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JP2014031575A - Steel for high hardness cold die and manufacturing method thereof - Google Patents

Steel for high hardness cold die and manufacturing method thereof Download PDF

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JP2014031575A
JP2014031575A JP2013139745A JP2013139745A JP2014031575A JP 2014031575 A JP2014031575 A JP 2014031575A JP 2013139745 A JP2013139745 A JP 2013139745A JP 2013139745 A JP2013139745 A JP 2013139745A JP 2014031575 A JP2014031575 A JP 2014031575A
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steel
less
hardness
cutting
hrc
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JP2013139745A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Date
正芳 伊達
Tatsuya Shoji
辰也 庄司
Mariko Fukumaru
麻里子 福丸
Kana Morishita
佳奈 森下
Kenichi Inoue
謙一 井上
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel for a cold die providing high hardness of 58 HRC or more, further 60 HRC or more and excellent in machinability and to provide its manufacturing method.SOLUTION: A steel for a high hardness cold die contains, by mass%, C:0.6 to 1.2%, Si:2.5% or less, Mn:2.0% or less, P:0.10% or less, S:0.02 to 0.1%, Cr:3.0 to 9.0%, Mo and W independently or in combination by (Mo+1/2W):1.2% or less, Nb and V independently or in combination by (Nb+1/2V):0.1 to 1.0%, Al:0.04 to less than 0.3% and the balance Fe with inevitable impurities, and has an area ratio of a primary carbide in a sectional structure of 3 to 6% and a hardness of 58 HRC or more. A method of manufacturing the steel for the high hardness cold die includes conducting a temper treatment at 450°C or higher after a quenching treatment of the steel containing a component composition described above to adjust hardness to 58 HRC or more.

Description

本発明は、家電、携帯電話や自動車関連部品を成形する冷間金型材料に適した高硬度冷間金型用鋼およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a steel with high hardness for cold molds suitable for cold mold materials for molding home appliances, mobile phones and automobile-related parts, and a method for producing the same.

室温での板材の曲げ、絞り、抜きなどのプレス成形に用いられる冷間金型では、その耐摩耗性を向上させるために、58HRC以上、さらには60HRC以上の硬さをも達成できる冷間金型用鋼の表面に、PVD(物理蒸着)処理により硬質皮膜を形成する手法が広く用いられている。PVDでは、硬質皮膜の密着性を向上させるための前処理として金型表面の磨きを行うが、金型用鋼中に一次炭化物が存在する場合、マトリックスと一次炭化物の硬度の違いによって磨き深さに違いが生じ、皮膜の密着性が低下する(特許文献1)。このため、一次炭化物量を低減し、上記の皮膜密着性に起因する表面処理性を向上したいわゆるマトリックス系の冷間金型用鋼が多く提案されている(特許文献2〜4)。一次炭化物の低減は、冷間金型用鋼を金型形状に切削加工する際の被削性の向上にも有効である。   In cold molds used for press forming such as bending, drawing, and punching of plate materials at room temperature, cold metal that can achieve a hardness of 58 HRC or higher, or even 60 HRC or higher in order to improve its wear resistance. A technique of forming a hard film on the surface of mold steel by PVD (physical vapor deposition) is widely used. In PVD, the mold surface is polished as a pretreatment to improve the adhesion of the hard coating. When primary carbide is present in the mold steel, the polishing depth depends on the hardness of the matrix and the primary carbide. A difference arises, and the adhesiveness of a film | membrane falls (patent document 1). For this reason, many so-called matrix-type cold mold steels have been proposed in which the amount of primary carbides is reduced and the surface treatment due to the above-mentioned film adhesion is improved (Patent Documents 2 to 4). Reduction of primary carbide is also effective in improving machinability when cold-working die steel is cut into a die shape.

特開2009−132990号公報JP 2009-132990 A 特開2001−107181号公報JP 2001-107181 A 特開2008−189982号公報JP 2008-189982 A 特開2009−167435号公報JP 2009-167435 A

マトリックス系の冷間金型用鋼は、一次炭化物量を低減した点で、PVD表面処理性や被削性の面で有利である反面、焼入れ焼戻し後の硬さが低下する。そこで、58HRC以上、さらには60HRC以上もの高硬度を確保するために、焼戻し時に二次硬化を示すMo、W等の合金元素が多く添加される。ただし、Mo、Wは高価な合金元素であることから、冷間金型用鋼そのもののコストが上昇する。また、MoやWは残留オーステナイトを安定化させるため、焼戻し後も残留オーステナイトが残存しやすく、表面処理時や冷間金型として使用している間にオーステナイトがマルテンサイトに分解し、金型の寸法変化が発生する。   Matrix-based cold mold steel is advantageous in terms of PVD surface treatability and machinability in that the amount of primary carbide is reduced, but the hardness after quenching and tempering is reduced. Therefore, in order to ensure a high hardness of 58 HRC or higher, or even 60 HRC or higher, a large amount of alloy elements such as Mo and W that exhibit secondary hardening during tempering are added. However, since Mo and W are expensive alloy elements, the cost of the steel for cold mold itself increases. In addition, Mo and W stabilize residual austenite. Therefore, residual austenite tends to remain even after tempering, and austenite decomposes into martensite during surface treatment or during use as a cold mold, Dimensional changes occur.

本発明の目的は、58HRC以上、さらには60HRC以上の高硬度を得られ、かつ、被削性、表面処理性、寸法安定性を維持でき、さらには向上できる冷間金型用鋼を、コストを抑えて提供することである。   The object of the present invention is to provide a cold mold steel that can obtain a high hardness of 58 HRC or more, further 60 HRC or more, and can maintain and further improve machinability, surface treatment property, and dimensional stability. It is to provide with suppressed.

本発明者は、Mo、Wといった高価な合金元素の添加量を抑えた冷間金型用鋼の成分組成で、高硬度と、その高硬度の領域における被削性を両立し、さらには表面処理性、寸法安定性の維持にも配慮した手法を鋭意研究した。その結果、これら多くの特性を総合的に維持するには、成分組成の見直しだけではなく、炭化物形態の最適化が必要であることがわかった。そして、これらの条件を特定できたことで、本発明に到達した。   The present inventor is a component composition of cold mold steel that suppresses the addition amount of expensive alloy elements such as Mo and W, and achieves both high hardness and machinability in the high hardness region, We have intensively studied methods that consider the maintenance of processability and dimensional stability. As a result, in order to maintain many of these characteristics comprehensively, it was found that not only the review of the component composition but also the optimization of the carbide form was necessary. And it came to this invention by having specified these conditions.

すなわち、本発明は、質量%で、
C:0.6〜1.2%、
Si:2.5%以下、
Mn:2.0%以下、
P:0.10%以下、
S:0.02〜0.1%、
Cr:3.0〜9.0%、
MoおよびWは単独または複合で(Mo+1/2W):1.2%以下、
NbおよびVは単独または複合で(Nb+1/2V):0.1〜1.0%、
Al:0.04〜0.3%未満、
残部Feおよび不可避的不純物からなり、
断面組織中に占める一次炭化物の面積率が3〜6%であり、
硬さが58HRC以上であることを特徴とする高硬度冷間金型用鋼である。
That is, the present invention is mass%,
C: 0.6-1.2%
Si: 2.5% or less,
Mn: 2.0% or less,
P: 0.10% or less,
S: 0.02-0.1%,
Cr: 3.0-9.0%,
Mo and W are single or composite (Mo + 1 / 2W): 1.2% or less,
Nb and V are single or composite (Nb + 1 / 2V): 0.1 to 1.0%,
Al: 0.04 to less than 0.3%,
The balance Fe and inevitable impurities,
The area ratio of the primary carbide in the cross-sectional structure is 3 to 6%,
A high hardness cold mold steel characterized by having a hardness of 58 HRC or more.

本発明の冷間金型用鋼は、さらに1.0%以下のNiを含有してもよい。また、本発明の冷間金型用鋼は、さらに1.0%以下のCuを含有してもよい。   The steel for cold mold of the present invention may further contain 1.0% or less of Ni. Moreover, the steel for cold mold of the present invention may further contain 1.0% or less of Cu.

そして、本発明は、質量%で、
C:0.6〜1.2%、
Si:2.5%以下、
Mn:2.0%以下、
P:0.10%以下、
S:0.02〜0.1%、
Cr:3.0〜9.0%、
MoおよびWは単独または複合で(Mo+1/2W):1.2%以下、
NbおよびVは単独または複合で(Nb+1/2V):0.1〜1.0%、
Al:0.04〜0.3%未満、
残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼に焼入れ処理を行った後、450℃以上の温度で焼戻し処理を行って、硬さを58HRC以上に調整することを特徴とする高硬度冷間金型用鋼の製造方法である。焼入れ処理される前の前記鋼は、さらに1.0%以下のNiを含有してもよい。また、焼入れ処理される前の前記鋼は、さらに1.0%以下のCuを含有してもよい。
And this invention is the mass%,
C: 0.6-1.2%
Si: 2.5% or less,
Mn: 2.0% or less,
P: 0.10% or less,
S: 0.02-0.1%,
Cr: 3.0-9.0%,
Mo and W are single or composite (Mo + 1 / 2W): 1.2% or less,
Nb and V are single or composite (Nb + 1 / 2V): 0.1 to 1.0%,
Al: 0.04 to less than 0.3%,
A steel for high-hardness cold mold, wherein the steel comprising the balance Fe and inevitable impurities is quenched and then tempered at a temperature of 450 ° C. or higher to adjust the hardness to 58 HRC or higher. It is a manufacturing method. The steel before being quenched may further contain 1.0% or less of Ni. Further, the steel before being quenched may further contain 1.0% or less of Cu.

本発明によれば、58HRC以上、さらには60HRC以上の高硬度を得られ、かつ、被削性、表面処理性、寸法安定性を維持でき、さらには向上できる冷間金型用鋼を、コストを抑えて提供することが可能である。   According to the present invention, it is possible to obtain a cold mold steel that can obtain high hardness of 58 HRC or more, further 60 HRC or more, and can maintain and further improve machinability, surface treatment property, and dimensional stability. It is possible to provide with reduced.

EPMA(電子線マイクロアナライザー)で分析した本発明例の冷間金型用鋼の断面組織を二値化処理した画像であり、該断面組織中に占める一次炭化物の分布を示す図面代用写真である。It is an image obtained by binarizing the cross-sectional structure of the cold mold steel of the present invention analyzed by EPMA (electron beam microanalyzer), and is a drawing-substituting photograph showing the distribution of primary carbides in the cross-sectional structure. . 本発明例の冷間金型用鋼を切削加工した時、切削工具の表面に形成された付着物をEPMAで分析した元素分布を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the element distribution which analyzed the deposit | attachment formed on the surface of a cutting tool by EPMA when cutting the steel for cold molds of the example of this invention. 比較例の冷間金型用鋼を切削加工した時、切削工具の表面に形成された付着物をEPMAで分析した元素分布を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the element distribution which analyzed the deposit | attachment formed on the surface of the cutting tool by EPMA when cutting the steel for cold molds of a comparative example. 本発明例の冷間金型用鋼を切削加工した後の、切削工具の逃げ面およびすくい面の形態をデジタルマイクロスコープで撮影した図面代用写真である。It is the drawing substitute photograph which image | photographed the form of the flank and rake face of the cutting tool after cutting the steel for cold molds of the example of this invention with the digital microscope. 比較例の冷間金型用鋼を切削加工した後の、切削工具の逃げ面およびすくい面の形態をデジタルマイクロスコープで撮影した図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which image | photographed the form of the flank and rake face of the cutting tool after cutting the steel for cold molds of a comparative example with the digital microscope. 本発明例および比較例の冷間金型用鋼を切削加工した後の、切削工具の逃げ面における工具母材の最大摩耗幅と、冷間金型用鋼中の一次炭化物の面積率との関係を示した図である。The maximum wear width of the tool base material on the flank of the cutting tool and the area ratio of the primary carbide in the cold mold steel after cutting the cold mold steel of the present invention example and the comparative example. It is the figure which showed the relationship. 本発明例の冷間金型用鋼の断面組織を光学顕微鏡で観察したときのミクロ組織写真である。It is a micro structure photograph when the cross-sectional structure of the steel for cold molds of the example of the present invention is observed with an optical microscope. 比較例の冷間金型用鋼の断面組織を光学顕微鏡で観察したときのミクロ組織写真である。It is a micro structure photograph when the cross-sectional structure of the steel for cold molds of a comparative example is observed with an optical microscope. 本発明例の冷間金型用鋼を切削加工した後の、切削工具の逃げ面およびすくい面の形態をデジタルマイクロスコープで撮影した図面代用写真である。It is the drawing substitute photograph which image | photographed the form of the flank and rake face of the cutting tool after cutting the steel for cold molds of the example of this invention with the digital microscope. 比較例の冷間金型用鋼を切削加工した後の、切削工具の逃げ面およびすくい面の形態をデジタルマイクロスコープで撮影した図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which image | photographed the form of the flank and rake face of the cutting tool after cutting the steel for cold molds of a comparative example with the digital microscope. 本発明例および比較例の冷間金型用鋼を切削加工した後の、切削工具の逃げ面における工具母材の最大摩耗幅と、冷間金型用鋼中の一次炭化物の面積率との関係を示した図である。The maximum wear width of the tool base material on the flank of the cutting tool and the area ratio of the primary carbide in the cold mold steel after cutting the cold mold steel of the present invention example and the comparative example. It is the figure which showed the relationship.

本発明の特徴は、Mo、Wといった高価な合金元素が少ない場合でも、58HRC以上、さらには60HRC以上の高硬度を得ることができるところにある。さらに、この高硬度が、表面処理温度に近い450℃以上の高温焼戻し温度で達成できることから、表面処理時の変形を抑制できるところにある。そして、高硬度であるにもかかわらず、被削性が良好で、皮膜密着性に係る上記表面処理性や金型の上記寸法安定性を確保した冷間金型用鋼を実現したところにある。具体的には、まず、硬さの維持手段として組織中に一次炭化物を付与した。次に、この一次炭化物の付与による被削性の低下を補うために、AlとMnSの複合潤滑保護皮膜が切削加工中の熱によって切削工具の表面に形成されるように合金成分を設計した。そして、この一方で、硬質皮膜の密着性も確保できる一次炭化物量となるようミクロ組織を設計したことである。以下、本発明の冷間金型用鋼について、説明する。 The feature of the present invention is that even when there are few expensive alloy elements such as Mo and W, a high hardness of 58 HRC or more, and further 60 HRC or more can be obtained. Furthermore, since this high hardness can be achieved at a high tempering temperature of 450 ° C. or higher, which is close to the surface treatment temperature, the deformation during the surface treatment can be suppressed. And despite the high hardness, it has just realized the steel for cold mold that has good machinability and secured the above-mentioned surface treatment property related to film adhesion and the above-mentioned dimensional stability of the mold. . Specifically, first, primary carbide was imparted to the structure as a means for maintaining hardness. Next, in order to compensate for the deterioration of machinability due to the application of the primary carbide, an alloy component is added so that a composite lubricating protective film of Al 2 O 3 and MnS is formed on the surface of the cutting tool by heat during cutting. Designed. On the other hand, the microstructure is designed so that the amount of primary carbide can ensure the adhesion of the hard coating. Hereinafter, the cold mold steel of the present invention will be described.

・C:0.6〜1.2質量%(以下、単に%と表記)
Cは、鋼中で炭化物を形成し、冷間金型用鋼に硬さを付与する重要な元素である。そして、本発明においては、後述するV、Nbの積極添加と、最適量の一次炭化物の付与によって、450℃以上の高温焼戻しでも58HRC以上、さらには60HRC以上の硬さを達成するための元素である。Cが少なすぎると形成される炭化物量が不足し、450℃以上での焼戻しにおいて上記の高硬度を付与することが困難である。一方、過多の含有は、焼入れしたときに未固溶となる一次炭化物量が増加するため被削性が低下するだけでなく、PVD表面処理性も低下する。従って、Cの含有量は0.6〜1.2%とした。好ましくは0.7%以上である。また、好ましくは1.0%以下である。
C: 0.6 to 1.2% by mass (hereinafter simply expressed as%)
C is an important element that forms carbides in the steel and imparts hardness to the cold mold steel. In the present invention, an element for achieving a hardness of 58 HRC or higher, even 60 HRC or higher even at high temperature tempering of 450 ° C. or higher by vigorous addition of V and Nb described below and application of an optimal amount of primary carbide. is there. If the amount of C is too small, the amount of carbide formed is insufficient, and it is difficult to impart the high hardness in tempering at 450 ° C. or higher. On the other hand, if the content is excessive, the amount of primary carbide that becomes insoluble when quenched is increased, so that not only the machinability is lowered but also the PVD surface treatment property is lowered. Therefore, the content of C is set to 0.6 to 1.2%. Preferably it is 0.7% or more. Further, it is preferably 1.0% or less.

・Si:2.5%以下
Siは、鋼中に固溶して、冷間金型用鋼に硬さを付与する重要な元素である。また、FeやCrよりも酸化傾向が強いことに加え、Alとコランダム系の酸化物を形成しやすい元素であるため、冷間金型用鋼を切削加工中に、工具表面へのAl保護皮膜の形成を促進して、被削性を向上する重要な作用がある。しかし、多すぎると焼入れ性や靱性が著しく低下する。よって、Siは2.5%以下とした。好ましくは0.5%以上である。また、好ましくは2.0%以下である。
-Si: 2.5% or less Si is an important element which dissolves in steel and imparts hardness to the steel for cold mold. In addition to being more oxidative than Fe and Cr, it is an element that easily forms a corundum-based oxide with Al 2 O 3 , so during cold cutting steel cutting, There is an important effect of promoting the formation of the Al 2 O 3 protective film and improving the machinability. However, if it is too much, hardenability and toughness are significantly reduced. Therefore, Si is set to 2.5% or less. Preferably it is 0.5% or more. Moreover, it is preferably 2.0% or less.

・Mn:2.0%以下
Mnは、後述するSおよびAlとともに、本発明の重要な元素である。まず、切削加工時において、鋼中のAlは切削工具表面にAlの保護皮膜を形成する。そして、鋼中のMnは、切削工具表面に形成された上記Al保護皮膜上で、同じく鋼中のSとMnSを形成して、良好な潤滑皮膜として作用する。そして、Mnは、オーステナイト形成元素であり、鋼中に固溶して焼入れ性を向上する。しかし、添加量が多すぎると焼入れ焼戻し後に残留オーステナイトが多く残り、表面処理時や金型使用時の寸法変化の原因となる。また、FeやCrと低融点酸化物を形成しやすいため、上記Al保護皮膜の形成を阻害する要因となる。よって、本発明では2.0%以下とした。好ましくは0.3%以上である。また、好ましくは1.5%以下である。
-Mn: 2.0% or less Mn is an important element of this invention with S and Al mentioned later. First, during cutting, Al in steel forms a protective film of Al 2 O 3 on the cutting tool surface. Then, Mn in steel, on the Al 2 O 3 protective film formed on the cutting tool surface, also forming a S and MnS in the steel, which acts as a good lubricating film. And Mn is an austenite forming element, and it dissolves in steel and improves hardenability. However, if the amount added is too large, a large amount of retained austenite remains after quenching and tempering, which causes a dimensional change during surface treatment or when using a mold. Further, since the easily form a Fe and Cr and a low melting oxide, is a factor that inhibits the formation of the Al 2 O 3 protective coating. Therefore, in the present invention, it was made 2.0% or less. Preferably it is 0.3% or more. Further, it is preferably 1.5% or less.

・P:0.10%以下
Pは、不可避的不純物として冷間金型用鋼に含まれ、炭化物の析出を促進する。このため、金型寸法が大きく、焼入れ温度から室温まで冷却する際の冷却速度が遅い場合、フェライトと炭化物からなる微細共析組織(以降、トルースタイト)を形成する。トルースタイトはマルテンサイトよりも硬度が低いため、結果として焼入れ硬さは低下し、450℃以上で焼戻ししても上記の高硬度を得ることが困難である。よって、本発明では0.10%以下に規制した。好ましくは0.05%以下である。
-P: 0.10% or less P is contained in the steel for cold molds as an inevitable impurity, and accelerates precipitation of carbides. For this reason, when the mold size is large and the cooling rate when cooling from the quenching temperature to room temperature is slow, a fine eutectoid structure (hereinafter referred to as troostite) composed of ferrite and carbide is formed. Since troustite has a lower hardness than martensite, the quenching hardness decreases as a result, and it is difficult to obtain the high hardness even when tempering at 450 ° C. or higher. Therefore, in this invention, it restricted to 0.10% or less. Preferably it is 0.05% or less.

・S:0.02〜0.1%
Sは、本発明の重要な元素であり、切削工具表面に形成されたAl保護皮膜上で鋼中のMnとMnSを形成して、良好な潤滑皮膜として作用する。このような潤滑作用が十分に発揮されるためには0.02%以上の添加が必要であるが、Sは鋼の靱性を劣化させるため、上限は0.1%とする。好ましくは0.03%以上である。また、好ましくは0.08%以下である。
・ S: 0.02-0.1%
S is an important element of the present invention, and forms Mn and MnS in the steel on the Al 2 O 3 protective film formed on the cutting tool surface, and acts as a good lubricating film. Addition of 0.02% or more is necessary in order to sufficiently exhibit such a lubricating action, but since S deteriorates the toughness of steel, the upper limit is made 0.1%. Preferably it is 0.03% or more. Moreover, Preferably it is 0.08% or less.

・Cr:3.0〜9.0%
Crは、本発明における重要な元素であり、一次炭化物であるM炭化物を形成することで、冷間金型用鋼に硬度を付与する。また、焼入れの際は未固溶炭化物として存在し、結晶粒の成長を抑制することで熱処理変形を抑える効果がある。ただし、Crが3.0%未満では、後述する本発明量のNbまたはVを添加しても、形成される一次炭化物量が少なく、450℃以上での焼戻しにおいて上記の高硬度を達成することが困難である。一方、9.0%を超える場合は、後述するように、複合潤滑保護皮膜が有効に作用する一次炭化物量を超える炭化物が形成されるため、被削性が低下する。このため、Crは3.0〜9.0%とすることが重要である。好ましくは3.5%以上である。また、好ましくは8.0%以下である。
・ Cr: 3.0-9.0%
Cr is an important element in the present invention, and imparts hardness to the steel for cold mold by forming M 7 C 3 carbide which is a primary carbide. Moreover, it exists as an insoluble carbide during quenching, and has the effect of suppressing heat treatment deformation by suppressing the growth of crystal grains. However, if Cr is less than 3.0%, even if Nb or V of the present invention amount described later is added, the amount of primary carbide formed is small, and the above-mentioned high hardness is achieved in tempering at 450 ° C. or higher. Is difficult. On the other hand, when it exceeds 9.0%, as will be described later, since the carbide exceeding the amount of primary carbide on which the composite lubricating protective film acts effectively is formed, the machinability is lowered. For this reason, it is important for Cr to be 3.0 to 9.0%. Preferably it is 3.5% or more. Moreover, Preferably it is 8.0% or less.

・MoおよびWは単独または複合で(Mo+1/2W):1.2%以下
MoおよびWは、焼入れ後の焼戻しにおいて、微細な二次炭化物をマトリックス中に析出させて硬度を向上する元素である。しかし、MoやWは高価な元素であるため、上記の高硬度を得るために多く添加すると、冷間金型用鋼のコスト上昇に繋がる。また、残留オーステナイトを安定化させるため、焼戻し後も残留オーステナイトが残存し、表面処理時や金型使用時に寸法変化が発生しやすい。Wは、Moと同様の効果を示すが、その効果を同一の添加量で比較した場合、Moの半分である。よって、これら元素の含有量は、無添加(0%を含む)であってもよい以外に、添加するとしても(Mo+1/2W)の関係式で1.2%以下とする。添加する場合、同関係式で0.1%以上が好ましい。より好ましくは0.5%以上である。
Mo and W are single or composite (Mo + 1 / 2W): 1.2% or less Mo and W are elements that improve the hardness by precipitating fine secondary carbides in the matrix during tempering after quenching. . However, since Mo and W are expensive elements, adding a large amount to obtain the above high hardness leads to an increase in the cost of the steel for cold mold. Moreover, in order to stabilize a retained austenite, a retained austenite remains even after tempering, and a dimensional change is easy to occur at the time of surface treatment or use of a mold. W shows the same effect as Mo, but when the effect is compared with the same addition amount, it is half of Mo. Therefore, the content of these elements may be non-added (including 0%) or, if added, is 1.2% or less in the relational expression (Mo + 1 / 2W). When added, 0.1% or more is preferable in the relational expression. More preferably, it is 0.5% or more.

・NbまたはVは単独または複合で(Nb+1/2V):0.1〜1.0%
NbおよびVは、本発明において重要な元素である。つまり、微細な二次炭化物を形成するMoおよびWに替わって、一次炭化物であるMC炭化物を形成して、冷間金型用鋼の硬度を上昇する元素である。さらに、この一次炭化物は焼入れ時の結晶粒の粗大化を抑え、熱処理変形を低減する作用がある。ただし、MC炭化物は非常に高硬度であるため、過多に添加すると被削性が低下する。Vは、Nbと同様の効果を示すが、その効果を同一の含有量で比較した場合、Nbの半分である。そして、本発明の場合、上記による(Nb+1/2V)の関係式で評価したとき、1.0%以下であれば、AlとMnSの複合潤滑保護皮膜の形成により、工具の摩耗が抑制され、被削性を維持することが可能である。一方、同関係式で0.1%未満では、MC炭化物の形成量が少なく、硬度の上昇や結晶粒粗大化を抑制する効果が得られない。よって、これら元素の添加量は、(Nb+1/2V)の関係式で0.1〜1.0%とする。好ましくは0.8%以下である。
Nb or V is single or composite (Nb + 1 / 2V): 0.1 to 1.0%
Nb and V are important elements in the present invention. That is, it is an element that forms MC carbide, which is a primary carbide, instead of Mo and W that form fine secondary carbide, and increases the hardness of the steel for cold mold. Furthermore, this primary carbide has the effect of suppressing the coarsening of crystal grains during quenching and reducing heat treatment deformation. However, since MC carbide has a very high hardness, if it is added excessively, the machinability is lowered. V shows the same effect as Nb, but is half of Nb when the effect is compared with the same content. In the case of the present invention, when evaluated by the relational expression (Nb + 1 / 2V) according to the above, if it is 1.0% or less, the wear of the tool is caused by the formation of a composite lubricating protective film of Al 2 O 3 and MnS. It is suppressed and machinability can be maintained. On the other hand, if the relational expression is less than 0.1%, the amount of MC carbide formed is small, and the effect of suppressing the increase in hardness and coarsening of crystal grains cannot be obtained. Therefore, the addition amount of these elements is 0.1 to 1.0% in the relational expression of (Nb + 1 / 2V). Preferably it is 0.8% or less.

・Al:0.04〜0.3%未満
Alは、本発明の重要な元素であり、切削加工時に高融点酸化物であるAlが切削工具表面に形成され、保護皮膜として機能する。そして、0.04%以上を含有することで、十分な厚さの保護皮膜が形成され、工具寿命が改善する。しかし、Alを多量に添加した場合は、金型用鋼中にAlが介在物として多く形成されるため、冷間金型用鋼の被削性がかえって低下する。このため、Al添加量の上限は0.3%未満とする。好ましくは0.05%以上である。また、好ましくは0.15%以下である。
Al: 0.04 to less than 0.3% Al is an important element of the present invention, and Al 2 O 3 which is a high melting point oxide is formed on the cutting tool surface during cutting and functions as a protective film. . And by containing 0.04% or more, the protective film of sufficient thickness is formed and a tool life improves. However, when a large amount of Al is added, since a large amount of Al 2 O 3 is formed as inclusions in the mold steel, the machinability of the cold mold steel is lowered. For this reason, the upper limit of the amount of Al added is less than 0.3%. Preferably it is 0.05% or more. Moreover, it is preferably 0.15% or less.

・好ましくは、Ni:1.0%以下
Niは、冷間金型用鋼の靱性や溶接性を改善する元素である。一方、Niは高価な金属であり、実用化する上では添加量を極力低減することが望ましい元素である。よって、Niの含有量は、無添加(0%を含む)であってもよい以外には、添加する場合でも、1.0%以下とした。
-Preferably, Ni: 1.0% or less Ni is an element which improves the toughness and weldability of steel for cold mold. On the other hand, Ni is an expensive metal, and it is an element that it is desirable to reduce the addition amount as much as possible for practical use. Therefore, the content of Ni may be 1.0% or less even when it is added except that it may be additive-free (including 0%).

・好ましくは、Cu:1.0%以下
Cuは、焼入れ後の焼戻しにおいてε−Cuとして析出し、冷間金型用鋼の硬さを高める効果がある。ただし、Cuは鋼素材の熱間脆性を引き起こす元素である。よって、本発明におけるCuの含有量は、0%であってもよい以外には、1.0%以下を含有させることができる。なお、Cuによる熱間脆性を抑制するには、Niを同時に含有させることも好ましい。そして、このときのCuとNiは、ほぼ同量とすることが、さらに好ましい。
-Preferably, Cu: 1.0% or less Cu precipitates as (epsilon) -Cu in the tempering after hardening, and has the effect of raising the hardness of steel for cold molds. However, Cu is an element that causes hot brittleness of a steel material. Therefore, the content of Cu in the present invention may be 1.0% or less except that it may be 0%. In order to suppress hot brittleness due to Cu, it is also preferable to contain Ni at the same time. And it is further more preferable that Cu and Ni at this time shall be substantially the same amount.

本発明の冷間金型用鋼において、一次炭化物やMnSの微細分散化のために、Ca、Ti、Zr、希土類金属をさらに含有させてもよい。   In the steel for cold mold of the present invention, Ca, Ti, Zr, and a rare earth metal may be further contained for fine dispersion of primary carbide and MnS.

・断面組織中に占める一次炭化物の面積率が3〜6%
冷間金型用鋼の硬さ維持に一次炭化物を利用する本発明とって、その量は本発明の重要な要素である。すなわち、上述したV、Nbの添加に加えて、組織中に適量の一次炭化物を付与することで、58HRC以上、さらには60HRC以上の硬度を達成し、耐摩耗性を向上させることができる。そして、これと同時に、焼入れ焼戻し時の熱処理変形を低減することが可能である。このような効果を得るためには、一次炭化物がマトリックス中に面積率で3%以上存在する必要がある。一方で、一次炭化物は、被削性を劣化する要因となる。しかし、本発明では、上述の複合潤滑保護皮膜を切削工具の表面に形成させることで、優れた被削性が得られる。そして、このときの被削性は、一次炭化物の面積率が6%以下の範囲で、一次炭化物のない場合と同等か、またはそれ以上である。また、一次炭化物量がこの範囲であれば、PVDによる表面処理における硬質皮膜の密着性も維持することが可能である。一次炭化物の面積率は、好ましくは5%以下であり、より好ましくは4%以下である。本発明における一次炭化物の面積率への調整は、例えば、金型用鋼の成分組成の調整に加えて、該成分組成でなるインゴット作製時の凝固速度を調整すること等によって、可能である。
・ The area ratio of primary carbide in the cross-sectional structure is 3 to 6%.
For the present invention that utilizes primary carbides to maintain the hardness of the cold mold steel, the amount is an important factor of the present invention. That is, in addition to the above-described addition of V and Nb, by imparting an appropriate amount of primary carbide in the structure, it is possible to achieve a hardness of 58 HRC or higher, further 60 HRC or higher, and improve wear resistance. At the same time, it is possible to reduce heat treatment deformation during quenching and tempering. In order to obtain such an effect, the primary carbide needs to be present in an area ratio of 3% or more in the matrix. On the other hand, primary carbide is a factor that deteriorates machinability. However, in the present invention, excellent machinability can be obtained by forming the above-described composite lubricating protective film on the surface of the cutting tool. And the machinability at this time is equivalent to or more than the case where there is no primary carbide when the area ratio of the primary carbide is 6% or less. Moreover, if the amount of primary carbides is within this range, it is possible to maintain the adhesion of the hard film in the surface treatment by PVD. The area ratio of the primary carbide is preferably 5% or less, more preferably 4% or less. The adjustment to the area ratio of the primary carbide in the present invention is possible by adjusting the solidification rate at the time of producing an ingot made of the component composition in addition to the adjustment of the component composition of the steel for molds, for example.

・硬さが58HRC以上(好ましくは60HRC以上)である。
本発明の冷間金型用鋼は、その焼入れ焼戻し工程において、58HRC以上、さらには60HRC以上の硬さを達成できる。そして、この焼入れ焼戻し後の高硬度の状態でも優れた被削性を確保できる。このため、プリハードン鋼として用いることで、焼入れ焼戻し処理に起因する熱処理変形の課題が解決される。よって、焼入れ焼戻し処理を挟んで粗切削加工と仕上げ切削加工が実施される金型の製作工程に比べて、仕上げ切削加工を省略することができる。
-Hardness is 58HRC or more (preferably 60HRC or more).
The steel for cold mold of the present invention can achieve a hardness of 58 HRC or more, and further 60 HRC or more in the quenching and tempering step. And excellent machinability can be secured even in a high hardness state after quenching and tempering. For this reason, the problem of the heat treatment deformation resulting from the quenching and tempering treatment is solved by using the pre-hardened steel. Therefore, the finish cutting process can be omitted as compared with the mold manufacturing process in which the rough cutting process and the finishing cutting process are performed with the quenching and tempering process interposed therebetween.

・本発明の冷間金型用鋼の製造方法は、焼入れ処理を行った後、好ましくは450℃以上の温度で焼戻し処理を行って、硬さを58HRC以上に調整するものである。
本発明の冷間金型用鋼において、上記58HRC以上の高硬度は、表面処理温度に近い450℃以上の高温焼戻し温度でも達成することができる。好ましくは、500℃以上の焼戻し温度でも上記の高硬度を達成できる。したがって、先の表面処理時の昇温による変形を抑制でき、切削加工後の金型形状を良好に維持することができる。
-The manufacturing method of the steel for cold molds of this invention adjusts hardness to 58 HRC or more by performing a tempering process at the temperature of 450 degreeC or more after performing a quenching process.
In the steel for cold mold of the present invention, the high hardness of 58 HRC or higher can be achieved even at a high tempering temperature of 450 ° C. or higher close to the surface treatment temperature. Preferably, the high hardness can be achieved even at a tempering temperature of 500 ° C. or higher. Therefore, deformation due to temperature rise during the previous surface treatment can be suppressed, and the mold shape after cutting can be maintained well.

材料を溶解し、表1に示した成分からなるインゴットを作製した。次に、これらのインゴットに対して、鍛造比が10程度になるように熱間鍛造を行い、冷却後、860℃で焼鈍を行った。そして、これらの焼鈍材に1030℃からの空冷による焼入れ処理を行った後に、450℃以上の種々の温度で焼戻し処理を行って達成できる各硬さのうちの最高硬さを測定した。そして、一方で、上記の焼入れ処理を行った後に、60HRCの硬さを狙って、500〜540℃で2回の焼戻し処理を行い、被削性を評価するための被削材を作製した。450℃以上の焼戻し処理で得られた最高焼戻し硬さと、被削性評価に供した被削材の硬さを表1に示す。最高焼戻し硬さについては、本発明例1および比較例1、2、3が500℃の焼戻し温度によって、本発明例2が480℃の焼戻し温度によって、いずれの試料でも58HRC以上の硬さを得ることができた。   The material was dissolved to prepare an ingot composed of the components shown in Table 1. Next, hot forging was performed on these ingots so that the forging ratio was about 10, and after cooling, annealing was performed at 860 ° C. And after performing the quenching process by air cooling from 1030 degreeC to these annealing materials, the maximum hardness of each hardness which can be achieved by performing a tempering process at various temperatures of 450 degreeC or more was measured. And on the other hand, after performing said hardening process, aiming at the hardness of 60HRC, the tempering process was performed twice at 500-540 degreeC, and the cut material for evaluating machinability was produced. Table 1 shows the maximum tempering hardness obtained by tempering treatment at 450 ° C. or higher and the hardness of the work material subjected to the machinability evaluation. With respect to the maximum tempering hardness, the present invention example 1 and comparative examples 1, 2, and 3 obtain a hardness of 58 HRC or more in any sample by the tempering temperature of 500 ° C. and the present invention example 2 by the tempering temperature of 480 ° C. I was able to.

被削材における一次炭化物の測定方法は次のような手順で実施した。まず、鍛伸方向に対して平行な面が15mm×15mmとなるように焼鈍材を切断した後、被削性評価に供した被削材と同じ条件で焼入れ焼戻しを行った。次に、ダイヤモンドスラリーとコロイダルシリカを用いて該平行な面を鏡面研磨した。次に、EPMAにて100倍の倍率で該平行な面の180μm×180μmの領域を3視野撮影した。次に、一次炭化物を形成するCr、Nb、Vについて、その一次炭化物中の含有量による二値化処理をして、マトリックス断面中に分布する一次炭化物を示した二値化画像を得た。図1は、本発明例1の被削材における二値化画像である(一次炭化物は、白色点の分布で示されている)。そして、円相当径で0.2μm以上となる一次炭化物のみを二値化画像から抽出し、3視野分の平均値としてそれら領域に占める一次炭化物の面積率を求めた。表1の試料における一次炭化物の面積率を表2に示す。比較例2は、比較例1に比してC量およびCr量がさらに低く、一次炭化物量の少ない鋼であるが、Cuを添加したことで焼戻し硬さを確保した鋼である。   The primary carbide measurement method in the work material was performed in the following procedure. First, after the annealed material was cut so that the plane parallel to the forging direction was 15 mm × 15 mm, quenching and tempering were performed under the same conditions as the work material used for machinability evaluation. Next, the parallel surfaces were mirror-polished using diamond slurry and colloidal silica. Next, three fields of view of a 180 μm × 180 μm region of the parallel surface were taken with an EPMA at a magnification of 100 times. Next, Cr, Nb, and V forming the primary carbide were binarized by the content in the primary carbide to obtain a binarized image showing the primary carbide distributed in the matrix cross section. FIG. 1 is a binarized image of the work material of Example 1 of the present invention (primary carbides are shown by the distribution of white points). Then, only primary carbides having an equivalent circle diameter of 0.2 μm or more were extracted from the binarized image, and the area ratio of the primary carbides occupying these regions was obtained as an average value for three fields of view. Table 2 shows the area ratio of primary carbides in the samples of Table 1. Comparative Example 2 is a steel that has a lower C content and Cr content than Comparative Example 1 and a smaller amount of primary carbide, but has secured tempering hardness by adding Cu.

被削材における被削性試験は、高硬度材の切削に対応した刃先交換式工具として日立ツール株式会社製インサートPICOminiを用いた平面切削により実施した。インサートは、超硬合金を母材とし、表面にTiAlNコーティングを施したものである。切削条件は、切削速度70m/min、回転数1857/min、送り速度743mm/min、一刃当たりの送り量0.4mm/刃、切込み深さ0.15mm、切込み幅6mm、刃数1とした。切削試験は切削油を使わない乾式で行った。   The machinability test on the work material was performed by plane cutting using an insert PICOmini manufactured by Hitachi Tool Co., Ltd. as a cutting edge exchangeable tool corresponding to the cutting of a hard material. The insert is made of a cemented carbide as a base material and a TiAlN coating on the surface. Cutting conditions were a cutting speed of 70 m / min, a rotation speed of 1857 / min, a feed speed of 743 mm / min, a feed amount per blade of 0.4 mm / blade, a cutting depth of 0.15 mm, a cutting width of 6 mm, and a blade count of 1. . The cutting test was performed by a dry method without using cutting oil.

そして、被削性の評価は、次の二点をもとに行った。まず、切削工具表面におけるAlとMnSからなる複合潤滑保護皮膜の形成の有無を評価した。これは、切削開始直後の切削距離0.25mの段階で、インサートをすくい面側からEPMAを用いて分析して、このときのAl、O、Mn、Sの存在を確認することで、その形成の有無を判断できる。次に、切削距離を50mまで延長し、このときの工具表面を、デジタルマイクロスコープを用いて撮影した。そして、逃げ面において、TiAlNコーティングが剥離した部位の超硬母材の露出幅を実測した。 The machinability was evaluated based on the following two points. First, the presence or absence of the formation of a composite lubricating protective film composed of Al 2 O 3 and MnS on the cutting tool surface was evaluated. This is because the insert is analyzed from the rake face side using EPMA at the stage of the cutting distance 0.25 m immediately after the start of cutting, and the presence of Al, O, Mn, and S at this time is confirmed. Can be determined. Next, the cutting distance was extended to 50 m, and the tool surface at this time was photographed using a digital microscope. Then, on the flank face, the exposed width of the cemented carbide base material where the TiAlN coating was peeled was measured.

図2、3は、本発明例1、2と、比較例1、2のそれぞれについて、0.25m切削した段階で切削工具の表面に形成された付着物を、EPMAを用いて分析した結果である(各元素の高濃度部は薄色で示されている)。図2に示す通り、本発明例1では、Al、O、Mn、Sが広範囲に亘って付着している様子が確認された。本発明例2では、本発明例1よりも範囲は狭かったものの、上記の元素が工具先端を被覆するように付着していた。これらと比較して、図3に示す通り、比較例1および2の場合は、Al、O、Mn、Sのいずれも工具先端への付着がわずかであった。なお、もとより鋼中のAlおよびS含有量が少ない比較例2について検出されたOは、Fe、Cr、Siの検出位置と一致しており、これらの元素からなる酸化物であった。   2 and 3 are the results of analyzing the deposits formed on the surface of the cutting tool at the stage of cutting 0.25 m for each of Invention Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 using EPMA. Yes (high concentrations of each element are shown in light color). As shown in FIG. 2, in Example 1 of the present invention, it was confirmed that Al, O, Mn, and S were adhered over a wide range. In Example 2 of the present invention, although the range was narrower than Example 1 of the present invention, the above-mentioned elements adhered to cover the tool tip. Compared to these, as shown in FIG. 3, in the case of Comparative Examples 1 and 2, all of Al, O, Mn, and S were slightly attached to the tool tip. In addition, O detected from Comparative Example 2 having a low Al and S content in the steel originally coincided with the detection positions of Fe, Cr, and Si, and was an oxide composed of these elements.

図4、5は、本発明例1、2と、比較例1〜3のそれぞれについて、切削距離を50mまで延長した後の、切削工具の逃げ面およびすくい面を示したデジタルマイクロスコープ写真である。Al、O、Mn、Sが広範囲に渡って付着していた本発明例1は、一次炭化物を多く含有するが、図4に示す通り、50m切削後も工具がほとんど損耗していなかった。また、表1および2で示したように、本発明例2は、実施例1で評価した金型用鋼の中で一次炭化物量が最も多く、硬さも高いが、すくい面、逃げ面とも摩耗の進行が遅く、十分な被削性を維持していた。一方、比較例1、2、3は、図5に示す通り、本発明例1、2と比較して、工具が損耗していた。   4 and 5 are digital microscope photographs showing the flank and rake face of the cutting tool after extending the cutting distance to 50 m for each of the inventive examples 1 and 2 and comparative examples 1 to 3. FIG. . Inventive Example 1 in which Al, O, Mn, and S were adhered over a wide range contained a large amount of primary carbide, but as shown in FIG. 4, the tool was hardly worn even after cutting 50 m. As shown in Tables 1 and 2, Invention Example 2 has the highest amount of primary carbide and the highest hardness among the mold steels evaluated in Example 1, but wears both the rake face and the flank face. Was slow and maintained sufficient machinability. On the other hand, in Comparative Examples 1, 2, and 3, the tool was worn out as compared with Invention Examples 1 and 2, as shown in FIG.

図6は、本発明例1、2、比較例1〜3について、被削材の一次炭化物の面積率と、工具逃げ面における工具母材の最大露出幅(摩耗幅)との関係を示したものである。本発明例1、2の場合、切削工具表面に複合潤滑保護皮膜が形成されることで、被削材中に一次炭化物を形成するNbやVが多く添加されていても、コーティングの剥離が少なく、良好な被削性が維持されている。   FIG. 6 shows the relationship between the area ratio of the primary carbide of the work material and the maximum exposed width (wear width) of the tool base material on the tool flank surface for Invention Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3. Is. In the case of Invention Examples 1 and 2, the composite lubricant protective film is formed on the surface of the cutting tool, so that even if a large amount of Nb or V that forms primary carbides is added to the work material, coating peeling is small. Good machinability is maintained.

材料を溶解し、表3に示した成分からなるインゴットを作製した。次に、これらのインゴットに対して、鍛造比が5程度になるように熱間鍛造を行い、冷却後、860℃で焼鈍を行った。そして、これらの焼鈍材に1030℃からの空冷による焼入れ処理を行った後に、450℃以上の種々の温度で焼戻し処理を行って達成できる各硬さのうちの最高硬さを測定した。そして、一方で、上記の焼入れ処理を行った後に、60HRCの硬さを狙って、500〜540℃で2回の焼戻し処理を行い、被削性を評価するための被削材を作製した。450℃以上の焼戻し処理で得られた最高焼戻し硬さと、被削性評価に供した被削材の硬さを表3に示す。最高焼戻し硬さについては、本発明例3、4、5および比較例4が500℃の焼戻し温度によって、本発明例6が480℃の焼戻し温度によって、いずれの試料でも58HRC以上の硬さを得ることができた。   The material was dissolved to prepare an ingot composed of the components shown in Table 3. Next, hot forging was performed on these ingots so that the forging ratio was about 5, and after cooling, annealing was performed at 860 ° C. And after performing the quenching process by air cooling from 1030 degreeC to these annealing materials, the maximum hardness of each hardness which can be achieved by performing a tempering process at various temperatures of 450 degreeC or more was measured. And on the other hand, after performing said hardening process, aiming at the hardness of 60HRC, the tempering process was performed twice at 500-540 degreeC, and the cut material for evaluating machinability was produced. Table 3 shows the maximum tempering hardness obtained by tempering treatment at 450 ° C. or higher and the hardness of the work material subjected to machinability evaluation. With regard to the maximum tempering hardness, each of the inventive examples 3, 4, 5 and comparative example 4 has a tempering temperature of 500 ° C., and the inventive example 6 has a tempering temperature of 480 ° C., and any sample has a hardness of 58 HRC or more. I was able to.

表3の試料の被削材における一次炭化物の面積率を表4に示す。このとき、一次炭化物の測定方法は、実施例1の手順に準じた。図7、8は、各試料の被削材における上記二値化画像に対して、そのときのミクロ組織を示した光学顕微鏡写真(100倍)である。図7において、一次炭化物は、専ら線状の集合で認められる。そして、この集合をなす個々の一次炭化物のうちで、円相当径が0.2μm以上の一次炭化物が、本発明における面積率の測定対象である。   Table 4 shows the area ratio of primary carbide in the work material of the sample of Table 3. At this time, the measurement method of the primary carbide conformed to the procedure of Example 1. 7 and 8 are optical micrographs (100 times) showing the microstructure at the time of the above binarized image on the work material of each sample. In FIG. 7, primary carbides are found exclusively in linear aggregates. Of the primary carbides forming this set, the primary carbide having an equivalent circle diameter of 0.2 μm or more is the area ratio measurement target in the present invention.

被削材における被削性試験は、前記日立ツール株式会社製インサートPICOminiを用いた平面切削により実施した。インサートは、超硬合金を母材とし、表面にTiNコーティングを施したものである。切削条件は、切削速度、回転数、送り速度、一刃当たりの送り量、切込み深さ、切込み幅、刃数について、実施例1と同じである。切削試験は切削油を使わない乾式で行った。そして、切削距離が8mに達したときの切削工具の摩耗量を測定することで、被削性を評価した。測定要領は実施例1に準じ、まず、切削後の工具表面を、デジタルマイクロスコープを用いて撮影した。そして、逃げ面において、TiNコーティングが剥離した部位の超硬母材の露出幅を実測した。   The machinability test on the work material was performed by plane cutting using the insert PICOmini manufactured by Hitachi Tool Co., Ltd. The insert is made of cemented carbide as a base material and TiN coating is applied to the surface. The cutting conditions are the same as in Example 1 with respect to the cutting speed, the number of rotations, the feed speed, the feed amount per blade, the depth of cut, the width of cut, and the number of blades. The cutting test was performed by a dry method without using cutting oil. And machinability was evaluated by measuring the amount of wear of the cutting tool when the cutting distance reached 8 m. The measurement procedure was in accordance with Example 1. First, the tool surface after cutting was photographed using a digital microscope. Then, on the flank face, the exposed width of the cemented carbide base material where the TiN coating was peeled was measured.

図9、10は、本発明例3〜6と、比較例4のそれぞれについて、上記切削工具の逃げ面およびすくい面を示したデジタルマイクロスコープ写真である。本発明例3は、工具がほとんど損耗していなかった。そして、一次炭化物量を多く含む本発明例4も、工具がほとんど損耗していなかった。本発明例5、6は、一次炭化物の面積率が本発明例3と同程度であるが、V、Nb量が多く、硬質なMC炭化物を含むものである。それでも、摩耗の進行は、比較例4に比べて抑えられており、十分な被削性を維持していた。   9 and 10 are digital microscope photographs showing the flank and rake face of the cutting tool for each of Invention Examples 3 to 6 and Comparative Example 4. FIG. In Invention Example 3, the tool was hardly worn. And the example 4 of this invention containing many amounts of primary carbides also hardly worn out the tool. In Invention Examples 5 and 6, the area ratio of primary carbide is the same as that in Invention Example 3, but the amount of V and Nb is large and hard MC carbide is included. Nevertheless, the progress of wear was suppressed as compared with Comparative Example 4, and sufficient machinability was maintained.

図11は、本発明例3〜6と、比較例4について、被削材の一次炭化物の面積率と、工具逃げ面における工具母材の最大露出幅(摩耗幅)との関係を示したものである。本発明例3〜6は、被削材中に一次炭化物を形成するNbやVが多く添加されていても、比較例4に比べてコーティングの剥離が少なく、良好な被削性が維持されている。なお、実施例2の場合、切削距離が実施例1(図6)より短いにも係わらず、工具母材の摩耗幅の絶対量が大きいのは、切削工具のコーティングにTiAlNよりも耐摩耗性の低いTiNを適用したことによる。   FIG. 11 shows the relationship between the area ratio of the primary carbide of the work material and the maximum exposed width (wear width) of the tool base material on the tool flank for Invention Examples 3 to 6 and Comparative Example 4. It is. In Invention Examples 3 to 6, even if a large amount of Nb or V forming primary carbides is added to the work material, the coating is less peeled than Comparative Example 4, and good machinability is maintained. Yes. In the case of Example 2, although the cutting distance is shorter than that of Example 1 (FIG. 6), the absolute amount of the wear width of the tool base material is larger than that of TiAlN on the coating of the cutting tool. This is due to the application of TiN having a low thickness.

Claims (6)

質量%で、
C:0.6〜1.2%、
Si:2.5%以下、
Mn:2.0%以下、
P:0.10%以下、
S:0.02〜0.1%、
Cr:3.0〜9.0%、
MoおよびWは単独または複合で(Mo+1/2W):1.2%以下、
NbおよびVは単独または複合で(Nb+1/2V):0.1〜1.0%、
Al:0.04〜0.3%未満、
残部Feおよび不可避的不純物からなり、
断面組織中に占める一次炭化物の面積率が3〜6%であり、
硬さが58HRC以上であることを特徴とする高硬度冷間金型用鋼。
% By mass
C: 0.6-1.2%
Si: 2.5% or less,
Mn: 2.0% or less,
P: 0.10% or less,
S: 0.02-0.1%,
Cr: 3.0-9.0%,
Mo and W are single or composite (Mo + 1 / 2W): 1.2% or less,
Nb and V are single or composite (Nb + 1 / 2V): 0.1 to 1.0%,
Al: 0.04 to less than 0.3%,
The balance Fe and inevitable impurities,
The area ratio of the primary carbide in the cross-sectional structure is 3 to 6%,
High hardness cold mold steel characterized by having a hardness of 58 HRC or more.
質量%で、Ni:1.0%以下をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載の高硬度冷間金型用鋼。 The high-hardness cold mold steel according to claim 1, further comprising Ni: 1.0% or less in terms of mass%. 質量%で、Cu:1.0%以下をさらに含有することを特徴とする請求項1または2に記載の高硬度冷間金型用鋼。 The steel for high-hardness cold mold according to claim 1 or 2, further comprising Cu: 1.0% or less in terms of mass%. 質量%で、
C:0.6〜1.2%、
Si:2.5%以下、
Mn:2.0%以下、
P:0.10%以下、
S:0.02〜0.1%、
Cr:3.0〜9.0%、
MoおよびWは単独または複合で(Mo+1/2W):1.2%以下、
NbおよびVは単独または複合で(Nb+1/2V):0.1〜1.0%、
Al:0.04〜0.3%未満、
残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼に焼入れ処理を行った後、450℃以上の温度で焼戻し処理を行って、硬さを58HRC以上に調整することを特徴とする高硬度冷間金型用鋼の製造方法。
% By mass
C: 0.6-1.2%
Si: 2.5% or less,
Mn: 2.0% or less,
P: 0.10% or less,
S: 0.02-0.1%,
Cr: 3.0-9.0%,
Mo and W are single or composite (Mo + 1 / 2W): 1.2% or less,
Nb and V are single or composite (Nb + 1 / 2V): 0.1 to 1.0%,
Al: 0.04 to less than 0.3%,
A steel for high-hardness cold mold, wherein the steel comprising the balance Fe and inevitable impurities is quenched and then tempered at a temperature of 450 ° C. or higher to adjust the hardness to 58 HRC or higher. Manufacturing method.
前記鋼が、質量%で、Ni:1.0%以下をさらに含有することを特徴とする請求項4に記載の高硬度冷間金型用鋼の製造方法。 The method for producing steel for high-hardness cold mold according to claim 4, wherein the steel further contains, by mass%, Ni: 1.0% or less. 前記鋼が、質量%で、Cu:1.0%以下をさらに含有することを特徴とする請求項4または5に記載の高硬度冷間金型用鋼の製造方法。 The method for producing a steel for high-hardness cold mold according to claim 4 or 5, wherein the steel further contains, by mass%, Cu: 1.0% or less.
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