高硬度と高
靱性を達成し、炭化物被覆処理に適した冷間工具鋼に関
するものである。この発明鋼においても、Ｍｏが０．７
５〜１．９５％と低く、また、Ｖを０．５〜１．０％含
有し、しかも得られる硬さは６２ＨＲＣ水準であり、安
定して６４ＨＲＣ以上の高硬さは達成できない。またこ
れに類似した発明として特公昭６４−５１００号公報が
あるが、いずれも本開発目標は十分に達成できない。
【０００６】一方、上記特公平３−３６８９７号公報お
よび特公昭６４−５１００号公報の発明をさらに改善し
たのが、特開平５−１５６４９７号公報である。この特
許はＶとＮｂの１種または２種を含み、しかも高温焼戻
後の硬さが６４ＨＲＣ以上得られる高性能転造ダイス用
鋼およびその製造方法に関するものである。しかしなが
ら、目標の達成には、単に合金組成の規制だけでなく、
その製造工程での特殊溶解法、高温拡散処理の適用や、
製品の一次炭化物の組成およびその粒径や析出量を限定
する必要があり、かなり複雑なものとなる。
よび特公昭６４−５１００号公報の発明をさらに改善し
たのが、特開平５−１５６４９７号公報である。この特
許はＶとＮｂの１種または２種を含み、しかも高温焼戻
後の硬さが６４ＨＲＣ以上得られる高性能転造ダイス用
鋼およびその製造方法に関するものである。しかしなが
ら、目標の達成には、単に合金組成の規制だけでなく、
その製造工程での特殊溶解法、高温拡散処理の適用や、
製品の一次炭化物の組成およびその粒径や析出量を限定
する必要があり、かなり複雑なものとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近年の塑性加工技術の
進歩や被加工材の高強度化に伴い、工具の耐摩耗性向上
を目的に、硬質の表面処理の適用が進んでいる。このよ
うな用途に適する素材として、母材硬さができるだけ高
く、かつ靱性に富む工具鋼が必要とされる。本発明は、
処理温度が４００℃以上である表面硬化処理に適した安
価で熱処理および加工における取扱いが容易な経済的な
冷間工具鋼およびその金型並びに工具を提供することを
目的とする。
進歩や被加工材の高強度化に伴い、工具の耐摩耗性向上
を目的に、硬質の表面処理の適用が進んでいる。このよ
うな用途に適する素材として、母材硬さができるだけ高
く、かつ靱性に富む工具鋼が必要とされる。本発明は、
処理温度が４００℃以上である表面硬化処理に適した安
価で熱処理および加工における取扱いが容易な経済的な
冷間工具鋼およびその金型並びに工具を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、冷間工具鋼において、その必須成分とし
て一般に常識とされているＶを無添加とすることによ
り、５００℃以上の高温焼戻しにより６３〜６６ＨＲＣ
の高硬さが容易に得られることを特徴とする。その発明
の要旨とするところは、 （１）重量で、Ｃ：０．７０〜１．２０％、Ｓｉ：２．
０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：５．０〜１１．
０％ ＭｏまたはＷのいずれか１種又は２種をＭｏ当量（１／
２Ｗ＋Ｍｏ）で３．０％超〜５．０％とし、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物とからなり、５００℃以上の高温焼
戻しにより６３〜６６ＨＲＣの高硬さが得られることを
特徴とする表面処理に適した冷間工具鋼。
解決するため、冷間工具鋼において、その必須成分とし
て一般に常識とされているＶを無添加とすることによ
り、５００℃以上の高温焼戻しにより６３〜６６ＨＲＣ
の高硬さが容易に得られることを特徴とする。その発明
の要旨とするところは、 （１）重量で、Ｃ：０．７０〜１．２０％、Ｓｉ：２．
０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：５．０〜１１．
０％ ＭｏまたはＷのいずれか１種又は２種をＭｏ当量（１／
２Ｗ＋Ｍｏ）で３．０％超〜５．０％とし、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物とからなり、５００℃以上の高温焼
戻しにより６３〜６６ＨＲＣの高硬さが得られることを
特徴とする表面処理に適した冷間工具鋼。
【０００９】（２）重量で、Ｃ：０．７０〜１．２０
％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：
５．０〜１１．０％ ＭｏまたはＷのいずれか１種又は２種をＭｏ当量（１／
２Ｗ＋Ｍｏ）で３．０％超〜５．０％とし、さらに、Ｃ
ｏ：０．５〜４．０％Ｓ：０．０１〜０．３０％Ｎ：６
０ｐｐｍ以下のいずれか１種又は２種以上とし、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物とからなり、５００℃以上の高
温焼戻しにより６３〜６６ＨＲＣの高硬さが得られるこ
とを特徴とする表面処理に適した冷間工具鋼。 （３）前記（１）又は（２）記載の冷間工具鋼に窒化、
ＰＶＤ、ＴＤ処理およびＣＶＤなどの４００℃以上での
高温表面硬化処理を施したことを特徴とする金型および
工具にある。
％、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：
５．０〜１１．０％ ＭｏまたはＷのいずれか１種又は２種をＭｏ当量（１／
２Ｗ＋Ｍｏ）で３．０％超〜５．０％とし、さらに、Ｃ
ｏ：０．５〜４．０％Ｓ：０．０１〜０．３０％Ｎ：６
０ｐｐｍ以下のいずれか１種又は２種以上とし、残部Ｆ
ｅおよび不可避的不純物とからなり、５００℃以上の高
温焼戻しにより６３〜６６ＨＲＣの高硬さが得られるこ
とを特徴とする表面処理に適した冷間工具鋼。 （３）前記（１）又は（２）記載の冷間工具鋼に窒化、
ＰＶＤ、ＴＤ処理およびＣＶＤなどの４００℃以上での
高温表面硬化処理を施したことを特徴とする金型および
工具にある。
【００１０】以下に、本発明鋼の各化学成分の作用およ
びその限定理由を説明する。Ｃは、焼入焼戻により十分
なマトリックス硬さを与えると共に、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，
Ｎｂなどと結合して炭化物を形成し、高温強度、耐摩耗
性を与える元素である。しかしながら、本発明の場合、
Ｖを無添加とし、Ｍｏ炭化物による二次硬化を基本にす
るため、Ｃを過剰に添加する必要がない上、添加量が多
すぎると凝固時に粗大炭化物が過剰に析出し靱性を阻害
することから、Ｃの上限を１．２０％とした。一方、
０．７０％未満では十分な二次硬化硬さが得られないの
で、その下限を０．７０％とした。
びその限定理由を説明する。Ｃは、焼入焼戻により十分
なマトリックス硬さを与えると共に、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，
Ｎｂなどと結合して炭化物を形成し、高温強度、耐摩耗
性を与える元素である。しかしながら、本発明の場合、
Ｖを無添加とし、Ｍｏ炭化物による二次硬化を基本にす
るため、Ｃを過剰に添加する必要がない上、添加量が多
すぎると凝固時に粗大炭化物が過剰に析出し靱性を阻害
することから、Ｃの上限を１．２０％とした。一方、
０．７０％未満では十分な二次硬化硬さが得られないの
で、その下限を０．７０％とした。
【００１１】Ｓｉは、主に脱酸剤として添加されると共
に、耐酸化性、焼入れ性に有利な元素であると共に焼戻
過程において炭化物の凝集を抑え二次硬化を促進する元
素である。しかし２．０％を超えて添加すると靱性を低
下させるので、その上限を２．０％とした。Ｍｎは、Ｓ
ｉと同様に脱酸剤として添加し、鋼の清浄度を高めると
共に焼入性を高める元素である。しかしながら、１．５
％を超えて添加すると、熱間加工性を阻害する上に靱性
を低下させるので、その上限を１．５％とした。
に、耐酸化性、焼入れ性に有利な元素であると共に焼戻
過程において炭化物の凝集を抑え二次硬化を促進する元
素である。しかし２．０％を超えて添加すると靱性を低
下させるので、その上限を２．０％とした。Ｍｎは、Ｓ
ｉと同様に脱酸剤として添加し、鋼の清浄度を高めると
共に焼入性を高める元素である。しかしながら、１．５
％を超えて添加すると、熱間加工性を阻害する上に靱性
を低下させるので、その上限を１．５％とした。
【００１２】Ｃｒは、焼入性を高めると共に、焼戻軟化
抵抗を高める有効な元素である。この効果を満足するた
めには、少なくとも５．０％以上必要である。従って、
その下限を５．０％とした。一方、Ｃｒは凝固時にＣと
結合して巨大一次炭化物を形成し易く、過剰な添加は靱
性を低下させることから、その上限を１１．０％とし
た。ＭｏおよびＷは、共に微細な炭化物を形成し、二次
硬化に寄与する重要な元素であると共に、耐軟化抵抗性
を改善する元素である。ただし、その効果はＭｏの方が
Ｗよりも２倍強く、同じ効果を得るのに、ＷはＭｏの２
倍必要である。この両元素の効果はＭｏ当量（１／２Ｗ
＋Ｍｏ）で表すことができる。本発明成分径において、
５００℃以上の高温戻しで６３〜６６ＨＲＣの高硬さを
得るためには、Ｍｏ当量で少なくとも３．０％超が必要
である。逆に、Ｍｏ当量の過剰増加は靱性を低下を招く
ため、その上限を５．０％とした。
抵抗を高める有効な元素である。この効果を満足するた
めには、少なくとも５．０％以上必要である。従って、
その下限を５．０％とした。一方、Ｃｒは凝固時にＣと
結合して巨大一次炭化物を形成し易く、過剰な添加は靱
性を低下させることから、その上限を１１．０％とし
た。ＭｏおよびＷは、共に微細な炭化物を形成し、二次
硬化に寄与する重要な元素であると共に、耐軟化抵抗性
を改善する元素である。ただし、その効果はＭｏの方が
Ｗよりも２倍強く、同じ効果を得るのに、ＷはＭｏの２
倍必要である。この両元素の効果はＭｏ当量（１／２Ｗ
＋Ｍｏ）で表すことができる。本発明成分径において、
５００℃以上の高温戻しで６３〜６６ＨＲＣの高硬さを
得るためには、Ｍｏ当量で少なくとも３．０％超が必要
である。逆に、Ｍｏ当量の過剰増加は靱性を低下を招く
ため、その上限を５．０％とした。
【００１３】Ｖは、固溶しにくい炭化物を形成し、耐摩
耗性および耐軟化抵抗性を高める有効な元素であるが、
本発明のように、硬質表面処理を前提とした素材には工
具に必要な耐摩耗性は、この表面処理層で確保できるこ
とから必ずしも必要ではない。また、Ｖは縞状ミクロ偏
析を助長する元素でもあり、靱性や熱処理歪みの観点か
らも好ましくない元素である。さらに、Ｖを無添加とす
ることにより、本来ＶＣとして捕われていたＣを有効に
活用することができ、靱性に有効な合金組成である低Ｃ
化や二次硬化に有効なＭｏまたはＷ炭化物量の増加が計
られるなどのメリットが非常に大きい。従って、本発明
ではＶを添加しないことを大きな特徴としている。
耗性および耐軟化抵抗性を高める有効な元素であるが、
本発明のように、硬質表面処理を前提とした素材には工
具に必要な耐摩耗性は、この表面処理層で確保できるこ
とから必ずしも必要ではない。また、Ｖは縞状ミクロ偏
析を助長する元素でもあり、靱性や熱処理歪みの観点か
らも好ましくない元素である。さらに、Ｖを無添加とす
ることにより、本来ＶＣとして捕われていたＣを有効に
活用することができ、靱性に有効な合金組成である低Ｃ
化や二次硬化に有効なＭｏまたはＷ炭化物量の増加が計
られるなどのメリットが非常に大きい。従って、本発明
ではＶを添加しないことを大きな特徴としている。
【００１４】さらに、本発明鋼には上記した元素に加え
て、Ｃｏ，Ｓ，Ｎを選択的に添加又は規制する。すなわ
ち、Ｃｏは上記成分範囲に対し、より高い硬度を必要と
する場合であり、Ｃｏを添加することにより、基地に固
溶し、焼入温度において溶質元素の固溶を促進するとと
もに、高温焼戻しにおける炭化物の凝集を抑制するた
め、二次硬化の促進に有効な元素である。これにより６
５ＨＲＣ以上の硬さが安定して得られる。この効果を満
足するためには、少なくとも０．５％以上必要である。
しかし、過剰な添加は靱性を低下させることから、その
上限を４．０％とした。
て、Ｃｏ，Ｓ，Ｎを選択的に添加又は規制する。すなわ
ち、Ｃｏは上記成分範囲に対し、より高い硬度を必要と
する場合であり、Ｃｏを添加することにより、基地に固
溶し、焼入温度において溶質元素の固溶を促進するとと
もに、高温焼戻しにおける炭化物の凝集を抑制するた
め、二次硬化の促進に有効な元素である。これにより６
５ＨＲＣ以上の硬さが安定して得られる。この効果を満
足するためには、少なくとも０．５％以上必要である。
しかし、過剰な添加は靱性を低下させることから、その
上限を４．０％とした。
【００１５】Ｓは、その添加量の増加にともない、鋼の
被削性改善効果が増すため、快削性を確保するためには
必要な元素である。この効果を満足するためには、少な
くとも０．０１％以上が必要である。しかし、０．３０
％以上含有すると、強靱性、熱間加工性が劣化するの
で、その上限を０．３０％とした。Ｎは、靱性を重視す
る場合に必要である。しかし、Ｎが６０ｐｐｍを越える
と靱性を大きく低下させるため、本発明鋼では６０ｐｐ
ｍ以下とした。
被削性改善効果が増すため、快削性を確保するためには
必要な元素である。この効果を満足するためには、少な
くとも０．０１％以上が必要である。しかし、０．３０
％以上含有すると、強靱性、熱間加工性が劣化するの
で、その上限を０．３０％とした。Ｎは、靱性を重視す
る場合に必要である。しかし、Ｎが６０ｐｐｍを越える
と靱性を大きく低下させるため、本発明鋼では６０ｐｐ
ｍ以下とした。
【００１６】
（実施例１）本発明鋼の供試材（Ａ）〜（Ｇ）および比
較鋼の供試材（Ｈ）および（Ｉ）を各鋼２００ｋｇを真
空誘導溶解炉にて出鋼した。出鋼した９ヒートの鋼の化
学成分を表１に示す。合計９ヒートの鋼の２００ｋｇ鋼
塊（平均径２５０ｍｍ）を鍛伸して角４５ｍｍとし、角
３５ｍｍ×長さ５０ｍｍの試験片を機械加工により作製
した。この試験片を１０５０℃に３０分保持後、空冷し
て焼入れし、５２５℃で６０分保持後空冷処理を２回行
った後、表面処理を施した。表面処理は、プラズマＣＶ
Ｄにより実施し、処理温度５００℃で３μｍ厚さのＴｉ
ＣＮ層をコーティングした。この表面処理済み試験片の
中心から、縦４×横８×長さ４０ｍｍの抗折試験片を加
工し、常温でロックウエルＣスケールで硬さを測定した
後、抗折力およびたわみ量を測定した。表２に示すよう
に、本発明鋼（Ａ）〜（Ｇ）は、いずれも６３ＨＲＣ以
上の硬さを維持している上、従来の冷間工具鋼（Ｈ）お
よび（Ｉ）よりもはるかに優れた強度を有していること
が判る。特にＮを６０ｐｐｍ以下とした本発明鋼（Ｄ）
〜（Ｇ）は、従来鋼（Ｈ）および（Ｉ）に比べ、より高
い硬さを維持している上、ＳＫＤ１１である従来鋼
（Ｈ）よりも優れた靱性（たわみ量）を有していること
が判る。また、Ｃｏを添加した本発明鋼（Ｂ），（Ｆ）
および（Ｇ）は、より高い硬さが得られ、安定した特性
を得られることが判る。
較鋼の供試材（Ｈ）および（Ｉ）を各鋼２００ｋｇを真
空誘導溶解炉にて出鋼した。出鋼した９ヒートの鋼の化
学成分を表１に示す。合計９ヒートの鋼の２００ｋｇ鋼
塊（平均径２５０ｍｍ）を鍛伸して角４５ｍｍとし、角
３５ｍｍ×長さ５０ｍｍの試験片を機械加工により作製
した。この試験片を１０５０℃に３０分保持後、空冷し
て焼入れし、５２５℃で６０分保持後空冷処理を２回行
った後、表面処理を施した。表面処理は、プラズマＣＶ
Ｄにより実施し、処理温度５００℃で３μｍ厚さのＴｉ
ＣＮ層をコーティングした。この表面処理済み試験片の
中心から、縦４×横８×長さ４０ｍｍの抗折試験片を加
工し、常温でロックウエルＣスケールで硬さを測定した
後、抗折力およびたわみ量を測定した。表２に示すよう
に、本発明鋼（Ａ）〜（Ｇ）は、いずれも６３ＨＲＣ以
上の硬さを維持している上、従来の冷間工具鋼（Ｈ）お
よび（Ｉ）よりもはるかに優れた強度を有していること
が判る。特にＮを６０ｐｐｍ以下とした本発明鋼（Ｄ）
〜（Ｇ）は、従来鋼（Ｈ）および（Ｉ）に比べ、より高
い硬さを維持している上、ＳＫＤ１１である従来鋼
（Ｈ）よりも優れた靱性（たわみ量）を有していること
が判る。また、Ｃｏを添加した本発明鋼（Ｂ），（Ｆ）
および（Ｇ）は、より高い硬さが得られ、安定した特性
を得られることが判る。
【００１７】さらに、表１に示した本発明鋼および比較
鋼を出鋼し、鍛伸後焼きなましを施し、切削試験を行っ
た。切削試験は、ＮＣフライスでφ１２のエンドミルを
用いて、軸１５ｍｍ×半径１．２ｍｍの切込みをし、回
転速度９００ｒｐｍ、送り速度３４ｍ／分にて５ｍ加工
後のエンドミル摩耗量を測定した。表２に示すように、
Ｓを含まない本発明鋼（Ａ），（Ｂ），（Ｄ）および
（Ｆ）は、従来鋼（Ｈ）および（Ｉ）と同程度のエンド
ミル摩耗を示したが、Ｓを添加した本発明鋼（Ｃ），
（Ｅ）および（Ｇ）は、強度および靱性を殆ど低下させ
ずに、被削性の改善が図られていることが判る。特に、
Ｃｏ，Ｓを添加し、Ｎを６０ｐｐｍ以下とした本発明鋼
（Ｇ）は、被削性に優れ、かつ優れた強度と靱性のバラ
ンスを有していることが判る。
鋼を出鋼し、鍛伸後焼きなましを施し、切削試験を行っ
た。切削試験は、ＮＣフライスでφ１２のエンドミルを
用いて、軸１５ｍｍ×半径１．２ｍｍの切込みをし、回
転速度９００ｒｐｍ、送り速度３４ｍ／分にて５ｍ加工
後のエンドミル摩耗量を測定した。表２に示すように、
Ｓを含まない本発明鋼（Ａ），（Ｂ），（Ｄ）および
（Ｆ）は、従来鋼（Ｈ）および（Ｉ）と同程度のエンド
ミル摩耗を示したが、Ｓを添加した本発明鋼（Ｃ），
（Ｅ）および（Ｇ）は、強度および靱性を殆ど低下させ
ずに、被削性の改善が図られていることが判る。特に、
Ｃｏ，Ｓを添加し、Ｎを６０ｐｐｍ以下とした本発明鋼
（Ｇ）は、被削性に優れ、かつ優れた強度と靱性のバラ
ンスを有していることが判る。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】（実施例２）表１に示した本発明鋼（Ｇ）
で冷間鍛造用ダイを作製し、１０５０℃焼入れ、５２５
℃焼戻し処理後、厚さ２．４μｍのＴｉＣＮコーティン
グを５００℃のプラズマＰＶＤにより実施した。この金
型を用いて、実機により鍛造テストを行った。被加工材
は４ｍｍ厚さのＳＣＭ４２０であった。従来鋼である同
表面処理を行ったＳＫＤ１１製金型は割れにより寿命と
なり、その平均寿命は約４６６０ショットであった。こ
れに対し、本発明鋼（Ｇ）で作製した金型の寿命数は１
５５４３ショットであり、従来金型の凡そ３．３倍の高
寿命が得られた。その際の金型廃却要因は焼き付きおよ
び欠けであったことから、従来材では母材の硬さ不足に
よる早期コーティング層の剥離とそこを起点とした靱性
不足による割れが容易に生じたのに対し、本発明鋼では
母材硬さが十分硬く、コーティング層が剥離せずに、摩
耗のみが進行し高寿命となったと推定される。
で冷間鍛造用ダイを作製し、１０５０℃焼入れ、５２５
℃焼戻し処理後、厚さ２．４μｍのＴｉＣＮコーティン
グを５００℃のプラズマＰＶＤにより実施した。この金
型を用いて、実機により鍛造テストを行った。被加工材
は４ｍｍ厚さのＳＣＭ４２０であった。従来鋼である同
表面処理を行ったＳＫＤ１１製金型は割れにより寿命と
なり、その平均寿命は約４６６０ショットであった。こ
れに対し、本発明鋼（Ｇ）で作製した金型の寿命数は１
５５４３ショットであり、従来金型の凡そ３．３倍の高
寿命が得られた。その際の金型廃却要因は焼き付きおよ
び欠けであったことから、従来材では母材の硬さ不足に
よる早期コーティング層の剥離とそこを起点とした靱性
不足による割れが容易に生じたのに対し、本発明鋼では
母材硬さが十分硬く、コーティング層が剥離せずに、摩
耗のみが進行し高寿命となったと推定される。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明鋼は冷間工
具鋼においてＶ無添加の成分系でＣおよびＭｏ当量を最
適にバランスさせることにより、特に高温表面処理後も
高い硬さと靱性を有しており、冷間で使用する金型用工
具鋼として従来のものに比べて経済的で極めて優れたも
のとなっている。
具鋼においてＶ無添加の成分系でＣおよびＭｏ当量を最
適にバランスさせることにより、特に高温表面処理後も
高い硬さと靱性を有しており、冷間で使用する金型用工
具鋼として従来のものに比べて経済的で極めて優れたも
のとなっている。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量で、 Ｃ：０．７０〜１．２０％、 Ｓｉ：２．０％以下、 Ｍｎ：１．５％以下、 Ｃｒ：５．０〜１１．０％ ＭｏまたはＷのいずれか１種又は２種をＭｏ当量（１／
２Ｗ＋Ｍｏ）で３．０％超〜５．０％とし、残部Ｆｅお
よび不可避的不純物とからなり、５００℃以上の高温焼
戻しにより６３〜６６ＨＲＣの高硬さが得られることを
特徴とする表面処理に適した冷間工具鋼。 - 【請求項２】 重量で、 Ｃ：０．７０〜１．２０％、 Ｓｉ：２．０％以下、 Ｍｎ：１．５％以下、 Ｃｒ：５．０〜１１．０％ ＭｏまたはＷのいずれか１種又は２種をＭｏ当量（１／
２Ｗ＋Ｍｏ）で３．０％超〜５．０％とし、さらに、 Ｃｏ：０．５〜４．０％ Ｓ：０．０１〜０．３０％ Ｎ：６０ｐｐｍ以下 のいずれか１種又は２種以上とし、残部Ｆｅおよび不可
避的不純物とからなり、５００℃以上の高温焼戻しによ
り６３〜６６ＨＲＣの高硬さが得られることを特徴とす
る表面処理に適した冷間工具鋼。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の冷間工具鋼に窒
化、ＰＶＤ、ＴＤ処理およびＣＶＤなどの４００℃以上
での高温表面硬化処理を施したことを特徴とする金型お
よび工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22203696A JP3616204B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-08-23 | 表面処理に適した冷間工具鋼及びその金型並びに工具 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-73716 | 1996-03-28 | ||
| JP7371696 | 1996-03-28 | ||
| JP22203696A JP3616204B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-08-23 | 表面処理に適した冷間工具鋼及びその金型並びに工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09316601A true JPH09316601A (ja) | 1997-12-09 |
| JP3616204B2 JP3616204B2 (ja) | 2005-02-02 |
Family
ID=26414863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22203696A Expired - Fee Related JP3616204B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-08-23 | 表面処理に適した冷間工具鋼及びその金型並びに工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3616204B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006241496A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Jtekt Corp | 被覆部材の製造方法 |
| US7334943B2 (en) | 2003-02-28 | 2008-02-26 | Ntn Corporation | Differential support structure, differential's component, method of manufacturing differential support structure, and method of manufacturing differential's component |
| US7438477B2 (en) | 2001-11-29 | 2008-10-21 | Ntn Corporation | Bearing part, heat treatment method thereof, and rolling bearing |
| US7490583B2 (en) | 2002-10-17 | 2009-02-17 | Ntn Corporation | Full-type rolling bearing and roller cam follower for engine |
| WO2009093527A1 (ja) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Hitachi Metals, Ltd. | 表面被覆処理用合金及び摺動部材 |
| US7594762B2 (en) | 2004-01-09 | 2009-09-29 | Ntn Corporation | Thrust needle roller bearing, support structure receiving thrust load of compressor for car air-conditioner, support structure receiving thrust load of automatic transmission, support structure for continuously variable transmission, and support structure receivin |
| US7641742B2 (en) | 2004-01-15 | 2010-01-05 | Ntn Corporation | Rolling bearing and heat treatment method for steel |
| JP2011026693A (ja) * | 2009-07-03 | 2011-02-10 | Hitachi Metals Ltd | 軟化抵抗に優れた高硬度鋼 |
| WO2023157965A1 (ja) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | 株式会社プロテリアル | Ｆｅ基合金、合金部材、製造物及び合金部材の製造方法 |
| WO2024070987A1 (ja) * | 2022-09-26 | 2024-04-04 | 株式会社プロテリアル | Ｆｅ基合金、合金部材、製造物及び合金部材の製造方法 |
-
1996
- 1996-08-23 JP JP22203696A patent/JP3616204B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7438477B2 (en) | 2001-11-29 | 2008-10-21 | Ntn Corporation | Bearing part, heat treatment method thereof, and rolling bearing |
| US7490583B2 (en) | 2002-10-17 | 2009-02-17 | Ntn Corporation | Full-type rolling bearing and roller cam follower for engine |
| US7334943B2 (en) | 2003-02-28 | 2008-02-26 | Ntn Corporation | Differential support structure, differential's component, method of manufacturing differential support structure, and method of manufacturing differential's component |
| US7594762B2 (en) | 2004-01-09 | 2009-09-29 | Ntn Corporation | Thrust needle roller bearing, support structure receiving thrust load of compressor for car air-conditioner, support structure receiving thrust load of automatic transmission, support structure for continuously variable transmission, and support structure receivin |
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| JP2006241496A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Jtekt Corp | 被覆部材の製造方法 |
| WO2009093527A1 (ja) * | 2008-01-21 | 2009-07-30 | Hitachi Metals, Ltd. | 表面被覆処理用合金及び摺動部材 |
| US8409712B2 (en) | 2008-01-21 | 2013-04-02 | Hitachi Metals Ltd. | Alloy to be surface-coated and sliding members |
| JP5316425B2 (ja) * | 2008-01-21 | 2013-10-16 | 日立金属株式会社 | 表面被覆処理用合金及び摺動部材 |
| JP2011026693A (ja) * | 2009-07-03 | 2011-02-10 | Hitachi Metals Ltd | 軟化抵抗に優れた高硬度鋼 |
| WO2023157965A1 (ja) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | 株式会社プロテリアル | Ｆｅ基合金、合金部材、製造物及び合金部材の製造方法 |
| JPWO2023157965A1 (ja) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | ||
| WO2024070987A1 (ja) * | 2022-09-26 | 2024-04-04 | 株式会社プロテリアル | Ｆｅ基合金、合金部材、製造物及び合金部材の製造方法 |
| JPWO2024070987A1 (ja) * | 2022-09-26 | 2024-04-04 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3616204B2 (ja) | 2005-02-02 |
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