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公開番号2024154276
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-30
出願番号2023068022
出願日2023-04-18
発明の名称工具鋼の製造方法
出願人大同特殊鋼株式会社
代理人個人
主分類C21D 6/00 20060101AFI20241023BHJP(鉄冶金)
要約【課題】球状化焼なましによって、適切に軟化され、かつ、金属組織が改善された工具鋼を得ることができる工具鋼の製造方法を提供する。
【解決手段】工具鋼の製造方法は、所定の化学組成を有する鋼材を準備する工程と、前記鋼材に対して、前記鋼材のAc₃点よりも高い第1温度で加熱する加熱処理と、前記第1温度から前記鋼材のA₁点よりも低い第2温度まで低下させる冷却処理と、前記第2温度で所定の時間、保持する恒温保持処理とを実行する球状化焼なましを行う工程と、を備える。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
質量％で、
Ｃ：０．２５％以上１．５０％以下、
Ｓｉ：０．１０％以上１．５０％以下、
Ｍｎ：０．２０％以上１．５０％以下、
Ｐ：０．０５０％以下、
Ｓ：０．０５０％以下、
Ｃｕ：０．３０％以下、
Ｎｉ：０．３０％以下、
Ｃｒ：４．００％以上９．００％以下、
Ｍｏ：０．５０％以上３．００％以下、および、
Ｖ：０．１５％以上１．５０％以下、
を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物である化学組成を有する鋼材を準備する工程と、
前記鋼材に対して、前記鋼材のＡｃ
３
点よりも高い第１温度で加熱する加熱処理と、前記第１温度から前記鋼材のＡ
１
点よりも低い第２温度まで低下させる冷却処理と、前記第２温度で所定の時間、保持する恒温保持処理とを実行する球状化焼なましを行う工程と、
を備える、工具鋼の製造方法。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記第１温度は、８７０℃以上９２０℃以下である、請求項１記載の工具鋼の製造方法。
【請求項３】
前記第２温度は、６８０℃以上７８０℃以下である、請求項２記載の工具鋼の製造方法。
【請求項４】
前記鋼材のＡ
１
点と前記第２温度との差は、３０℃以上１４０℃以下である、請求項１または請求項２記載の工具鋼の製造方法。
【請求項５】
前記第２温度は、予め定めた基準温度±２０℃の範囲内の温度であり、
前記基準温度は、前記鋼材の恒温変態を最短の時間で完了することができる温度の近似値である、請求項１または請求項２記載の工具鋼の製造方法。
【請求項６】
前記基準温度は、前記鋼材のＡ
１
点－７０℃の値である、請求項５記載の工具鋼の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具鋼の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
工具鋼としては、例えば、熱間ダイス鋼や、冷間ダイス鋼、プラスチック金型鋼等が知られている。一般に、工具鋼の製造工程では、まず、各種の金属原料等をアーク式電気炉等で溶解して溶鋼を得る工程と、その溶鋼を精錬する工程と、精錬後の溶鋼を鋳造して鋼材を得る工程と、が実行される。
【０００３】
その後、鋼材に対しては、均質化熱処理や、鍛造等の熱間加工が行われ、さらに、工具鋼の機械的性質や加工特性を向上させるために球状化焼なまし（ＳＡ；Ｓｐｈｅｒｏｉｄｉｚｉｎｇａｎｎｅａｌｉｎｇ）が実行される。球状化焼なましは、主に、鋼材の金属組織中の炭化物を球状化させて鋼材を軟化させることを目的として行われる。
【０００４】
従来から、球状化焼なましに関する様々な技術が提案されてきている。例えば、下記の特許文献１には、球状化焼なましでの熱処理時間の短縮のために、球状化焼なましの前、または、球状化焼なましの途中で、鋼材に磁場を印加する技術が開示されている。また、特許文献２には、所望の焼入れ性および球状化焼なまし性を有する金型用の工具鋼を製造するために、球状化焼なましを実行した後に、焼入れを実行する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平１０－２９８６４０号公報
特開２００８－１２１０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１，２においても説明されているように、従来の球状化焼なましの一例では、鋼材を、鋼材のＡ
１
点より高い所定の温度まで加熱した後、所定の冷却速度で徐冷する温度制御が行われていた。しかしながら、そのような従来の球状化焼なましの温度制御では、鋼材の所望の軟化を達成できたとしても、例えば、金属組織に残留しているベイナイトの痕跡がみられるなど、金属組織の状態に依然として改善の余地があった。
【０００７】
従来は、球状化焼なましの後の鋼材の金属組織を改善するために、例えば、低温焼なまし（ＬＡ；Ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｎｅａｌｉｎｇ）等の熱処理工程を、追加的に実行する場合もあった。しかしながら、こうした追加工程は、工具鋼の製造コストを増大させる原因となる。
【０００８】
本発明は、従来とは異なる方法で球状化焼なましを行うことによって、追加の工程を実施しなくとも、適切に軟化され、かつ、良好な金属組織を有する工具鋼を得ることができる製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者は、球状化焼なましの研究を重ね、鋼材の所望の軟化を達成でき、かつ、鋼材の金属組織の状態も良好にできる、従来とは異なる球状化焼なましの方法を見出した。本発明は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【００１０】
［第１形態］第１形態は、工具鋼の製造方法として提供される。第１形態の製造方法は、質量％で、Ｃ：０．２５％以上１．５０％以下、Ｓｉ：０．１０％以上１．５０％以下、Ｍｎ：０．２０％以上１．５０％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０５０％以下、Ｃｕ：０．３０％以下、Ｎｉ：０．３０％以下、Ｃｒ：４．００％以上９．００％以下、Ｍｏ：０．５０％以上３．００％以下、および、Ｖ：０．１５％以上１．５０％以下、を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物である化学組成を有する鋼材を準備する工程と、前記鋼材に対して、前記鋼材のＡｃ
３
点よりも高い第１温度で加熱する加熱処理と、前記第１温度から前記鋼材のＡ
１
点よりも低い第２温度まで低下させる冷却処理と、前記第２温度で所定の時間、保持する恒温保持処理とを実行する球状化焼なましを行う工程と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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