JPH11131182A - フレームハード用冷間工具鋼 - Google Patents
フレームハード用冷間工具鋼Info
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- JPH11131182A JPH11131182A JP31462597A JP31462597A JPH11131182A JP H11131182 A JPH11131182 A JP H11131182A JP 31462597 A JP31462597 A JP 31462597A JP 31462597 A JP31462597 A JP 31462597A JP H11131182 A JPH11131182 A JP H11131182A
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- Japan
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- hardness
- tool steel
- frame
- cold tool
- hardening
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 仕上げの加工を実施した後にフレームハード
しても、金型に歪み、塑性変形などが発生しないフレー
ムハード用冷間工具鋼を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．５〜２．０％、Ｓ
ｉ：≦３．０％、Ｍｎ：≦３．０％、Ｃｒ：１．５〜１
５．０％、Ｖ：０．２〜５．０％を含有し、残部実質的
にＦｅである材料に熱処理を施して硬さをＨＲＣ３５〜
５８にしたことを特徴とするフレームハード用冷間工具
鋼。
しても、金型に歪み、塑性変形などが発生しないフレー
ムハード用冷間工具鋼を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．５〜２．０％、Ｓ
ｉ：≦３．０％、Ｍｎ：≦３．０％、Ｃｒ：１．５〜１
５．０％、Ｖ：０．２〜５．０％を含有し、残部実質的
にＦｅである材料に熱処理を施して硬さをＨＲＣ３５〜
５８にしたことを特徴とするフレームハード用冷間工具
鋼。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フレームハード用
冷間工具鋼、詳細には前もって熱処理を施してＨＲＣ３
５〜５８の硬さにしたフレームハード用冷間工具鋼に関
する。
冷間工具鋼、詳細には前もって熱処理を施してＨＲＣ３
５〜５８の硬さにしたフレームハード用冷間工具鋼に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フレームハード用鋼は、焼きなま
し状態で冷間加工用の抜き型、絞り型、曲げ型に仕上げ
加工し、表面にフレームハードを施して硬化させて使用
していた。しかし、このフレームハードを施して硬化し
た金型には、次のような問題点があった。すなわち、抜
き型では仕上げ加工をした後フレームハードすると面に
歪みを生じ、抜き型の型とパンチのクリアランスが均一
にならず、高精度の製品を製造することが困難な場合が
あった。また絞り型などでは型表面に局部的に負荷がか
かり、型内面などが塑性変形して精度の高い製品を得る
ことができないなどの問題点があった。そこで、高精度
の製品は、焼きなまし状態の冷間工具鋼を機械加工によ
り粗加工した後焼入れ焼戻しをし、その後放電加工によ
って仕上加工をして製造していた。しかし、この方法は
仕上加工をする必要があり、また硬いためにこの仕上加
工を放電加工でしなければならないという問題点があっ
た。
し状態で冷間加工用の抜き型、絞り型、曲げ型に仕上げ
加工し、表面にフレームハードを施して硬化させて使用
していた。しかし、このフレームハードを施して硬化し
た金型には、次のような問題点があった。すなわち、抜
き型では仕上げ加工をした後フレームハードすると面に
歪みを生じ、抜き型の型とパンチのクリアランスが均一
にならず、高精度の製品を製造することが困難な場合が
あった。また絞り型などでは型表面に局部的に負荷がか
かり、型内面などが塑性変形して精度の高い製品を得る
ことができないなどの問題点があった。そこで、高精度
の製品は、焼きなまし状態の冷間工具鋼を機械加工によ
り粗加工した後焼入れ焼戻しをし、その後放電加工によ
って仕上加工をして製造していた。しかし、この方法は
仕上加工をする必要があり、また硬いためにこの仕上加
工を放電加工でしなければならないという問題点があっ
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、機械加工に
よって仕上げ加工をした後フレームハードしても、金型
に歪み、塑性変形などが発生しないフレームハード用冷
間工具鋼を提供することを課題とするものである。
よって仕上げ加工をした後フレームハードしても、金型
に歪み、塑性変形などが発生しないフレームハード用冷
間工具鋼を提供することを課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者達は、仕上げ加工を施した後フレームハー
ドしても、金型に歪み、塑性変形などが発生しないフレ
ームハード用冷間工具鋼について研究していたところ、
低い温度でも焼入れをすることができる鋼を前もって熱
処理により機械加工ができる範囲まで硬度を高くしてお
き、機械加工によって金型などに仕上げた後フレームハ
ードすれば、フレームハード時に歪および塑性変形が発
生するような多量の熱量を与えなくても所望の硬度の製
品を製造することができるとの知見を得て本発明をなし
たものである。
め、本発明者達は、仕上げ加工を施した後フレームハー
ドしても、金型に歪み、塑性変形などが発生しないフレ
ームハード用冷間工具鋼について研究していたところ、
低い温度でも焼入れをすることができる鋼を前もって熱
処理により機械加工ができる範囲まで硬度を高くしてお
き、機械加工によって金型などに仕上げた後フレームハ
ードすれば、フレームハード時に歪および塑性変形が発
生するような多量の熱量を与えなくても所望の硬度の製
品を製造することができるとの知見を得て本発明をなし
たものである。
【０００５】すなわち、本発明のフレームハード用冷間
工具鋼においては、Ｃ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：≦
３．０％、Ｍｎ：≦３．０％、Ｃｒ：１．５〜１５．０
％以下、Ｖ：０．２〜５．０％以下を含有し、残部実質
的にＦｅである材料に焼入れ焼戻しなどの熱処理を施し
て硬さＨＲＣ３５〜５８にしたことでる。また、本発明
のフレームハード用冷間工具鋼においては、Ｃ：０．５
〜２．０％、Ｓｉ：≦３．０％、Ｍｎ：≦３．０％、Ｃ
ｒ：１．５〜１５．０％以下、Ｖ：０．２〜５．０％以
下、および２Ｍｏ＋Ｗ：０．１〜８．０％、Ｎｂ：０．
０２〜２．０％、Ｔａ：０．０２〜２．０％の１種また
は２種以上を含有し、さらに必要に応じてＳ：０．０５
〜０．４％、Ｃａ：０．０００２〜０．０５％、Ｔｅ：
０．０００２〜０．０５％の１種または２種以上を含有
し、残部実質的にＦｅである材料に焼入れ焼戻しなどの
熱処理を施して硬さＨＲＣ３５〜５８にしたことでる。
工具鋼においては、Ｃ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：≦
３．０％、Ｍｎ：≦３．０％、Ｃｒ：１．５〜１５．０
％以下、Ｖ：０．２〜５．０％以下を含有し、残部実質
的にＦｅである材料に焼入れ焼戻しなどの熱処理を施し
て硬さＨＲＣ３５〜５８にしたことでる。また、本発明
のフレームハード用冷間工具鋼においては、Ｃ：０．５
〜２．０％、Ｓｉ：≦３．０％、Ｍｎ：≦３．０％、Ｃ
ｒ：１．５〜１５．０％以下、Ｖ：０．２〜５．０％以
下、および２Ｍｏ＋Ｗ：０．１〜８．０％、Ｎｂ：０．
０２〜２．０％、Ｔａ：０．０２〜２．０％の１種また
は２種以上を含有し、さらに必要に応じてＳ：０．０５
〜０．４％、Ｃａ：０．０００２〜０．０５％、Ｔｅ：
０．０００２〜０．０５％の１種または２種以上を含有
し、残部実質的にＦｅである材料に焼入れ焼戻しなどの
熱処理を施して硬さＨＲＣ３５〜５８にしたことでる。
【０００６】
【作用】次に本発明のフレームハード用冷間工具鋼の成
分組成および硬さを上記のように限定した理由を説明す
る。 Ｃ：０．５〜２．０％ Ｃは、焼入れ状態の硬さ、特にフレームハード後の硬さ
を確保するために必要な元素で、０．５％より少ないと
この効果を得ることができず、２．０％を超えると一次
炭化物量が多くなりすぎるとともに、残留オーステナイ
ト量を増加させるので、その含有範囲を０．５〜２．０
％とする。 Ｓｉ：３．０％以下 Ｓｉは、脱酸剤として有用であり、またパーライト、ベ
ーナイト焼入れ性を向上させる元素であるが、３．０％
を超えると靭性が低下するので、その含有量を３．０％
以下とする。
分組成および硬さを上記のように限定した理由を説明す
る。 Ｃ：０．５〜２．０％ Ｃは、焼入れ状態の硬さ、特にフレームハード後の硬さ
を確保するために必要な元素で、０．５％より少ないと
この効果を得ることができず、２．０％を超えると一次
炭化物量が多くなりすぎるとともに、残留オーステナイ
ト量を増加させるので、その含有範囲を０．５〜２．０
％とする。 Ｓｉ：３．０％以下 Ｓｉは、脱酸剤として有用であり、またパーライト、ベ
ーナイト焼入れ性を向上させる元素であるが、３．０％
を超えると靭性が低下するので、その含有量を３．０％
以下とする。
【０００７】Ｍｎ：３．０％以下 Ｍｎは、Ｓｉと同様に脱酸剤として有用であり、またパ
ーライト、ベーナイト焼入れ性を向上させる元素である
が、３．０％を超えると靭性が低下するので、その含有
量を３．０％以下とする。 Ｃｒ：１．５〜１５．０％ Ｃｒは、焼入れ性および高温焼戻し硬さを向上させるた
めに含有させる元素で、１．５％より少ないとこの効果
を得ることができず、１５．０％を超えると多量の難固
溶炭化物が生成し、多量であるためにフレームハードを
実施しても固溶させることができないので、その含有範
囲を１．５〜１５．０％とする。
ーライト、ベーナイト焼入れ性を向上させる元素である
が、３．０％を超えると靭性が低下するので、その含有
量を３．０％以下とする。 Ｃｒ：１．５〜１５．０％ Ｃｒは、焼入れ性および高温焼戻し硬さを向上させるた
めに含有させる元素で、１．５％より少ないとこの効果
を得ることができず、１５．０％を超えると多量の難固
溶炭化物が生成し、多量であるためにフレームハードを
実施しても固溶させることができないので、その含有範
囲を１．５〜１５．０％とする。
【０００８】Ｖ：０．２〜５．０％ Ｖは、高温焼戻し硬さを向上し、結晶粒の粗大化を防止
させるために含有させせる元素で、０．２％より少ない
とこの効果を得ることができず、５．０％を超えると難
固溶炭化物を形成して固溶温度を上昇させるとともに、
靭性を低下するので、その含有範囲を ０．２〜５．０
％とする。 ２Ｍｏ＋Ｗ：０．１〜８．０％ ＭｏおよびＷは、ベーナイト焼入れ性、高温焼戻し硬さ
を高めるとともに、フレームハード層の靭性を向上させ
る元素で、０．１％より少ないとこの効果を得ることが
できず、８．０％を超えると多量の難固溶炭化物を形成
し、フレームハード硬さを高めることが困難であるの
で、その含有範囲を０．１〜８．０％とする。 Ｎｂ、Ｔａ：０．０２〜２．０％ ＮｂおよびＴａは、結晶粒の成長を抑制するために含有
せさる元素で、０．０２％より少ないと成長抑制効果が
なく、２．０％を超えると難固溶炭化物を増大させてフ
レームハード硬さを低下するので、その含有範囲を０．
０２〜２．０％とする。
させるために含有させせる元素で、０．２％より少ない
とこの効果を得ることができず、５．０％を超えると難
固溶炭化物を形成して固溶温度を上昇させるとともに、
靭性を低下するので、その含有範囲を ０．２〜５．０
％とする。 ２Ｍｏ＋Ｗ：０．１〜８．０％ ＭｏおよびＷは、ベーナイト焼入れ性、高温焼戻し硬さ
を高めるとともに、フレームハード層の靭性を向上させ
る元素で、０．１％より少ないとこの効果を得ることが
できず、８．０％を超えると多量の難固溶炭化物を形成
し、フレームハード硬さを高めることが困難であるの
で、その含有範囲を０．１〜８．０％とする。 Ｎｂ、Ｔａ：０．０２〜２．０％ ＮｂおよびＴａは、結晶粒の成長を抑制するために含有
せさる元素で、０．０２％より少ないと成長抑制効果が
なく、２．０％を超えると難固溶炭化物を増大させてフ
レームハード硬さを低下するので、その含有範囲を０．
０２〜２．０％とする。
【０００９】Ｓ：０．０５〜０．４０％ Ｓは、被削性を向上させるために含有させる元素で、
０．０５％より少ないと被削性が改善されず、０．４％
を超えると靭性、硬さおよび熱間加工性が低下するの
で、その含有範囲を０．０５〜０．４０％とする。 Ｃａ：０．０００２〜０．０５％ Ｃａは、ＭｎＳに固溶してＭｎＳの形態を変化させ、靭
性の劣化を抑制し、高硬度状態での被削性を向上させる
ために含有させる元素で、０．０００２％より少ないと
これらの効果がなく、０．０５％を超えると靭性が低下
するので、その含有範囲を０．０００２〜０．０５％と
する。 Ｔｅ：０．００５〜０．０５％ Ｔｅは、ＭｎＳの形態を変化させ、靭性の劣化を抑制す
るとともに被削性を向上させるために含有させる元素
で、０．００５％より少ないとこれらの効果がなく、
０．０５％を超えると靭性および熱間加工性が低下する
ので、その含有範囲を０．０５〜０．０５％とする。
０．０５％より少ないと被削性が改善されず、０．４％
を超えると靭性、硬さおよび熱間加工性が低下するの
で、その含有範囲を０．０５〜０．４０％とする。 Ｃａ：０．０００２〜０．０５％ Ｃａは、ＭｎＳに固溶してＭｎＳの形態を変化させ、靭
性の劣化を抑制し、高硬度状態での被削性を向上させる
ために含有させる元素で、０．０００２％より少ないと
これらの効果がなく、０．０５％を超えると靭性が低下
するので、その含有範囲を０．０００２〜０．０５％と
する。 Ｔｅ：０．００５〜０．０５％ Ｔｅは、ＭｎＳの形態を変化させ、靭性の劣化を抑制す
るとともに被削性を向上させるために含有させる元素
で、０．００５％より少ないとこれらの効果がなく、
０．０５％を超えると靭性および熱間加工性が低下する
ので、その含有範囲を０．０５〜０．０５％とする。
【００１０】また、本発明のフレームハード用冷間工具
鋼は熱処理を施して硬さをＨＲＣ３５〜５８にしている
が、硬さの下限をＨＲＣ３５にしたのは、硬さがＨＲＣ
３５より低いものをフレームハードで金型などの製品に
必要な硬さであるＨＲＣ６０前後にするには、フレーム
ハード時に金型などの製品に大きな歪および塑性変形が
発生するような多量の熱量を与えなければならないから
である。また上限をＨＲＣ５８にしたのは、ＨＲＣ５８
より高いと金型などの製品にするための機械加工が困難
であるからである。
鋼は熱処理を施して硬さをＨＲＣ３５〜５８にしている
が、硬さの下限をＨＲＣ３５にしたのは、硬さがＨＲＣ
３５より低いものをフレームハードで金型などの製品に
必要な硬さであるＨＲＣ６０前後にするには、フレーム
ハード時に金型などの製品に大きな歪および塑性変形が
発生するような多量の熱量を与えなければならないから
である。また上限をＨＲＣ５８にしたのは、ＨＲＣ５８
より高いと金型などの製品にするための機械加工が困難
であるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例によって説
明する。
明する。
【実施例】下記表１に示した成分組成の本発明の実施例
鋼および比較例鋼を通常の溶製法によって製造した。こ
れらの実施例鋼および比較例鋼を下記表２に示した条件
で熱処理し、これらの熱処理したものから切り出して硬
さ試験および切削試験のための試験片を作成した。これ
らの試験片を用いて測定した硬さおよび超硬工具で切削
できた長さを下記表３のＦＨ前硬さおよび超硬工具切削
長さの欄に示した。
鋼および比較例鋼を通常の溶製法によって製造した。こ
れらの実施例鋼および比較例鋼を下記表２に示した条件
で熱処理し、これらの熱処理したものから切り出して硬
さ試験および切削試験のための試験片を作成した。これ
らの試験片を用いて測定した硬さおよび超硬工具で切削
できた長さを下記表３のＦＨ前硬さおよび超硬工具切削
長さの欄に示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】さらに、上記実施例鋼および比較例鋼から
厚さ５０mm×長さ２００mm×幅１８０mmの寸法のものを
切り出し、上記表２に示した条件で熱処理を施した後、
中央部にワイヤカットで直径１５０mmの穴を明けて試験
片とした。これらの試験片を３００℃に予熱した後、酸
素圧力１．０kgf/cm2 、アセチレン圧力０．１７kgf/cm
2 のガス圧で該直径１５０mmの穴の円周端部を約５０ｍ
ｍ／分、一箇所約１０秒の速度で加熱してフレームハー
ド（ＦＨ）し、このフレームハードの前後の直径の変化
および加熱部の硬さを測定してその結果を表３のＦＨ表
面硬さおよびＦＨ前後の寸法変化の欄に示した。また、
別に準備した焼戻し硬さＨＲＣ６５のＪＩＳ−ＳＫＨ５
１製の外径１５０mmのパンチを用い、上記試験片をダイ
にして１mmの亜鉛めっき鋼板を打ち抜き、１０，０００
個打ち抜き後の打ち抜き品の最大バリ高さを測定してそ
の結果を表３に示した。
厚さ５０mm×長さ２００mm×幅１８０mmの寸法のものを
切り出し、上記表２に示した条件で熱処理を施した後、
中央部にワイヤカットで直径１５０mmの穴を明けて試験
片とした。これらの試験片を３００℃に予熱した後、酸
素圧力１．０kgf/cm2 、アセチレン圧力０．１７kgf/cm
2 のガス圧で該直径１５０mmの穴の円周端部を約５０ｍ
ｍ／分、一箇所約１０秒の速度で加熱してフレームハー
ド（ＦＨ）し、このフレームハードの前後の直径の変化
および加熱部の硬さを測定してその結果を表３のＦＨ表
面硬さおよびＦＨ前後の寸法変化の欄に示した。また、
別に準備した焼戻し硬さＨＲＣ６５のＪＩＳ−ＳＫＨ５
１製の外径１５０mmのパンチを用い、上記試験片をダイ
にして１mmの亜鉛めっき鋼板を打ち抜き、１０，０００
個打ち抜き後の打ち抜き品の最大バリ高さを測定してそ
の結果を表３に示した。
【００１５】
【表３】
【００１６】これらの結果より、本発明のフレームハー
ド用冷間工具鋼は、いずれのものもそのＦＨ前後の寸法
変化が比較例のものより小さく、一例を除くとほぼ半分
以下である。またいずれのものもその打ち抜きバリ高さ
（上記試験片のダイの穴の摩耗の指標となる）が比較例
のものの約２．３の１以下であり、低いものは９分の１
である。
ド用冷間工具鋼は、いずれのものもそのＦＨ前後の寸法
変化が比較例のものより小さく、一例を除くとほぼ半分
以下である。またいずれのものもその打ち抜きバリ高さ
（上記試験片のダイの穴の摩耗の指標となる）が比較例
のものの約２．３の１以下であり、低いものは９分の１
である。
【００１７】
【発明の効果】本発明のフレームハード用冷間工具鋼
は、上記構成にしたことにより、次のような優れた効果
を奏する。 （１）本発明のフレームハード用冷間工具鋼を用いて冷
間加工用の抜き型、絞り型、曲げ型などの製品を製造す
ると、ＦＨ前後の寸法変化が小さいので、精度の高い製
品を得ることができる。 （２）フレームハード用冷間工具鋼を用いても精度の高
い冷間加工用の金型などの製品が得られるので、上記従
来の高精度の製品を製造する場合に行っていた焼入れ焼
戻し後の仕上加工を省略することができる。
は、上記構成にしたことにより、次のような優れた効果
を奏する。 （１）本発明のフレームハード用冷間工具鋼を用いて冷
間加工用の抜き型、絞り型、曲げ型などの製品を製造す
ると、ＦＨ前後の寸法変化が小さいので、精度の高い製
品を得ることができる。 （２）フレームハード用冷間工具鋼を用いても精度の高
い冷間加工用の金型などの製品が得られるので、上記従
来の高精度の製品を製造する場合に行っていた焼入れ焼
戻し後の仕上加工を省略することができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 重量％で（以下同じ）、Ｃ：０．５〜
２．０％、Ｓｉ：≦３．０％、Ｍｎ：≦３．０％、Ｃ
ｒ：１．５〜１５．０％、Ｖ：０．２〜５．０％を含有
し、残部実質的にＦｅである材料に熱処理を施して硬さ
をＨＲＣ３５〜５８にしたことを特徴とするフレームハ
ード用冷間工具鋼。 - 【請求項２】 Ｃ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：≦３．０
％、Ｍｎ：≦３．０％、Ｃｒ：１．５〜１５．０％、
Ｖ：０．２〜５．０％、および２Ｍｏ＋Ｗ：０．１〜
８．０％、Ｎｂ：０．０２〜２．０％、Ｔａ：０．０２
〜２．０％の１種または２種以上を含有し、残部実質的
にＦｅである材料に熱処理を施して硬さをＨＲＣ３５〜
５８にしたことを特徴とするフレームハード用冷間工具
鋼。 - 【請求項３】 Ｃ：０．５〜２．０％、Ｓｉ：≦３．０
％、Ｍｎ：≦３．０％、Ｃｒ：１．５〜１５．０％、
Ｖ：０．２〜５．０％、および２Ｍｏ＋Ｗ：０．１〜
８．０％、Ｎｂ：０．０２〜２．０％、Ｔａ：０．０２
〜２．０％の１種または２種以上を含有し、さらにＳ：
０．０５〜０．４％、Ｃａ：０．０００２〜０．０５
％、Ｔｅ：０．０００２〜０．０５％の１種または２種
以上を含有し、残部実質的にＦｅである材料に熱処理を
施して硬さをＨＲＣ３５〜５８にしたことを特徴とする
フレームハード用冷間工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31462597A JPH11131182A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | フレームハード用冷間工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31462597A JPH11131182A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | フレームハード用冷間工具鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11131182A true JPH11131182A (ja) | 1999-05-18 |
Family
ID=18055570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31462597A Pending JPH11131182A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | フレームハード用冷間工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11131182A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2154260A1 (en) | 2008-07-23 | 2010-02-17 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Free-cutting alloy tool steel |
| US8286455B2 (en) | 2006-03-08 | 2012-10-16 | Osaka University | Transformable metal surface hardening method |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP31462597A patent/JPH11131182A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8286455B2 (en) | 2006-03-08 | 2012-10-16 | Osaka University | Transformable metal surface hardening method |
| EP2154260A1 (en) | 2008-07-23 | 2010-02-17 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Free-cutting alloy tool steel |
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