JPH11181548A - 被削性に優れた冷間工具鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高硬さ、および耐摩耗性と優れた靱性を兼ね
供えた被削性に優れた冷間工具鋼を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：０．６５〜１．３％、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種または２種
をＭｏ当量（Ｍｏ＋１／２Ｗ）：１．０〜５．０％、Ｖ
またはＮｂの１種または２種を、Ｖ＋１／２Ｎｂ：０．
１〜１．０％、Ｓ：０．０１０〜０．１０％、残部Ｆｅ
および不可避的不純物よりなることを特徴とする被削性
に優れた冷間工具鋼。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被削性に優れた冷
間工具鋼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
ＫＤ１１が広く使用されている。しかし、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℃焼き戻しで６０ＨＲ
Ｃの硬さが得られる点で優れているが、しかしながら、
ＳＫＤ１１鋼においては、粗大なＣｒ系共晶炭化物を含
有するために被削性に劣る。一方、快削性を付与するた
めに、Ｓを添加することが広く知られているが、同時に
耐衝撃性が低下すると言う問題がある。このような問題
に対して、例えば特公昭４１−１７４４１号公報、特公
昭６３−６６３８４号公報、特開平８−１２０３３３号
公報、および特公平３−３６８９７号公報等の発明が提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した、特公昭４１
−１７４４１号公報はＳを二硫化モリブデンの形で含ま
せて、潤滑性を向上させ、工具等の耐摩耗性を良好とす
ると共に、衝撃性を低下させないと言うものである。し
かしながら、この発明には、Ｃｒが含有せず、かつ、Ｖ
＋１／２Ｎｂの規制が全く開示されていない。また、特
公昭６３−６６３８４号公報は、ＲＥＭ添加によって、
非金属介在物を大幅に粒状化させることによって、被削
性の向上と、耐衝撃性が著しく優れると言うものである
が、この発明には、本発明の特徴とするＶおよびＮｂ添
加におけるＶ＋１／２Ｎｂの規制がされていない。

【０００４】さらに、特開平８−１２０３３３号公報
は、前述したＪＩＳ−ＳＫＤ１１の粗大なＣｒ系共晶炭
化物を含有することによる被削性の劣化に対応して、耐
摩耗性を劣化させることなく、被削性の改善を図ったも
のであるが、この発明も、本発明の成分組成とするＭｏ
とＷの１種または２種をＭｏ＋Ｗ／２で１．０〜５．０
％とし、かつ、ＶとＮｂの１種または２種をＶ＋Ｎｂ／
２で０．１〜１．０％なる成分組成を規制した記載が全
くない。

【０００５】また、特公平３−３６８９７号公報は、
Ｃ：０．６５〜０．８９％、Ｓｉ：０．５０〜１．５０
％、Ｍｎ：０．３０〜１．５０％、Ｃｒ：８．１〜１
０．０％、Ｍｏ：０．７５〜１．９５％、Ｖ：０．５〜
１．０％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする炭化物被覆処理用硬度高靱性冷間工具鋼で
あり、高靱性を活用し、通常の熱処理後の強度、靱性が
従来鋼であるＪＩＳ−ＳＫＤ１１よりも優れている鋼で
あるが、本発明は、さらにこれらに加えて、焼鈍状態お
よび焼入焼戻状態での被削性、研削性が著しく向上する
成分バランスを見出したものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述のような
発明に加えて、低Ｃ−低Ｃｒ鋼でのＳ添加により、強
度、耐摩耗性、および靱性を劣化させることなく、被削
性の向上を図るものであって、その発明の要旨とすると
ころは、重量％で、Ｃ：０．６５〜１．３％、Ｓｉ：
２．０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：５．０〜１
１．０％、ＭｏまたはＷのいずれか１種または２種をＭ
ｏ当量（Ｍｏ＋１／２Ｗ）：１．０〜５．０％、Ｖまた
はＮｂの１種または２種を、Ｖ＋１／２Ｎｂ：０．１〜
１．０％、Ｓ：０．０１０〜０．１０％，残部Ｆｅおよ
び不可避的不純物よりなることを特徴とする被削性に優
れた冷間工具鋼にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】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，Ｍ
ｏ，Ｖ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、添加量が多過ぎる
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１．３％とした。一方、０．６５
％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０．６５％としたが、強度靱性の最適バランス
を得るためには、０．７５〜１．１％の範囲が望まし
い。

【０００８】Ｓｉは、主に脱酸剤として添加されると共
に、耐酸化性、焼入性に有効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％を越えて添加すると、靱性
を低下させるので、その上限を２．０％とした。Ｍｎ
は、Ｓｉと同様に脱酸剤として添加し鋼の清浄度を高め
ると共に焼入れ性を高める元素である。しかしながら、
１．５％を越えて添加すると、冷間加工性を阻害するう
えに靱性を低下させるので、その上限を１．５％とし
た。

【０００９】Ｃｒは、焼入れ性を高めると共に、焼戻軟
化抵抗を高める有効な元素である。この硬化を満足する
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、靱性を低下させるため、その上限を１１．０％、
とした。

【００１０】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量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Ｍ
ｏ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
（Ｍｏ＋１／２Ｗ）で表すことができる。本発明成分系
においては、Ｍｏ当量で少なくとも１．０％以上が必要
である。逆に、Ｍｏ当量の過剰添加は、靱性を低下を招
くので、その上限を５．０％とした。

【００１１】Ｖ、Ｎｂは、共に二次硬化に有効であり、
Ｃと硬い炭化物を形成して耐摩耗性の向上に大きく寄与
すると共に結晶粒を微細化する。ただし、その効果はＶ
の方がＮｂよりも２倍強く、同じ効果を得るのに、Ｎｂ
はＶの２倍必要である。この両元素の効果はＶ当量（Ｖ
＋１／２Ｎｂ）で表すことができる。本発明成分系にお
いては、高温焼戻し硬度を得るためには、Ｖ当量で少な
くとも０．１％以上が必要である。過剰な添加は靱性を
劣化させるため、その上限を１．０％とした。

【００１２】Ｓは、被削性を高め機械的工費を低減する
うえで欠くことのできない元素であり、その目的達成の
ためには、０．０１０％以上添加する必要がある。しか
し、０．１０％を超えて過多に添加するときは、熱間延
性を劣化させるので、その上限を０．１０％とする。本
発明の冷間工具鋼は、以上の元素によって構成されるも
のであり、成形金型用鋼としての強度、耐摩耗性、およ
び靱性を満たしつつ、被削性が良好で金型製作費を安価
に抑えることができる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明する。表１に示す組成の鋼６００ｋｇを真空誘導溶
解炉にて出鋼した後、加熱温度１１００℃、鍛錬比１５
ｓで鍛伸を行い、室温まで徐冷した後、８６０℃にて焼
鈍を施し供試材とした。この試験片と金型を１０４０℃
に３０分保持後、空冷して焼入し、５２０℃で６０分保
持後、空冷処理を２回繰り返した。また、摩耗試験は、
ＳＣＭ４２０（８６ＨＲＢ）を相手材とし、摩耗距離２
００ｍ、最終荷重６２Ｎの条件下で行い、試験結果は比
較鋼８の摩耗量を１００として表した。

【００１４】被削性の評価は、径１２０×１００ｍｍの
実際の金型を型彫りしてその所要時間を比較鋼８の金型
用鋼を１として、試験材と比較することによって行っ
た。その結果を表１に示す。表１に示すように、本発明
鋼Ｎｏ１〜７はいずれも型彫り所要時間は比較鋼に比べ
て２０〜４０％程度短縮されており、被削性が著しく改
善されていることが判る。すなわち、従来の冷間工具鋼
Ｎｏ８〜９なみの耐摩耗性、およびはるかに優れた被削
性をはかることが出来た。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明鋼により、高
硬さと優れた靱性を兼備し、かつ金型の製作に要する工
程の低減をはかれる極めて被削性の優れた冷間工具鋼を
提供することにある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ：０．６５〜１．３％、 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種または２種をＭｏ当量（Ｍ
   ｏ＋１／２Ｗ）：１．０〜５．０％、 ＶまたはＮｂの１種または２種を、Ｖ＋１／２Ｎｂ：
   ０．１〜１．０％、 Ｓ：０．０１０〜０．１０％、 残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなることを特徴とす
   る被削性に優れた冷間工具鋼。