JPS5980754A - 耐肌荒性冷間金型用鋼 - Google Patents

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】 た冷間金型用鋼に関するものである。冷間プレスや冷間
鍛造に用いられる金型の王たる寿命要因は摩耗によるも
のであり、金型は一般には寿命限界に至るまで、摩耗し
た金型を修正しては作業を続け、摩耗か限界に１したと
きその金型は廃却される。

そして、この金型の摩耗限界は製品の寸法公差や形状１
表面肌の取り決めｔこより決まり、製品の寸法公差が大
きかったり、形状や表面肌の精度がゆるいとぎには、製
品の仕上り状態や、金型の表面の荒れをあまり考慮する
必要がなく、金型の寿命を重視すればよかった。

すなわち、靭性、耐摩耗性、熱疲労性の潰れた金型が必
要であった。

しかし、冷間プレスや冷間鍛造により１寸法精度よく、
しかも表面肌の良好な製品と、装飾品を製置する時にお
いては、金型の寿命は、靭性、耐摩耗性、熱疲労性だけ
では決まらず、製品の仕上り状態ンこより大きく左右さ
れる５゜ よって、このような金型には上記特性の他ｔこ耐肌荒性
、耐焼付性が重要な特性となる。

しかしなから、従来の５ＫＳ８や５ＫＤ１１などの冷間
金型用ｗ４においては、金型の寿命を左右する耐摩耗性
、靭性などについては種々研究され、これらについては
優れた金型用鋼か開発されているが、成形された製品肌
についてはあまり見向きされていなかった。しかし、こ
れらの金型用鋼は、金型か摩耗する過程で、その表面が
均−ｔこ摩耗せず、金型表面ｔこ微視的な凹凸が生じる
ことｔこより製品肌が荒れるとともｅこ金型に焼付きが
発生するという問題が生じていた。本発明は従来鋼の上
記欠点に鑑みてなしたもので、耐摩耗性５ｗＪ性、ｌｌ
１ｔ疲労性などの特性を劣化させずに、優れた耐肌荒性
、耐焼付性および被剛性を有する冷間プレスや冷間鍛造
型用鋼を提供するものである。

本発明者等は冷間プレスや冷間鍛造により成形された製
品の肌荒れ、２よび金型への焼付き現象について詳細に
一亘、研究した結果、金型の辛耗響 形態か影鷲していることをつきとめた。

すなわち、従来の金型用鋼のうち、耐摩耗性の優れてい
るものは、硬質で、かつ大ぎな炭化物が存在するため、
金型か摩耗する過程で該炭化物より先に軟かい素地が摩
耗し、炭化物が素地から突出した表面状態になる。これ
をミクロ的に観察すれば、この金型は数十ミクロンの凹
凸を有する荒れた表面肌になりており、これが製品の肌
荒れ。

そして光沢を失う原因となっていることを究明した。

また、その表面に数十ミクロンの凹凸を有する荒れた金
型を使用した場合、この凹凸が焼付き防止のために被覆
した潤滑被膜を分断し、これが金型への焼付きの原因と
なっていることを究明した。

この焼付き現象は焼付き易いステンレス鋼の冷間プレス
や冷間鍛造の場合、著しいものである。

本発明はこのような金型の微視的な肌荒れが製品肌不良
や作業中の焼付き原因となっていることをつきとめると
同時１こ金型の微視的な肌焼れは金型材料中の炭化物に
起因することをつきとめることにより、優れた耐肌荒れ
性および耐焼付性を有する金型用鋼の開発１こ成功した
ものである。

すなわち、本発明鋼は５ＫＤ１１などの従来鋼が多量の
Ｃ１Ｃｒを含有することにより、大きな炭化物か形成さ
れ、これが原因となって耐肌荒性が劣ること−こ鑑みて
、本発明は耐摩耗性が劣化しない範囲で、Ｃ，Ｃｒ含有
駄を低下させるとともｔこＣｒＭｏなどの炭化物形成元
素の含有量を規制し、か以下となしたもので、これによ
って優れた耐肌荒性および耐焼付性を有する冷間プレス
や冷間鍛造型用の金型用鋼を得たものである。

本発明はさらに装飾品用の金型が繊細で複雑な模様が彫
られることが多いため、切削、彫刻が容易に行えるよう
に優れた被剛性を有するものであり、また彫刻後、この
金型は熱処理を施すものであるが、この彫刻した模様が
熱処理で変形したり汚れたりすることを姐けなければな
らなくこのため真空焼入れが必須となるがこれについて
も真空焼入れが可能となるよう優れた焼入性を有するも
のである。

さらに、冷間鍛造型は加工荷重が高いのが通常であるが
、本発明鋼はこれについても高荷重ｔこ耐え得るように
高い強度を有するものであり　かつ耐摩耗性、靭性につ
いても良好なものである。

すなわち、本発明は重敞比？こして、Ｃ０，６０〜０．
７８チ、Ｓｉ　Ｏ，６０−１，５０％、Ｍｎ１．５０％
以下、Ｃｒ０．８０−１．９０％　、　　ＭＯ０，５５
−１，５０％、Ｖ　Ｏ，０５−０，５０ｑｂを含有して
、必要に応じてＮｂ、Ｔｉ、Ｚｒのうち１種ないし２種
以上をそれぞれ０．８０％以下含有させたことｅこより
、炭化物粒を微細にして耐肌荒性、耐焼付性をさらに向
上させるとともに靭性についても向上させるものであり
、かつ、Ｓ、Ｓｓ、ｐｂｔこついては０．３０チ以下、
Ｔｏ、　Ｃ＠ｆＵツイテハ０．２０’ｆｉ以下のうち１
種ないし２種以上含有させることｔこより被削性、彫刻
性を向上させた金型用鋼であり冷間プレスや冷間鍛造型
用鋼として優れた特性を有するものである。

以下に本発明鋼の成分限定理由について説明する。

Ｃは冷間プレス型や冷間鍛造型として必要な硬さと強度
を得ると同時ｅこ微細な炭化物を形成して耐摩耗性を向
上させる元素である。その効果を得るには０．６０％以
上の含有が必要であり、その下限を０．６０％とした。

しかしながら、Ｃ１が多くなると炭化物粒か粗大化して
１本発明の最も特徴とする耐肌荒性、耐焼付性か低下す
る他に靭性、被剛性も低下するのでその上限を０．７８
９ｉｊとした。

Ｓｉ　はプレスや鍛造加工で発生ずる熱により、緻密な
酸化被膜を金型表面に形成して、金型の耐摩耗性、耐焼
は性を向上させる元素であり、本発明では重要な元素の
一つである。この効果を得るｔこはＱ、６０％以上の含
有が必要であり、その下限を０．６０チとした。

しかし−８ｉｌｌが多くなると被削性、彫刻性を害する
のでその上限を１．５０％とした。

Ｍｎは焼入性を高めるために必要な元素であるが、多量
に含有すると被削性、彫刻性を害するので、その上限を
１．５０ｑｂとした。

Ｃｒは炭化物を形成して耐摩耗性を向上させると同時に
素地に固溶して焼入性を向上させる元素であり、この効
果を得る１こは０．８０チ以上含有させることが必要で
あり、その下限なＯ，ＳＯ＊とした。

しかし、含有量が多（なると炭化物粒が粗大化して本発
明の最も特徴とする耐肌荒性、耐焼付性が低下する他１
こ被削性、彫刻性も低下するのでその上限を１．９０９
６とした。

Ｍｏは本発明の種々−の特徴を害さないで焼入性を向上
させる元素であり、また靭性の向上にも効果がある元素
であり、本発明では重要な元素の一つである。

この効果を得るＶこは他の元素との組合せのもとて、０
．５５チ以上の含有が必要である。しかし、含有量が多
くなっても、これに見合った効果が得られず不経済であ
る他ｅこ炭化物粒が粗大化して耐肌荒性、耐焼付性を害
するのでその上限を１．５０チとした。

■は炭化物を微細にして耐肌荒性、耐焼付性を向上させ
る元素であり１本発明ｔこおいては重要な元素の一つで
あり、これらの効果を得るためには０．０５’１以上の
含有が必要である。しかし、■量が多くなると逆に炭化
物粒が粗大化して耐肌荒性、耐焼入性を害すると同時に
被削性、彫刻性をも害するので、その上限を０．５０９
６とした。

Ｎｂ、Ｔｉ、ＺｒはＶ同様に炭化物粒を微細にして耐肌
荒性、耐焼付性を向上させるとともに−ｇ性をも向上さ
せる元素である。

しかし、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒのいずれも多量ｅこ含有する
と炭化物粒が粗大化して■と同様に耐肌荒性。

耐焼付性を害するのでその上限を０．８０％とした。

Ｓ、　Ｓｅ、　Ｐｂ、Ｔｏ、　Ｃａ　は被剛性、彫刻性
を向上させる元素であり、繊細、複雑な模様σ）切削や
彫刻で一段優れた被削性、彫刻性が要求されるときには
、これらの元素の含有が有効で磨、る。しかし含有量が
多すぎると靭性や強度など金型に必要な特性が害される
のでその上限をＳ、Ｓｅ、Ｐｂにつし）てはそれぞれ０
．８０％、Ｔｏ、Ｃａについてはそれぞれ０．２０チと
した。

つぎに本発明鋼の特徴を従来鋼、比較鋼と比べて実施例
でもって明らかにする。

第１表はこれらの供試鋼の化学成分を示すものである。

第１表において、Ａ−Ｍ＃は本発明鋼でＡ、Ｂ鋼は第１
発明鋼、Ｃ，Ｄ鋼は第２発明鋼、Ｅ−Ｇ鋼は第８発明鋼
、Ｈ−Ｍは第４発明鋼で、　Ｎ−Ｑｍ　ハｉ　来鋼テ、
Ｎｍは８に８．ＰＩＲ）；ｔｓＫ８８．Ｑｍシ は５ＫＤＩＩでＲ−Ｖｌｌは比較鋼である。

第２表は、第１表の供試ｍＡ−Ｗ＠ＩＱの耐肌荒性と焼
入性を示すものである。

耐肌荒性は鋼板を１０，０００回冷間デＶスしたときの
金型の表面粗さを比較したものである。なお、金型はい
ずれもＨＲｅＯ４の実用硬さになるように熱処理して試
験に（共した。

焼付性は直径ｓｏｎφの丸棒を空冷で焼入れしたときの
硬さが実用的−こ必要とされる硬さＨＲｅＯ４の鋼を×
とした。

第２表 鳴 き２表より明らかなようｔこ、金型の表面最尺徂さｔこ
ついて、従来鋼であるＧ鋼、比較鋼であるＲお１１よ、
いずれも１．２１以上と多量のＣを含有することにより
４．２　　Ｉｎ、１．６　　ｍと大きく、また。

耐肌荒性か劣るものである。

また、焼入性について、従来鋼であるＮ、　ＰＷ４はＭ
ｎ、　Ｃｒ、　Ｍｏなどの焼入性を向上させる元素の含
有が少ないため、空冷でＨａＣ６０以上の焼入れ硬さを
得ることができなく焼入性の低い鋼であることが分る。

これに対して１本発明鋼であるＡ〜Ｍｍはいずれも、Ｃ
，Ｃｒ［ｌを規制するとともに必要量の焼入性向上元素
を含有させたこと１こより。

金型の表面最大粗さはいずれもｏ、６．ｇｍ以下であり
、かつ、空冷でＨＲＣ６０以上の焼入れ硬さを有するも
ので、優れた耐肌荒性および焼入性を有するものである
。

このよう１こ１本発明鋼は優れた焼入性を有することｔ
こより、不活性ガス冷却−こよる真空焼入れが可能であ
り、従来ｍＮ、Ｐのようｔこ油焼入れや水焼入れ會こよ
る熱処理時の金型の汚れ、変形を生じることがないもの
である。

第８表は、第１表の供試鋼の被削性、耐摩耗性を示すも
のである。

被剛性は、焼なまし材をボール盤で孔明し、ドリル磨耗
か一定値に噴した時の切削深さをもって評価した。

耐摩耗性は、　ＨＲｅＯ４＃こなるようｔこ熱処理を施
した金型を用いて銅板を　１０．０００回冷間プレスし
た時の金型の摩耗量をもって評価した。そして本発明頃
であるＡ鋼の切削深さおよび摩耗量を１００とした指数
で示した。

第８表 第８表より明らかなように、従来鋼であるＱａは、耐摩
耗性については優れているが、Ｃｌｌが１．５１、Ｃｒ
ｆが１２．２５　％と多量のＣ，Ｃｒ量を含有すること
により被剛性指数が本発明鋼であるＡ鋼の半分以下であ
り、被剛性か劣っているものである。

また、比較鋼であるＳＲはＱｍと同様に耐摩耗性につい
ては嘩れているが、Ｓｉｉが２．２７％と多量の５ｉｌ
ｌを含有することにより被剛性指数が７０と劣るもので
ある。

さらに比較鋼でｋ、るＴｍは、Ｑ鋼、Ｓ鋼とは逆に被削
性シ乙ついては優れているが、Ｓｉ量が０．８４９ｂと
低いため耐摩耗性が逆に低いものである。

これに対して１本発明鋼であるＡ、Ｃ，Ｅ−Ｍｍは適量
のＣ，８ｉ、　Ｃｒ、　Ｖなどを含有させ、炭化物粒な
微細化させたことにより、被削性、耐摩耗性がともｔこ
優れているものである。

第４表は、第１表の供試鋼の靭性を示すものである。、
靭性はＨＲｅＯ４に熱処理をした試験片を用いて曲げ試
験を行ったとき、その破断に至るまでの吸収エネルギを
もって評価した。そして１本発明鋼であるＡｗ４の値を
１００とした指数で示した。

第４表 第４表より明らかなように、比較鋼であるｗＩ４はＶを
含有しないことにより、靭性指数は８ｏと低く、靭性が
劣るものであり、また、従来鋼であるＰ、ＱｇＡも多酸
のＣを含有することにより炭化物が粗大化し１本発明鋼
であるＡ　ｇＨに比べて靭性が低いものである。これに
対して本発明鋼であるＡ、Ｄ鋼は従来鋼であるＰ、Ｑｉ
ｌｌに比べて優れた靭性な有するものである。

上述のように１本発明は従来の金型の摩耗形態を究明し
、従来鋼の０％Ｃｒ含有量を低下させるとともにＣｒ、
Ｍｏなどの炭化物形成元素の含有を規制し、かり適量の
Ｖを含有させたことにより、炭化物粒を微細化し、金型
の表面粗さをＩｐｍ以下に押えることに成功し、従来鋼
である５ＫＳ８や５ＫＤＩＩに比べて耐肌荒性および耐
焼付性を大巾ｔこ向上させるとともに優れた被削性、彫
刻性を有し、さらに、真空焼入れが可能な焼入性を有す
るもので、冷間プレスや冷間鍛造型用鋼として高い実用
性を有するものである。

特許出願人 手続袖正訃（方＜９ １．事件の表示　　　昭和５７年特許願第１８９８８９
号２、発明の名称　　　耐肌荒性冷間金型用＆Ｐｉ昭和
５８年２月２０ （発送口　昭和５８年２月２２日） ５、補止の対象　　　明細式 ６、補正の内容　　　別紙のとおり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量比にしてＣ０，６０〜０．７８チ、ｓｉｏ０ｇ
   ｏ〜１．５０％　、　Ｍｎ　１．５０１以下、Ｃｒ　０
   ．８０−１．９０％、　Ｍ。 Ｏ，５５−１，５０％、ＶＯ，０５〜０．５０％　を含
   有り、　残部Ｆｅならびｔこ不純物元素からなることを
   特徴とする耐肌荒性冷間金型用鋼。 ２、重量比にしてＣ０，６０〜０．７８９ｂ、　Ｓｉ　
   ０．６０〜１．５０％、　Ｍｎ　１．５０％以下、　Ｃ
   ｒ　Ｏ，８Ｏ−Ｌ９０９６、Ｍ。 Ｏ，５５−１，５０％　、　Ｖ　Ｄ、０５−０．５０９
   ６　ヲ含有シ、サラＥＮｂＯ，８０１以下、　Ｔｉ　０
   ．８０１以下、　Ｚｒ　ｏ、ｓｏ　％以下のうち１種な
   いし２１１以上を含有し、残部Ｆｅならびに不純物元素
   からなることを特徴とする耐肌荒性冷間金型用鋼。 ８、重量比にしてｃｏ、６ｏ〜０．７８チ、Ｓｉｎ、６
   ０〜１．５０　％　、　Ｍｎ　１．５０チ以下、　Ｃｒ
   　Ｏ，８０〜１．９Ｑ％１Ｍ。 ０．２０チ以下、Ｃｍ、、２０チ以下のうち１種ないし
   ２種以上を含有し、残部Ｆ・ならびに不純物元素からな
   ることを特徴とする耐肌荒性冷間金型用鋼。 ４、重量比にしてＣ０，６０〜０．７８％、Ｓｉｎ、６
   ０〜１．６０９［１、ｕｎ　１．５０１以下、　Ｃｒ　
   ０．８０−１．９０　％、　Ｍ。 ０．５５〜１．５０チ、Ｖｏ、０５〜０．５０チを含有
   し、さらにＮｂＯ，８０％以下、Ｔｉ　Ｏ，８０％以下
   、Ｚｒ　Ｏ，８０ｔ１５以下のうち１種ないし２種以上
   と、８０．８０−以下。 ならびに不純物元素からなることを特徴とする耐肌荒性
   冷間金型用鋼。