冷間ダイス鋼は、主にスタンピング、ブランキング、フォーミング、曲げ、冷間押出、冷間引抜、粉末冶金ダイスなどに使用され、高硬度、高耐摩耗性、十分な靭性が求められます。一般的には一般型と特殊型の2種類に分けられます。例えば、米国の汎用冷間ダイス鋼には、通常、O1、A2、D2、D3の4つの鋼種が含まれます。各国の汎用冷間合金ダイス鋼の鋼種の比較を表4に示します。日本のJIS規格によると、使用できる冷間ダイス鋼の主な種類はSKシリーズで、SKシリーズ炭素工具鋼、8種類のSKDシリーズ合金工具鋼、9種類のSKHMOシリーズ高速度鋼が含まれており、合計24種類の鋼種があります。中国のGB / T1299-2000合金工具鋼規格には、合計11種類の鋼種が含まれており、比較的完全なシリーズを形成しています。加工技術、加工材料、金型需要の変化に伴い、従来の基本シリーズではニーズを満たすことができなくなりました。日本の製鉄所や欧州の大手工具鋼メーカーは、専用の冷間ダイス鋼を開発し、徐々にそれぞれの冷間ダイス鋼シリーズを形成してきました。これらの冷間ダイス鋼の発展は、冷間ダイス鋼の発展方向でもあります。
低合金空気焼入れ冷間加工ダイス鋼
熱処理技術の発展、特に金型業界における真空焼入れ技術の広範な応用に伴い、焼入れ変形を低減するために、国内外で低合金空気焼入れマイクロ変形鋼が開発されてきた。 このタイプの鋼は、良好な焼入れ性と熱処理を必要とし、変形が小さく、強度と靭性が良好で、ある程度の耐摩耗性を備えています。 標準的な高合金冷間ダイス鋼（D2、A2など）は焼入れ性が良好ですが、合金含有量が高く、高価です。そのため、国内外で低合金マイクロ変形鋼が開発されてきた。 このタイプの鋼は、一般に、焼入れ性を向上させるためにCrおよびMn合金元素を含みます。 合金元素の総含有量は通常<5％です。 小生産バッチの精密部品の製造に適しています。 複雑な金型。代表的な鋼種としては、米国のA6、日立金属のACD37、大同特殊鋼のG04、愛知製鋼のAKS3などがあります。中国のGD鋼は、900℃で焼入れ、200℃で焼戻しを行うことで、一定量の残留オーステナイトを維持し、優れた強度、靭性、寸法安定性を備えています。欠けや破損が生じやすい冷間プレス金型の製造に使用でき、長寿命です。
火炎焼入れ金型鋼
金型の製造サイクルを短縮し、熱処理工程を簡素化し、エネルギーを節約し、金型の製造コストを削減するために、日本は火炎焼入れの要件を満たす特殊な冷間ダイス鋼を開発しました。代表的なものとしては、愛知製鋼のSX105V（7CrSiMnMoV）、SX4（Cr8）、日立金属のHMD5、HMD1、大同特殊鋼のG05鋼などがあります。中国は7Cr7SiMnMoVを開発しました。このタイプの鋼は、金型を加工した後、空冷して焼入れし、酸素アセチレンスプレーガンなどのヒーターを使用してブレードまたは金型の他の部分を加熱するために使用できます。通常、焼入れ後すぐに使用できます。プロセスが簡単なため、日本で広く使用されています。このタイプの鋼の代表的な鋼種は7CrSiMnMoVで、焼入れ性に優れています。 φ80mmの鋼材を油焼入れすると、表面から30mmの距離で硬度が60HRCに達します。中心部と表面の硬度差は3HRCです。火炎焼入れの場合は、180～200℃で予熱した後、スプレーガンで900～1000℃まで加熱して焼入れすることで、硬度は60HRC以上に達し、1.5mmを超える硬化層が得られます。
高靭性、高耐摩耗性冷間ダイス鋼
冷間ダイス鋼の靭性を向上させ、鋼の耐摩耗性を低減するために、いくつかの海外の大手金型鋼生産会社は、高靭性と高耐摩耗性を兼ね備えた一連の冷間ダイス鋼を相次いで開発してきました。 このタイプの鋼は、一般に約1％の炭素と8％のCrを含みます。Mo、V、Siなどの合金元素を添加することで、炭化物が細かく均一に分散し、靭性がCr12型鋼よりもはるかに高く、耐摩耗性は同等です。 。 硬度、曲げ強度、疲労強度、破壊靭性が高く、耐焼戻し安定性もCr12型金型鋼よりも高くなっています。高速パンチやマルチステーションパンチに適しています。 このタイプの鋼の代表的な鋼種は、V含有量の低い日本のDC53とV含有量の高いCRU-WEARです。 DC53は1020〜1040℃で焼入れされ、空冷後に硬度は62〜63HRCに達します。低温（180〜200℃）および高温焼戻し（500〜550℃）で焼戻しが可能で、靭性はD2の1倍高く、疲労性能はD2より20％高くなっています。CRU-WEAR鍛造および圧延後、850〜870℃で焼鈍およびオーステナイト化されます。30℃/時間未満で650℃まで冷却して放冷すると、硬度は225〜255HBに達します。焼入れ温度は1020〜1120℃の範囲で選択でき、硬度は63HRCに達し、使用条件に応じて480〜570℃で焼戻しされ、明らかな二次硬化効果があり、耐摩耗性および靭性はD2より優れています。
ベース鋼（高速度鋼）
高速度鋼は、耐摩耗性と高硬度に優れているため、海外では高性能で長寿命の冷間加工金型の製造に広く使用されています。例えば、日本の一般規格高速度鋼SKH51（W6Mo5Cr4V2）などがあります。金型の要求に適応するために、高速度鋼の焼入れ温度、焼入れ硬度、または炭素含有量を低減することで靭性を向上させることがよくあります。マトリックス鋼は高速度鋼から開発され、その化学組成は焼入れ後の高速度鋼のマトリックス組成と同等です。そのため、焼入れ後の残留炭化物の数が少なく、均一に分布しているため、高速度鋼に比べて鋼の靭性が大幅に向上します。米国と日本は1970年代初頭にVascoMA、VascoMatrix1、MOD2などのグレードのベース鋼を研究しました。最近では、DRM1、DRM2、DRM3などが開発されています。一般的に、高い靭性と優れた耐焼戻し安定性が求められる冷間加工用金型に使用されます。中国では、65Nb（65Cr4W3Mo2VNb）、65W8Cr4VTi、65Cr5Mo3W2VSiTiなどのベース鋼も開発されています。これらの鋼は優れた強度と靭性を備えており、冷間押出成形、厚板冷間打ち抜き、ねじ転造ホイール、インプレッションダイ、冷間圧造ダイなどに広く使用されているほか、温間押出成形ダイとしても使用できます。
粉末冶金用金型鋼
従来のプロセスで製造されたLEDB型高合金冷間ダイス鋼、特に大断面材料は、共晶炭化物が粗大で分布が不均一であるため、鋼の靭性、研削性、等方性が著しく低下します。近年、工具鋼とダイス鋼を生産する海外の大手特殊鋼企業は、一連の粉末冶金高速度鋼と高合金ダイス鋼の開発に注力しており、この種の鋼の急速な発展につながっています。粉末冶金プロセスを使用すると、アトマイズされた鋼粉末が急速に冷却され、形成された炭化物が細かく均一になり、金型材料の靭性、研削性、等方性が大幅に向上します。この特殊な製造プロセスにより、炭化物が細かく均一になり、被削性と研削性が向上し、鋼に高い炭素とバナジウムの含有量を添加できるようになり、一連の新しい鋼種が開発されました。例えば、日本の大同のDEXシリーズ（DEX40、DEX60、DEX80など）、日立金属のHAPシリーズ、不二越のFAXシリーズ、UDDEHOLMのVANADISシリーズ、フランスのErasteelのASPシリーズ、アメリカのCRUCIBLE社の粉末冶金工具鋼は、急速に発展しています。CPM1V、CPM3V、CPM10V、CPM15Vなどの粉末冶金鋼シリーズは、通常のプロセスで製造された工具鋼と比較して、耐摩耗性と靭性が大幅に向上しています。
投稿日時: 2024年4月2日