JPS645100B2 - - Google Patents
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- JPS645100B2 JPS645100B2 JP5478683A JP5478683A JPS645100B2 JP S645100 B2 JPS645100 B2 JP S645100B2 JP 5478683 A JP5478683 A JP 5478683A JP 5478683 A JP5478683 A JP 5478683A JP S645100 B2 JPS645100 B2 JP S645100B2
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Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
本発明は使用条件が苛酷な冷間加工あるいは工
具に加工する際ワイヤーカツト等の放電加工等に
使用するのに特に好適な高硬度でしかも高靭性を
有する冷間ダイス鋼に関する。 従来、冷間鍛造用ダイスおよびポンチ、抜型用
途等に使用される冷間加工用合金工具鋼としては
JIS SKD11が汎用されている。これらSKD11は
熱処理法として1000〜1050℃から焼入れ後、150
〜200℃で焼もどしし、HRC61以上で用いられる
のが一般的である。しかし、これら従来の
SKD11は硬度は高いものの靭性が充分でなく、
近時の冷間加工法の苛酷化、またはワイヤーカツ
ト加工等の放電加工法の普及に伴い、SKD11で
は対処しきれない場合が増大している。例えば冷
間鍛造用ダイスでは焼付による工具寿命の低下、
抜型では前記ワイヤーカツトによる放電加工時の
割れ発生等が問題となつている。 このような状況に対し、SKD11の組成をベー
スに種々の成分を添加する等各種の冷間工具鋼が
提案されている。しかし、これらは前述の如き苛
酷な冷間加工あるいは放電加工に使用する工具と
して充分な硬度と靭性を兼ね備えたものとはいい
難い。 本発明者らは、近時の苛酷な使用条件に充分に
対応し得、強度低下、割れをきたすことなく長期
間に亘つて安定して使用し得る高硬度でしかも高
靭性を備え、放電加工性に優れた冷間ダイス鋼を
提供することを目的とし、種々検討を重ねた。そ
の結果、炭素および炭化物形成元素間に適切なバ
ランスを保持せしめて一次の共晶炭化物を少くす
ることによつて靭性を高い状態にするとともに、
各成分組成範囲を特定し、これを450℃以上の高
温焼もどし処理を施して二次硬化硬さを増大させ
ることにより、冷間ダイス鋼の寿命と放電加工性
が大巾に改善されるという知見を得、本発明に至
つた。 すなわち、本発明は 0.9＜Ｃ＜1.3 0.5＜Si≦2.0 0.1≦Mn≦2.0 5.0≦Cr＜11.0 1.3≦Mo≦4.0 0.1≦Ｖ＜0.35（各重量％） を含有し、さらに必要に応じて 0.001≦REM≦0.5 0.1≦Cu≦2.0 0.1≦Ｗ≦3.0 0.1≦Co≦5.0 ０＜Ti≦2.0 ０＜Zr≦2.0（各重量％） のうちの１種又は２種以上と、必要に応じてさら
に ０＜Ｓ≦0.20 ０＜Pb≦0.40 ０＜Se≦0.30 ０＜Bi≦0.50 ０＜Te≦0.30 0.002≦Ca≦0.010（各重量％） のうち１種又は２種以上を含有し、残部Feおよ
び不純物よりなり、1060℃以下での高温で焼入れ
効果が生じ、450〜550℃で焼戻し効果が生じる冷
間ダイス鋼である。 本発明における各成分組成範囲の限定理由は以
下の通りである。 Ｃ：Ｃはマルテンサイトの硬さを高め、高温焼も
どしにより特殊炭化物を形成して２次硬化に寄
与し、またさらにCr、Mo、Ｖと炭化物を形成
して耐摩耗性に寄与する必須元素である。この
Ｃ量はCr量と相関をもつが、0.90％以下では焼
入焼もどし硬さが低く且つ耐摩耗性が低下し、
逆に1.3％以上だと靭性が低下するため0.9＜Ｃ
＜1.3とする。 Si：Siは高温焼もどし硬さの増大に有効であり、
また硬さを低下させることなく靭性を向上させ
る。これら効果を得るためには0.5％を越えた
量で含有させることが必要であるが、2.0％を
越えると熱間加工性、靭性を低下させる。 Mn：Mnは脱酸および脱硫剤として作用し、鋼
の清浄度を向上させるとともに焼入性を良好に
する。そのために、0.1％以上含有させるが、
２％を越えると加工性を害する。 Cr：Crは焼入時に基地中に固溶して焼入性を高
めるとともにCr炭化物を形成し、耐摩耗性を
向上させるが、５％未満ではこのような効果が
小さく、逆に11％以上になると靭性を劣化させ
る。 Mo：Moは焼入時に基地中に固溶するとともに
炭化物を形成して耐摩耗性を向上させ、焼入れ
および焼もどし抵抗性を高めるのに有効な元素
である。このような効果を発揮し、特に高温焼
もどしでHRC62以上の高硬度を得るためには
1.3％以上含有させる必要があるが、５％を越
えてもその効果の増大はそれ程ではなく熱間加
工性を劣化させるようになる。 Ｖ：Ｖは基地のオーステナイト系結晶粒の粗大化
を防止し、微細な炭化物を形成して耐摩耗性お
よび焼入性の向上に寄与する。これら効果は
0.1％未満では期待できず、また0.35％以上に
なると加工性が劣化する。 REM、Cu、Ｗ、Co、Ti、Zr：これら各元素は
強度および靭性の向上に寄与するものである
が、多量に含有すると熱間加工性や靭性を低下
させるため、それぞれREM：0.001〜５％、
Cu：0.1〜2.0％、Ｗ：0.1〜3.0％、Co：0.1〜
5.0％、Ti：2.0％以下、Zr：２％以下とする。
これら各元素は１種でもあるいは２種以上含有
させてもよい。 Ｓ、Pb、Se、Bi、Te、Ca：これら各元素はいず
れも被削性を向上させるのに有効なものであ
り、機械加工および塑性加工（鍛造等）後の仕
上加工の際の加工性を良好となすが、多すぎる
と熱間加工性や靭性を低下させるため、それぞ
れＳ：0.20％以下、Pb：0.40％以下、Se：0.30
％以下、Bi：0.50％以下、Te：0.30％以下、
Ca：0.002〜0.010％とする。これら各元素は１
種でもあるいは２種以上含有させてもよい。 これら各成分組成を上記範囲に特定した鋼材は
焼なましされた後高温で焼入され、しかる後に高
温焼もどしされる。 本発明は、1060℃以下の高温で焼入れし、450
〜550℃の温度からなる高温焼もどし処理により
すぐれた物性を発揮する冷間ダイス鋼であり、こ
のような高温焼もどしにより、焼入れ時の残留応
力が除去されて安定組織となるとともに二次硬化
硬さが増大し、硬さおよび靭性が共に優れ、工具
としての使用時のかじりを起し、あるいは放電加
工等により工具に熱が生ずる場合にも割れを生ず
ることなく工具寿命が延長され、加工性が大巾に
向上するようになる。またさらに工具表面にTiC
等を物理蒸着する場合の表面処理性も良好とな
る。これら高温焼もどしによる利点は焼もどし温
度が450℃未満では充分に発揮されない。 次に本発明を実施例により詳細に説明する。 実施例 第１表に示す成分組成の本発明鋼および比較鋼
として従来から用いられているJIS SKD11、
SKD12その他を溶製し、硬さ、シヤルピー衝撃
値、曲げ抗折力、焼付荷重、比摩耗量、残留応力
およびワイヤーカツト性につき試験した。それら
特性値の試験結果を第２表に示す。 なお、各試験条件は次のとおりである。 (イ) 曲げ抗折力……φ8×130mmの試験片につき、
支点間距離100mm、中央１点荷重とし試験片が
破断する際の破断荷重で示す。 (ロ) 比摩耗量……大越式迅速摩耗試験機により相
手材SCM415（HB190）、摩擦速度2.9m/sec、
摩擦距離200mm、摩擦荷重6.5Kgとした。 (ハ) 焼付荷重……相手材としてSCM415（焼なま
し）を用い、摩擦速度30〜100mm/sec、接触面
圧５〜50Kgf/mm2、潤滑油として油脂系とした。 (ニ) ワイヤーカツト性……ワイヤーカツトにより
10mm長さ切断し、切断面における100μ長さ以
上の割れ数で示す。
具に加工する際ワイヤーカツト等の放電加工等に
使用するのに特に好適な高硬度でしかも高靭性を
有する冷間ダイス鋼に関する。 従来、冷間鍛造用ダイスおよびポンチ、抜型用
途等に使用される冷間加工用合金工具鋼としては
JIS SKD11が汎用されている。これらSKD11は
熱処理法として1000〜1050℃から焼入れ後、150
〜200℃で焼もどしし、HRC61以上で用いられる
のが一般的である。しかし、これら従来の
SKD11は硬度は高いものの靭性が充分でなく、
近時の冷間加工法の苛酷化、またはワイヤーカツ
ト加工等の放電加工法の普及に伴い、SKD11で
は対処しきれない場合が増大している。例えば冷
間鍛造用ダイスでは焼付による工具寿命の低下、
抜型では前記ワイヤーカツトによる放電加工時の
割れ発生等が問題となつている。 このような状況に対し、SKD11の組成をベー
スに種々の成分を添加する等各種の冷間工具鋼が
提案されている。しかし、これらは前述の如き苛
酷な冷間加工あるいは放電加工に使用する工具と
して充分な硬度と靭性を兼ね備えたものとはいい
難い。 本発明者らは、近時の苛酷な使用条件に充分に
対応し得、強度低下、割れをきたすことなく長期
間に亘つて安定して使用し得る高硬度でしかも高
靭性を備え、放電加工性に優れた冷間ダイス鋼を
提供することを目的とし、種々検討を重ねた。そ
の結果、炭素および炭化物形成元素間に適切なバ
ランスを保持せしめて一次の共晶炭化物を少くす
ることによつて靭性を高い状態にするとともに、
各成分組成範囲を特定し、これを450℃以上の高
温焼もどし処理を施して二次硬化硬さを増大させ
ることにより、冷間ダイス鋼の寿命と放電加工性
が大巾に改善されるという知見を得、本発明に至
つた。 すなわち、本発明は 0.9＜Ｃ＜1.3 0.5＜Si≦2.0 0.1≦Mn≦2.0 5.0≦Cr＜11.0 1.3≦Mo≦4.0 0.1≦Ｖ＜0.35（各重量％） を含有し、さらに必要に応じて 0.001≦REM≦0.5 0.1≦Cu≦2.0 0.1≦Ｗ≦3.0 0.1≦Co≦5.0 ０＜Ti≦2.0 ０＜Zr≦2.0（各重量％） のうちの１種又は２種以上と、必要に応じてさら
に ０＜Ｓ≦0.20 ０＜Pb≦0.40 ０＜Se≦0.30 ０＜Bi≦0.50 ０＜Te≦0.30 0.002≦Ca≦0.010（各重量％） のうち１種又は２種以上を含有し、残部Feおよ
び不純物よりなり、1060℃以下での高温で焼入れ
効果が生じ、450〜550℃で焼戻し効果が生じる冷
間ダイス鋼である。 本発明における各成分組成範囲の限定理由は以
下の通りである。 Ｃ：Ｃはマルテンサイトの硬さを高め、高温焼も
どしにより特殊炭化物を形成して２次硬化に寄
与し、またさらにCr、Mo、Ｖと炭化物を形成
して耐摩耗性に寄与する必須元素である。この
Ｃ量はCr量と相関をもつが、0.90％以下では焼
入焼もどし硬さが低く且つ耐摩耗性が低下し、
逆に1.3％以上だと靭性が低下するため0.9＜Ｃ
＜1.3とする。 Si：Siは高温焼もどし硬さの増大に有効であり、
また硬さを低下させることなく靭性を向上させ
る。これら効果を得るためには0.5％を越えた
量で含有させることが必要であるが、2.0％を
越えると熱間加工性、靭性を低下させる。 Mn：Mnは脱酸および脱硫剤として作用し、鋼
の清浄度を向上させるとともに焼入性を良好に
する。そのために、0.1％以上含有させるが、
２％を越えると加工性を害する。 Cr：Crは焼入時に基地中に固溶して焼入性を高
めるとともにCr炭化物を形成し、耐摩耗性を
向上させるが、５％未満ではこのような効果が
小さく、逆に11％以上になると靭性を劣化させ
る。 Mo：Moは焼入時に基地中に固溶するとともに
炭化物を形成して耐摩耗性を向上させ、焼入れ
および焼もどし抵抗性を高めるのに有効な元素
である。このような効果を発揮し、特に高温焼
もどしでHRC62以上の高硬度を得るためには
1.3％以上含有させる必要があるが、５％を越
えてもその効果の増大はそれ程ではなく熱間加
工性を劣化させるようになる。 Ｖ：Ｖは基地のオーステナイト系結晶粒の粗大化
を防止し、微細な炭化物を形成して耐摩耗性お
よび焼入性の向上に寄与する。これら効果は
0.1％未満では期待できず、また0.35％以上に
なると加工性が劣化する。 REM、Cu、Ｗ、Co、Ti、Zr：これら各元素は
強度および靭性の向上に寄与するものである
が、多量に含有すると熱間加工性や靭性を低下
させるため、それぞれREM：0.001〜５％、
Cu：0.1〜2.0％、Ｗ：0.1〜3.0％、Co：0.1〜
5.0％、Ti：2.0％以下、Zr：２％以下とする。
これら各元素は１種でもあるいは２種以上含有
させてもよい。 Ｓ、Pb、Se、Bi、Te、Ca：これら各元素はいず
れも被削性を向上させるのに有効なものであ
り、機械加工および塑性加工（鍛造等）後の仕
上加工の際の加工性を良好となすが、多すぎる
と熱間加工性や靭性を低下させるため、それぞ
れＳ：0.20％以下、Pb：0.40％以下、Se：0.30
％以下、Bi：0.50％以下、Te：0.30％以下、
Ca：0.002〜0.010％とする。これら各元素は１
種でもあるいは２種以上含有させてもよい。 これら各成分組成を上記範囲に特定した鋼材は
焼なましされた後高温で焼入され、しかる後に高
温焼もどしされる。 本発明は、1060℃以下の高温で焼入れし、450
〜550℃の温度からなる高温焼もどし処理により
すぐれた物性を発揮する冷間ダイス鋼であり、こ
のような高温焼もどしにより、焼入れ時の残留応
力が除去されて安定組織となるとともに二次硬化
硬さが増大し、硬さおよび靭性が共に優れ、工具
としての使用時のかじりを起し、あるいは放電加
工等により工具に熱が生ずる場合にも割れを生ず
ることなく工具寿命が延長され、加工性が大巾に
向上するようになる。またさらに工具表面にTiC
等を物理蒸着する場合の表面処理性も良好とな
る。これら高温焼もどしによる利点は焼もどし温
度が450℃未満では充分に発揮されない。 次に本発明を実施例により詳細に説明する。 実施例 第１表に示す成分組成の本発明鋼および比較鋼
として従来から用いられているJIS SKD11、
SKD12その他を溶製し、硬さ、シヤルピー衝撃
値、曲げ抗折力、焼付荷重、比摩耗量、残留応力
およびワイヤーカツト性につき試験した。それら
特性値の試験結果を第２表に示す。 なお、各試験条件は次のとおりである。 (イ) 曲げ抗折力……φ8×130mmの試験片につき、
支点間距離100mm、中央１点荷重とし試験片が
破断する際の破断荷重で示す。 (ロ) 比摩耗量……大越式迅速摩耗試験機により相
手材SCM415（HB190）、摩擦速度2.9m/sec、
摩擦距離200mm、摩擦荷重6.5Kgとした。 (ハ) 焼付荷重……相手材としてSCM415（焼なま
し）を用い、摩擦速度30〜100mm/sec、接触面
圧５〜50Kgf/mm2、潤滑油として油脂系とした。 (ニ) ワイヤーカツト性……ワイヤーカツトにより
10mm長さ切断し、切断面における100μ長さ以
上の割れ数で示す。
【表】
【表】
第２表より、本発明鋼はいずれもHRC62以上
の硬さを有するとともに高靭性を有し、しかも曲
げ強さ、耐摩耗性、焼付荷重およびワイヤーカツ
ト性ともに優れていることがわかる。 次に、供試材No.１、６、および12（SKD11）を
用いて二次硬化硬さおよびシヤルピー衝撃値に及
ぼす高温焼入れ後の焼もどし温度の影響を調べ
た。その結果を第３表に示す。
の硬さを有するとともに高靭性を有し、しかも曲
げ強さ、耐摩耗性、焼付荷重およびワイヤーカツ
ト性ともに優れていることがわかる。 次に、供試材No.１、６、および12（SKD11）を
用いて二次硬化硬さおよびシヤルピー衝撃値に及
ぼす高温焼入れ後の焼もどし温度の影響を調べ
た。その結果を第３表に示す。
【表】
この第３表より、本発明鋼に係るNo.１およびNo.
６において焼もどし温度が200℃、300℃、400℃
の場合の二次硬化硬さは充分でなく、500℃で所
望の硬さとなり、また500℃における衝撃値は400
℃の場合に比べてわずかに低下するが依然として
高靭性を保有している。これらのことから高硬度
および高靭性をともに具備させるための焼もどし
温度は450℃以上とすることが必要といえる。こ
れに対し、従来材では高温焼もどしを施したとし
ても硬さおよび衝撃値とも本発明鋼に比べてかな
り劣るものであることがわかる。
６において焼もどし温度が200℃、300℃、400℃
の場合の二次硬化硬さは充分でなく、500℃で所
望の硬さとなり、また500℃における衝撃値は400
℃の場合に比べてわずかに低下するが依然として
高靭性を保有している。これらのことから高硬度
および高靭性をともに具備させるための焼もどし
温度は450℃以上とすることが必要といえる。こ
れに対し、従来材では高温焼もどしを施したとし
ても硬さおよび衝撃値とも本発明鋼に比べてかな
り劣るものであることがわかる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 0.9＜Ｃ＜1.3 0.5＜Si≦2.0 0.1≦Mn≦2.0 5.0≦Cr＜11.0 1.3≦Mo≦4.0 0.1≦Ｖ＜0.35（各重量％） を含有し、残部Feおよび不純物よりなり、1060
℃以下での高温で焼入れ効果が生じ、450℃〜550
℃で焼戻し効果が生じる冷間ダイス鋼。 ２ 0.9＜Ｃ＜1.3 0.5＜Si≦2.0 0.1≦Mn≦2.0 5.0≦Cr＜11.0 1.3≦Mo≦4.0 0.1≦Ｖ＜0.35（各重量％） を含有し、さらに 0.001≦REM≦0.5 0.1≦Cu≦2.0 0.1≦Ｗ≦3.0 0.1≦Co≦5.0 ０＜Ti≦2.0 ０＜Zr≦2.0（各重量％） のうちの１種又は２種以上を含有し、残部Feお
よび不純物よりなり、1060℃以下での高温で焼入
れ効果が生じ、450℃〜550℃で焼戻し効果が生じ
る冷間ダイス鋼。 ３ 0.9＜Ｃ＜1.3 0.5＜Si≦2.0 0.1≦Mn≦2.0 5.0≦Cr＜11.0 1.3≦Mo≦4.0 0.1≦Ｖ＜0.35（各重量％） を含有し、さらに ０＜Ｓ≦0.20 ０＜Pb≦0.40 ０＜Se≦0.30 ０＜Bi≦0.50 ０＜Te≦0.30 0.002≦Ca≦0.010（各重量％） のうち１種又は２種以上を含有し、残部Feおよ
び不純物よりなり、1060℃以下での高温で焼入れ
効果が生じ、450℃〜550℃で焼戻し効果が生じる
冷間ダイス鋼。 ４ 0.9＜Ｃ＜1.3 0.5＜Si≦2.0 0.1≦Mn≦2.0 5.0≦Cr＜11.0 1.3≦Mo≦4.0 0.1≦Ｖ＜0.35（各重量％） を含有し、さらに 0.001≦REM≦0.5 0.1≦Cu≦2.0 0.1≦Ｗ≦3.0 0.1≦Co≦5.0 ０＜Ti≦2.0 ０＜Zr≦2.0（各重量％） のうちの１種又は２種以上と ０＜Ｓ≦0.20 ０＜Pb≦0.40 ０＜Se≦0.30 ０＜Bi≦0.50 ０＜Te≦0.30 0.002≦Ca≦0.010（各重量％） のうちの１種又は２種以上を含有し、残部Feお
よび不純物よりなり、1060℃以下での高温で焼入
れ効果が生じ、450℃〜550℃で焼戻し効果が生じ
る冷間ダイス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5478683A JPS59179762A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 冷間ダイス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5478683A JPS59179762A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 冷間ダイス鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59179762A JPS59179762A (ja) | 1984-10-12 |
| JPS645100B2 true JPS645100B2 (ja) | 1989-01-27 |
Family
ID=12980437
Family Applications (1)
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-
1983
- 1983-03-30 JP JP5478683A patent/JPS59179762A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS59179762A (ja) | 1984-10-12 |
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