(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．７５〜０．９０％、Ｓｉ：０．３０〜０．９０％、Ｍｎ：０．３５〜１．００％、Ｃｒ：５．７０〜８．２０％、Ｍｏ：０．２０〜０．５０％、Ａｌ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、式（１）におけるＲ値が、１．５０≦Ｒ値≦１．８０で、式（２）におけるＨ値が、Ｈ値≦１０．０で、９００μｍ2以上の面積を有する炭化物の数が１ｍｍ2当り４．９個以下、９００μｍ2以上の面積を有する炭化物の面積率が８％以下であることを特徴とする冷間プレス金型用鋼。
ただし、上記の［％元素］は元素量で、質量％を示し、Ｒ値およびＨ値は以下に示すとおりである。
Ｒ値＝０．９８３×［％Ｃ］／Ｃｅｑ、
ただし、Ｃｅｑ＝０．０６３×［％Ｃｒ］＋０．０９３×［％Ｍｏ］・・・式（１）
Ｈ値＝［％Ｃｒ］／（１．８４×［％Ｍｎ］＋３．４４［％Ａｌ］・・・式（２）
【請求項２】
Ｓ：０．１２０％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の冷間プレス金型用鋼。
【請求項３】
スクラッチ試験によるスクラッチ痕の変形ポイントでの垂直荷重で、臨界荷重が１０１Ｎ以上のＴＤ処理による皮膜、または、臨界荷重が１１７Ｎ以上のＰＶＤ処理による皮膜を表面に有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷間プレス金型用鋼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は表面処理性に優れた省資源の冷間プレス金型用鋼に関し、特に表面処理に関する化学成分の最適化と、新たな条件式を規定し、鋼中の粗大な一次炭化物の個数を規定し、かつ粗大な一次炭化物の面積率を制限した冷間プレス金型用鋼と、さらに、この一次炭化物の条件を満たす冷間プレス金型用鋼に、ＴＤ処理およびＰＶＤ処理を施して被膜を生成した冷間プレス金型用鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車産業におけるハイテン適用の拡大に代表される被加工材の高強度化および冷間塑性加工技術の進歩によるネットシェイプ化や工程集約の流れを受け、冷間加工金型への負荷がいっそうに高まっている。このような高負荷環境では、冷間プレスなどの成型用金型や工具と被加工材の潤滑不足による焼きつきが問題となり、各種表面処理による改善がなされてきた。
【０００３】
従来、冷間プレスなどの成型用金型には、ＪＩＳに記載されたＳＫＤ１１あるいはＡＩＳＩで規格化されているＤ２などの冷間金型用工具鋼が多用されている。これらの冷間金型用工具鋼は、鋼中に１．５％前後のＣと１２％前後のＣｒを添加することにより、粗大なＭ7Ｃ3一次炭化物を形成し、優れた耐摩耗性を発揮する鋼材となっている。一方、これらの鋼材は一次炭化物を多量に含むことが原因で、靭性及び加工性が悪い。
【０００４】
このような背景の下で、鋼成分の調整によって一次炭化物の大きさや面積率を最適化し、高面圧をなるべく均一に分散させ、マトリックスの局所的な塑性変形を緩和することで、被膜のクラック発生を抑制した冷間工具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、このものは、本願発明が開発しようとする冷間金型用鋼と成分系が異なり、また、特許文献１はダイヤモンドライクカーボン膜のみに関するものである。
【０００５】
他方、冷間プレス金型として必要な最小限の硬度、靱性、耐摩耗性などの特性を確保した上で、金型材料の費用を増大させる高価な元素の使用を極力削減することで、安価な冷間プレス金型用鋼が提案（例えば、特許文献２参照。）されている。しかし、このものは、省資源の冷間工具鋼に関するが、本願に比してＭｎの成分範囲が低く、Ｃｒの成分範囲が高いなど、本願発明が開発しようとする鋼成分の範囲と相違し、さらに表面処理性に関する記載が示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９０５１７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２９３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、工業製品は、製品デザインの短期化および多様化が求められることから、現在のニーズとして、少量多品種生産品が求められている。各種製造業はその傾向に追従する結果、製造コストの低減目的として、金属製品の加工分野では、従来は長寿命が得られる金型材料が求められてきたが、近年では必要最低限の特性を有した低価格な金型材料の要望が拡大している。そこで、冷間プレス用の金型材料である冷間工具鋼においては、前記要望に応えるために、金型製造費用と工期の削減を目的として、被削性の改善や焼入焼戻し後の変形の低減や寸法変化の低減を狙った開発も進められてきた。しかし、それらの多くは、冷間プレス用途としての特性、特に耐摩耗性や、耐焼付き性を維持および向上させるために、高価な希少元素を多く含有している場合が多く、結果として十分な金型費用の削減に貢献できるものになっていない。
【０００８】
本出願の発明が解決しようとする課題は、省資源型の冷間工具鋼に関するが、省資源型の冷間プレス金型用鋼の特許文献２と異なり、表面処理性に関する成分の添加量の最適化と、さらに新たな成分の添加と条件式および粗大な一次炭化物の数や粗大な一次炭化物の面積率などを追加した冷間プレス金型用鋼とし、さらに、この一次炭化物の条件を満たす冷間プレス金型用鋼に、ＴＤ処理あるいはＰＶＤ処理を施して被膜を生成した冷間プレス金型用鋼を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための手段は、第１の手段では、化学成分が、質量％で、Ｃ：０．７５〜０．９０％、Ｓｉ：０．３０〜０．９０％、Ｍｎ：０．３５〜１．００％、Ｃｒ：５．７０〜８．２０％、Ｍｏ：０．２０〜０．５０％、Ａｌ：０．０１〜０．１５％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、式（１）におけるＲ値が、１．５０≦Ｒ値≦１．８０で、式（２）におけるＨ値が、Ｈ値≦１０．０で、９００μｍ2以上の面積を有する粗大な一次炭化物の数が１ｍｍ2当り４．９個以下、粗大な一次炭化物の面積率が８％以下であることを特徴とする冷間プレス金型用鋼である。
ただし、上記の［％元素］は元素量であり、質量％を示し、Ｒ値およびＨ値は以下に示すとおりである。
Ｒ値＝０．９８３×［％Ｃ］／Ｃｅｑ、
ただし、Ｃｅｑ＝０．０６３×［％Ｃｒ］＋０．０９３×［％Ｍｏ］・・・式（１）
Ｈ値＝［％Ｃｒ］／（１．８４×［％Ｍｎ］＋３．４４×［％Ａｌ］・・・式（２）
【００１０】
第２の手段では、
質量％で、Ｓ＝０．１２０％以下を含有したことを特徴とする第１の手段における冷間プレス金型鋼。
【００１１】
第３の手段では、第１の手段または第２の手段における冷間プレス金型用鋼の表面に、スクラッチ試験による臨界荷重がある一定値以上となることを特徴とする皮膜を有する冷間プレス金型用鋼である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、第１の手段では、ＣｒとＭｎの添加量に対するＣの添加量のバランスに配慮することで、高価なＣｒの添加量を最小限に抑え、同様に高価な元素であるＶについては積極的な添加を必要とすることなく、冷間プレス金型などの冷間成形用工具として必要な特性を有する冷間金型用鋼を、比較的に低価格で製造できる。
【００１３】
第２の手段では、第１の手段の冷間金型用鋼の化学成分に、Ｓを０．１２０％以下を含有するときは、製鋼過程で形成したＭｎＳが鋼材の被削性を高め切削費用の削減に寄与する。
【００１４】
第３の手段では、第１の手段または第２の手段の冷間プレス金型用鋼にＴＤ処理によるあるいはＰＶＤ処理による皮膜をさらに形成しているので、表面処理すなわち臨界荷重に優れた冷間金型用鋼材となっている。ＴＤ処理とは、８５０〜１０５０℃程度の溶融した塩浴中に被処理材を浸漬することにより、被処理材の表面に炭化物や硼化物、もしくはその他の化合物層を形成させる皮膜処理である。ＰＶＤ処理とは、スパッタや蒸着によって被処理材の表面に窒化物やＤＬＣなどの相を形成させる皮膜処理である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
発明を実施するための形態の記載に先立ち、課題を解決するための手段における本願発明の第１の手段の冷間プレス金型用鋼の化学成分、化学成分中の［％Ｃｒ］と［％Ｍｎ］および［％Ａｌ］の特定比の値、粗大な一次炭化物の数および粗大な一次炭化物の面積率の規定、さらに第２の手段の冷間プレス金型用鋼の、上記第１の手段の一次炭化物の条件を満たす金型用鋼に生成するＴＤ処理あるいはＰＶＤ処理による被膜を生成した冷間プレス金型用鋼の限定理由について順次説明する。ただし、化学成分は質量％で示し、さらに、［％元素］は合金元素量であり質量％の数値を示す。
【００１６】
Ｃ：０．７５〜０．９０％
Ｃは、十分な焼入性を確保し、炭化物を形成させることで、硬さや耐摩耗性を得るための元素である。Ｃが０．７５％未満であると十分な硬さや耐摩耗性が得られない。Ｃが０．９０％より多いと、炭化物の粗大化および凝固偏析を助長し、靱性を阻害する。そこで、Ｃは０．７５〜０．９０％とする。望ましくは、Ｃ：０．７５〜０．８５％である。
【００１７】
Ｓｉ：０．３０〜０．９０％
Ｓｉは、製鋼での脱酸効果および鋼の焼入性を確保するための元素である。Ｓｉが０．３０％未満では、これらの効果が得られない。Ｓｉが０．９０％より多すぎると、靱性が低下する。そこで、Ｓｉは０．３０〜０．９０％とする。
【００１８】
Ｍｎ：０．３５〜１．００％
Ｍｎは、Ｓｉ同様に脱酸材として添加をし、焼入性の確保にも寄与する元素である。Ｍｎが０．３５％未満では、硬さと焼入性が確保できず、Ｍｎが１．００％よリ多いと靱性が低下する。そこで、Ｍｎは０．３５〜１．００％とする。
【００１９】
Ｃｒ：５．７０〜８．２０％
Ｃｒは、焼入性を改善する元素で、炭化物を形成して耐摩耗性に寄与する元素である。Ｃｒが５．７０％未満では、十分な炭化物を形成して耐摩耗性に寄与することができない。一方、Ｃｒが８．２０％より多すぎると、偏析を助長し、靱性および熱処理後の寸法変化が大きくなる。
【００２０】
Ｍｏ：０．２０〜０．５０％
Ｍｏは、焼入性と二次硬化や耐摩耗性に寄与する元素である。Ｍｏが０．２０％より少ないと、焼入性と二次硬化や耐摩耗の効果が得られない。Ｍｏを０．５０％より過剰に添加しても、効果が飽和するばかりか、偏析を助長し、炭化物が粗大凝集することによって靭性を低下させる。さらにＭｏは高価な元素でありコストが嵩む。そこで、Ｍｏは０．２０〜０．５０％とする。
【００２１】
Ｓ：０．１２０％以下
Ｓは、鋼材の被削性を改善する元素である。Ｓは製鋼の過程でＭｎと結合してＭｎＳを形成する。このＭｎＳが切削加工の際に破壊の起点になることで、鋼材の被削性を高め、切削加工費用の削減に寄与する。ただし、同時に、鋼材の靭性を低下させる要因にもなることから、過剰な添加は金型としての機能を大幅に損なうことになるので、上限を０．１２０％とすることで添加しても良い。
【００２２】
Ａｌ：０．０１〜０．１５％
Ａｌは、焼入性に寄与する元素であるが、不純物レベルの０．０１％未満では焼入性に寄与しない。一方、Ａｌは０．１５％より多いと、酸化物を形成し、熱間加工性を低下させる。そこで、Ａｌは０．０１〜０．１５％とする。
【００２３】
９００μｍ2以上の面積を有する粗大な一次炭化物の個数が１ｍｍ2当りに４．９個以下で、かつ９００μｍ2以上の面積を有する粗大な一次炭化物の面積率が８％以下
粗大な一次炭化物の個数を１ｍｍ2当りに４．９個以下とし、面積率を８%以下に制限することで、金型としての使用時の面圧を均一に分散させ、皮膜のクラック発生を抑制することができる。
【００２４】
上記の一次炭化物の条件を満たす鋼材に、ＴＤ処理による表面皮膜あるいはＰＶＤ処理による表面皮膜の形成を行なう。
一次炭化物の条件を満たす鋼材へのＴＤ処理あるいはＰＶＤ処理により生成した表面皮膜のスクラッチ試験において、垂直荷重の臨界荷重が、ＴＤ処理による表面皮膜で１０１Ｎ以上あるいはＰＶＤ処理による表面皮膜で１１７Ｎ以上であるので、極めて高密着性の表面処理皮膜が形成されている。
【００２５】
次いで、本願発明の化学組成であるＣｒおよびＭｏの添加量に対するＣ添加量の限定式である［Ｃ％］／Ｃｅｑの値をＲ値とするとき、本発明において１．５０≦Ｒ値≦１．８０を満足する。そこで、この１．５０≦Ｒ値≦１．８０限定理由について以下に説明する。
【００２６】
Ｒ値は、Ｒ値＝０．９８３×［％Ｃ］／Ｃｅｑ、Ｃｅｑ＝０．０６３×［％Ｃｒ］＋０．０９３×［％Ｍｏ］で定義される。この１．５０≦Ｒ値≦１．８０は、本願発明鋼を１０３０℃から焼入れ後４９０〜５１０℃で焼戻しをした場合において、いずれかの焼戻しで５８ＨＲＣ以上を確保しつつ、靭性２５Ｊ／ｃｍ2以上の鋼材とするために必要な値である。ところで、焼戻し時には、炭化物が析出する。しかし、この炭化物の種類は焼入焼戻し硬さに多大の影響をおよぼし、特にＭｏは焼入焼戻し時に二次炭化物を析出し硬さの向上に有効である。そこで、Ｍｏ主体の炭化物を効果的に析出させるためには、本発明の範囲内においては、Ｍｏの添加量に加えてＭｏとＣｒとの添加量の関係を制御する必要がある。さらに、同時に靭性も確保するためには、ＭｏとＣｒとの添加量に対するＣ量を制御する必要がある。さらには、ＣｒとＭｏの添加量に対するＣの添加量バランスに配慮することで、高価なＭｏの添加量を最小限に抑えることができる。そこで、本発明の成分範囲で１．５０≦Ｒ値≦１．８０とする。望ましくは、１．５０≦Ｒ値≦１．７５とする。
【００２７】
一方、Ｈ値は、Ｈ値＝［％Ｃｒ］／（１．８４×［％Ｍｎ］＋３．４４×［％Ａｌ］）で定義される。鋼Ｈ値が１０．０より高いと、本願の鋼材としての靱性が不足する。そこで、［％Ｃｒ］／（１．８４×［％Ｍｎ］＋３．４４×［％Ａｌ］）のＨ値は、１０．０以下とする。
【００２８】
ここで、本願発明の実施の形態について、以下の表１に示す本発明鋼のＦｅおよび不可避不純物を除く、記号Ａ〜Ｍの１３種の実施例の合金組成およびＲ値とＨ値および比較鋼の記号ａ〜ｎの合金組成およびＲ値とＨ値、並びに表２に示す本発明鋼の記号Ａ〜Ｍの実施例の焼入焼戻硬さ、耐摩耗性、靱性、一次炭化物個数、一次炭化物面積率、表面処理性および比較鋼の記号ａ〜ｎの１４種の焼入焼戻硬さ、耐摩耗性、靱性、一次炭化物個数、一次炭化物面積率、表面処理性の各評価を通じて記載することとする。
【００２９】
先ず、表１に示す本発明鋼のＡ〜Ｍの１３種と比較鋼のａ〜ｎの１４種に示す化学成分とＦｅおよび不可避不純物からなる鋼のそれぞれ１トンを、真空溶解炉を用いて溶製してインゴットに造塊した。当該インゴットを１１２５℃に加熱して、熱間鍛造により鍛練成形比が凡そ６Ｓとなる１０５ｍｍの厚さで幅が２１５ｍｍで長さが８００ｍｍの平角材を製造した。
【００３０】
先ず、表１について説明する。この表１には、本発明鋼の記号Ａ〜Ｍおよび比較鋼の記号ａ〜ｎに示す質量％で示す合金組成（ただし、この合金組成の表１に記載は無いが、Ｆｅと残部不可避不純物が含まれている。）とＲ値とＨ値が示されている。ただし、
Ｒ値＝０．９８３×［％Ｃ］／Ｃｅｑ
、Ｃｅｑ＝０．０６３×［％Ｃｒ］＋０．０９３×［％Ｍｏ］である。Ｈ値＝［％Ｃｒ］／（１．８４×［％Ｍｎ］＋３．４４×［％Ａｌ］）
である。
【００３１】
【表１】
0006716156.tif 000002
【００３２】
表１において、本発明鋼の１３種では、Ｒ値は本発明鋼Ｉの１．５０〜本発明鋼Ｍの１．８０であり、１．５０≦Ｒ値≦１．８０を満足する。これに対して、比較鋼ａ〜ｎの１４種の中では、比較鋼ａはＲ値が１．３８で本発明鋼のＲ値の最低値の１．５０より低く、比較鋼ｃの１．８７、比較鋼ｅの２．０７、比較鋼ｈの１．８４、比較鋼ｎの１．８６はいずれも本発明鋼のＲ値の最高値の１．８０より高い。なお、表１において、合金組成（質量％）の欄のハイフンは含有する元素が含まれないことを示し、ハイフン以外の数値は各元素の質量％で示す量である。
【００３３】
さらに、表１において、本発明鋼の１３種では、Ｈ値は本発明鋼Ｂの３．７〜本発明鋼Ｊの８．５であり、Ｈ値≦１０を満足する。これに対して、比較鋼ａ〜ｎの１４種の中では、比較鋼ａはＨ値が１６．９、比較鋼ｂはＨ値が１６．１、比較鋼ｌは１０．２で、発明鋼のＨ値の最高値の１０より高い。
【００３４】
【表２】
0006716156.tif 000003
【００３５】
表２に示す、焼入焼戻し硬さの評価としては、上記作製の１０５ｍｍの厚さで幅が２１５ｍｍで長さ８００ｍｍの各平角材を１０３０℃で３０分均熱した後に、空冷による焼入れを施し、４９０〜５１０℃の焼戻温度にて２回の焼戻しを行った後、中央部を厚さ２５ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ２５ｍｍに切断して得た切断面を測定面とし、これらの測定面の熱影響層と、その反対面の表面にあるスケール層を平面研磨機にて除去して平行精度を高めた後、ロックウェル硬度計にて上記切断面の硬さを測定した値である。なお、焼入焼戻し硬さの測定値（ＨＲＣで示す。）はそれぞれの鋼材で得られた硬さの５点平均値を示しており、その時の焼戻しの温度を焼戻温度（℃）として示している。本発明鋼では、焼入焼戻硬さはＨＲＣで５８．０以上である。なお、表２では記号Ｅは欠いている。
【００３６】
耐摩耗性の評価としては、大越式迅速摩耗試験による比摩耗量（ｍｍ3／Ｎ・ｍｍ）を評価した。これは、上記作製の１０５ｍｍの厚さで幅が２１５ｍｍで長さ８００ｍｍの各平角材の中周部から、幅１０ｍｍ、厚さ２８ｍｍ、長さ６０ｍｍの試験片鋼材を、幅１０ｍｍ、厚さ２８ｍｍの面が鋼材の鍛伸方向と垂直方向になるように採取し、この採取した素材を１０３０℃で３０分均熱した後に、空冷による焼入れを施し、４９０〜５１０℃の焼戻温度にて２回の焼戻しを行ない、最高硬さに調質した。その後、該素材を幅７ｍｍ、厚さ２５ｍｍ、長さ５０ｍｍに仕上げ加工し、厚さ２５ｍｍ、長さ５０ｍｍの面を試験面とする試験片とした。一方、硬さが８６ＨＲＢであるＪＩＳ規格のクロムモリブデン鋼のＳＣＭ４２０からなるリング材を試験片の相手材とし、この相手材であるリング材を、最終荷重６１．８Ｎ、すべり速度２．４ｍ／ｓ、摩擦係数２００ｍの条件で、試験片と摩擦させ、試験後の比摩耗量を評価の指標とした。本発明鋼では、耐摩耗性における比摩耗量は３．０（×１０-7ｍｍ2／ｋｇ）未満である。
【００３７】
靱性の評価としては、シャルピー衝撃試験により破壊に要したエネルギーで評価した。この試験では、１０５ｍｍの厚さで幅が２１５ｍｍで長さ８００ｍｍの各平角材の中心部から、鍛伸方向に対して、垂直方向が試験片の長さ方向になるように、１辺が１２ｍｍ四方で長さが６０ｍｍの試験片素材を採取した。これらの試験片素材を１０３０℃で３０分間の均熱を行った後、空冷により焼入れを施し４９０〜５１０℃の焼戻温度にて２回の焼戻しを行なうことで、ＨＲＣ５８〜６０に調質した。さらにその後、これらの素材を１辺が１０ｍｍ四方で長さが５５ｍｍの角柱に仕上げ加工し、鍛伸方向に垂直となる面にノッチ半径１０ｍｍ、深さ２ｍｍのＣノッチを加工して試験片としたものを用いてシャルピー衝撃試験を行った。衝撃試験値は破壊に要した衝撃エネルギーを試験片断面積で除した値であり、単位をＪ／ｃｍ2で示している。本発明鋼では、靱性における１０Ｒ−Ｃ試験片の衝撃値は２５.０（Ｊ／ｃｍ2）以上である。
【００３８】
熱間加工性の評価としては、熱間での圧縮試験により評価した。これは１０５ｍｍの厚さで幅が２１５ｍｍで長さ８００ｍｍの各平角材の焼なまし材の中心部より、直径が６ｍｍで長さが９ｍｍの円柱試験片を割出し、１１７５℃に加熱した状態で、１００ｍｍ／ｓの加工速度により加工率７０％の圧縮を行った時の、試験片の割れ発生の有無により目視にて評価した。○は割れ発生がないものであり、×は割れを生じたものである。本発明鋼では全てにおいて○である。
【００３９】
一次炭化物の個数の評価としては、粗大な一次炭化物の個数を１ｍｍ2当りに本発明鋼では４．９個以下であるとし、さらに一次炭化物の面積の評価としては、粗大な一次炭化物の面積率を本発明鋼では８％以下に制限することで、金型としての使用時の面圧を均一に分散させ、皮膜のクラック発生を抑制することができる。
【００４０】
ＴＤ処理あるいはＰＶＤ処理による評価としては、ＴＤ処理あるいはＰＶＤ処理により生成させた表面皮膜の垂直荷重の臨界荷重が、本発明鋼では、ＴＤ処理によるもので１０１Ｎ以上あるいはＰＶＤ処理によるもので１１７Ｎ以上であり、極めて高密着性の表面処理皮膜が形成されている。
【００４１】
本発明鋼Ａ〜Ｍの表２の評価は、焼入焼戻硬さがＨＲＣで５８．０〜６１．０で５８．０以上を満足し、耐摩耗性の比摩耗量が３．０（×１０-7ｍｍ2／ｋｇ）未満であり、靱性が１０Ｒ−Ｃ試験片の衝撃値が２５.０（Ｊ／ｃｍ2）未満であり、熱間加工性が試験片の割れ発生率がなくすべて○であり、一次炭化物の個数を１ｍｍ2当りに４．９個以下であり、一次炭化物の面積率は８％以下であり、ＴＤ処理あるいはＰＶＤ処理による生成の表面皮膜の垂直荷重の臨界荷重がＴＤ処理によるもので１０１Ｎ以上あるいはＰＶＤ処理によるもので１１７Ｎ以上で極めて高密着性の表面処理皮膜が形成されている。
【００４２】
これに対して比較鋼ａ〜ｎの１４種では、比較鋼ａは合金組成のＭｎが０．２４％と低く、Ｒ値も１．３８と低く、Ｈ値が１６．９と高いため、１０Ｒ−Ｃ試験片の衝撃値が２３．４Ｊ／ｃｍ2と低く靱性が悪い。
【００４３】
比較鋼ｂは合金組成のＭｎが０．１６％と低く、Ｈ値が１６．１と高いため、１０Ｒ−Ｃ衝撃値が２４．６Ｊ／ｃｍ2と低く靱性が悪い。
【００４４】
比較鋼ｃは合金組成のＭｎが１．１０％と高く、Ｒ値も１．８７と高く、１０Ｒ−Ｃ試験片の衝撃値が２２．９Ｊ／ｃｍ2と低く靱性が悪く、熱間加工性も×である。
【００４５】
比較鋼ｄは合金組成のＭｎが１．２４％と高く、熱間加工性が×である。
【００４６】
比較鋼ｅは合金組成のＣｒが５．６４％と低く、形成される炭化物総量が不足するため比摩耗量が３．１（×１０-7ｍｍ2／ｋｇ）と高くなり耐摩耗性が低く、Ｒ値が２．０７と高く、１０Ｒ−Ｃ衝撃値が１８．７Ｊ／ｃｍ2と低く靱性が悪い。
【００４７】
比較鋼ｆは合金組成のＣｒが８．３６％と高く、焼入焼戻硬さがＨＲＣで５６．８と低く、耐摩耗性の比摩耗量が３．７（×１０-7ｍｍ2／ｋｇ）と高く耐摩耗性が悪く、一次炭化物の個数が５．４個と高く、ＴＤ処理膜の臨界荷重が６４Ｎであり、さらにＰＶＤ処理の臨界荷重が７９Ｎであり、表面処理性が悪い。
【００４８】
比較鋼ｇは合金組成のＣが０．７３％と低く、焼入焼戻硬さがＨＲＣで５７．１と低く、耐摩耗性の比摩耗量が３．１（×１０-7ｍｍ2／ｋｇ）と高く耐摩耗性が悪い。
【００４９】
比較鋼ｈは合金組成のＣが０．９６％と高く、炭化物の偏析が増加することで、１０Ｒ−Ｃ試験片の衝撃値が１４.８（Ｊ／ｃｍ2）と靱性が低く、Ｒ値が１．８４と高く、熱間加工性が試験片の割れ発生率が多く×であり、一次炭化物の個数を１ｍｍ2当りに６．７個と多く、一次炭化物の面積率は８５％で高く、ＴＤ処理あるいはＰＶＤ処理による生成の表面皮膜の垂直荷重の臨界荷重がＴＤ処理によるもので５４ＮあるいはＰＶＤ処理によるもので６９Ｎと極めて低く密着性に劣る表面処理皮膜が形成されている。
【００５０】
比較鋼ｉは合金組成のＳｉが０．２０％と低く、鋼材自体の強度が得られず、焼入焼戻硬さがＨＲＣで５７．１と低く、比摩耗量が３．２（×１０-7ｍｍ2／ｋｇ）と高く耐摩耗性悪く、１０Ｒ−Ｃ試験片の衝撃値が２２．８（Ｊ／ｃｍ2）と靱性が低い。
【００５１】
比較鋼ｊはＳｉ含有量が１．１５％と高く、基地組織の延性が低下するため、１０Ｒ−Ｃ衝撃値が２１．１Ｊ／ｃｍ2で靱性が低い。
【００５２】
比較鋼ｋはＳ含有量が０．１６３％と高く、硫化物が過剰に生成されるために、１０Ｒ−Ｃ試験片の衝撃値が２３．２Ｊ／ｃｍ2で靱性が低く、かつ熱間加工性が×で悪い。
【００５３】
比較鋼ｌはＭｏ含有量が０．１５％と低く、有用なＭｏ系の炭化物が減少し、焼入焼戻硬さが５７．２ＨＲＣと低く、比摩擦量が３．６８（×１０−７ｍｍ2／ｋｇ）と高いので耐摩耗性が低く、Ｈ値が１０．２と高いため、１０Ｒ−Ｃ試験片の衝撃値が２４．１Ｊ／ｃｍ2と低いので靱性が低く、また熱間加工性が×で、また粗大な一次炭化物の面積率が８．４％と増加することで、ＴＤ処理膜のダイヤモンド圧子によるスクラッチ試験の臨界荷重が５６Ｎで低く、ＰＶＤ処理膜の同スクラッチ試験の臨界荷重が８３Ｎで低く、表面処理性が低い。
【００５４】
比較鋼ｍはＭｏ含有量が０．５８％と高く、炭化物の粗大凝集が発生して１０Ｒ−Ｃ試験片の衝撃値が２３．１Ｊ／ｃｍ2と低いので靱性が低い。
【００５５】
比較鋼ｎはＡｌ含有量が０．１７％と高く、またＲ値も１．８６と高いため、熱間加工性が×で悪い。
【００５６】
以上のように、表２において、本発明鋼Ａ〜Ｍの１３種は、いずれも焼入焼戻し硬さはＨＲＣ５８．０以上、耐摩耗性は比摩耗量が２．９×１０-7ｍ3／Ｎ・ｍｍ以下で耐摩耗性があり、１０Ｒ−Ｃ衝撃値が２５．２Ｊ／ｃｍ2以上で靱性があり、したがって、これらは十分な焼入焼戻硬さ、靭性を有し、かつ耐摩耗性を兼備している。これらの本発明鋼Ａ〜Ｍの１３種は、ＣｒとＭｎの添加量バランスに配慮することで、高価なＣｒの添加量を最小限に抑え、同様に高価な元素であるＶについては積極的な添加を必要とせずとも、これらの鋼は、冷間プレス金型などの冷間成形用工具として必要な表２に示す特性を満たすことにより、比較的に安価な冷間工具鋼を需要企業に提供することが可能となった。