(57)【要約】【課題】  合金元素添加量の最適化により、高温環境下での軟化抵抗性および耐摩耗性の維持が可能な金型鋼を提供する。【解決手段】  質量％で、Ｃ：０．７０〜０．８９％、Ｓｉ：０．３０〜０．８０％、Ｍｎ：０．４５〜０．９５％、Ｃｒ：３．００〜６．００％、Ｍｏ：２．００％以上かつ４．００％未満、Ｗ：５．００％以下、Ｖ：０．４０〜２．００％、Ｎ：０．０３００％以下、好ましくはＮ：０．０１２０％以下を有し、ＭｏおよびＷは上記の範囲内で、６．００％＜２Ｍｏ＋Ｗ＜９．００％を満足し、ΔＣ：−０．０３〜０．２０、Ｋ値：１．６７以上を満足する合金元素を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物であり、該不可避不純物中のＴｉ：０．００５％以下、望ましくは０．００３％以下である鋼を１１００〜１１８０℃で焼入れを行い、５００〜５８０℃の範囲で焼戻した時の硬さが６４ＨＲＣ以上であることを特徴とする高強度マトリックスハイス。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃ：０．７０〜０．８９％、Ｓｉ：０．３０〜０．８０％、Ｍｎ：０．４５〜０．９５％、Ｃｒ：３．００〜６．００％、Ｍｏ：２．００％以上かつ４．００％未満、Ｗ：５．００％以下、Ｖ：０．４０〜２．００％、Ｎ：０．０３００％以下、好ましくはＮ：０．０１２０％以下を有し、ＭｏおよびＷは上記の範囲内で、６．００％＜２Ｍｏ＋Ｗ＜９．００％を満足し、ΔＣ：−０．０３〜０．２０、Ｋ値：１．６７以上を満足する合金元素を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物であり、該不可避不純物中のＴｉ：０．００５％以下である鋼を１１００〜１１８０℃で焼入れを行い、５００〜５８０℃の範囲で焼戻した時の硬さが６４ＨＲＣ以上であることを特徴とする高強度マトリックスハイス。
ただし、上記において、ΔＣ＝Ｃ−Ｃeq、
Ｃeq＝０．０６×％Ｃ＋０．０６３×％Ｍｏ＋０．０３３×％Ｗ＋０．２×％Ｖ＋０．１×％Ｎｂ、
Ｋ値＝１．０５×％Ｍｏ＋０．５５×％Ｗ＋３．３３×％Ｖ＋１．６７×％Ｎｂ−％Ｃｒである。
ここで、Ｃは質量％を示し、％元素は各合金元素の質量％を示す。
【請求項２】
質量％で、Ｃ：０．７０〜０．８９％、Ｓｉ：０．３０〜０．８０％、Ｍｎ：０．４５〜０．９５％、Ｃｒ：３．００〜６．００％、Ｍｏ：２．００％以上かつ４．００％未満、Ｗ：５．００％以下、Ｖ：０．４０〜２．００％、Ｎ：０．０３００％以下、好ましくはＮ：０．０１２０％以下を有し、さらに、Ｎｉ：２．００％以下、Ｎｂ：１．００％以下、Ｃｏ：６．００％以下のうち１種または２種以上を有し、ＭｏおよびＷは上記の範囲内で、６．００％＜２Ｍｏ＋Ｗ＜９．００％を満足し、ΔＣ：−０．０３〜０．２０、Ｋ値：１．６７以上を満足する合金元素を含有し、残部Ｆｅおよび不純物であり、該不可避不純物中のＴｉ：０．００５％以下である鋼を１１００〜１１８０℃で焼入れを行い、５００〜５８０℃の範囲で焼戻した時の硬さが６４ＨＲＣ以上であることを特徴とする高強度マトリックスハイス。
ただし、上記において、ΔＣ＝Ｃ−Ｃeq、
Ｃeq＝０．０６×％Ｃ＋０．０６３×％Ｍｏ＋０．０３３×％Ｗ＋０．２×％Ｖ＋０．１×％Ｎｂ、
Ｋ値＝１．０５×％Ｍｏ＋０．５５×％Ｗ＋３．３３×％Ｖ＋１．６７×％Ｎｂ−％Ｃｒである。
ここで、Ｃは質量％を示し、％元素は各合金元素の質量％を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間鍛造、温間鍛造、熱間鍛造、熱間押出などの金型、ダイカストの金型やスリーブなどの部材に用いる高強度のマトリックスハイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷間鍛造金型や、比較的加工温度が低い温間鍛造金型や、熱間鍛造金型などの中でも、被加工材との接触時間や摺動（すなわち成形）距離が大きく、金型への負荷が大きい場合には、マトリックスハイスが多く適用されている。マトリックスハイスは、例えばＪＩＳ−ＳＫＨ５１などの高速度工具鋼の基地（すなわちマトリックス）組成を参考にした成分設計により、高速度工具鋼と比較して高価な合金元素の添加量を低減し、高い強度と靭性を兼備した工具鋼である（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。
【０００３】
しかし、この特許文献１には、ΔＣおよびＫ値の考慮がなされておらず、強度および耐摩耗性が不足する場合がある。特許文献１の実施例に示される成分系は、実際にΔＣが本願発明の下限を外れており、本願発明の特長の一つである高硬度が得られていない。さらに、特許文献２の発明の実施例に示された発明例の鋼はいずれもＣ添加量およびΔＣが本願発明の下限値を外れており、強度および耐摩耗性が十分でない。
【０００４】
さらに、別の従来技術として、マトリックスハイスと称される高速度工具鋼が開示されている（例えば、特許文献３または特許文献４参照。）。しかし、これらは何れもΔＣおよびＫ値の考慮がなされていない。その結果、特許文献３の実施例ではΔＣが本願発明の下限値を外れ、十分な硬さが得られず、強度および耐摩耗性が不足する場合がある。さらに、特許文献４の実施例では、Ｋ値が本願発明の範囲すなわち下限値を外れているため、高温環境下での軟化遅効性が不足する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０７９６３号公報
【特許文献２】特開２００７−９５５１号公報
【特許文献３】特開２００４−２８５４４４号公報
【特許文献２】特開２００４−１６９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明が解決しようとする課題は、合金元素添加量の最適化により、特に、炭化物形成元素の添加量に対する炭素量を検討し、十分な硬度、強度と靭性を兼備し、かつ、炭化物形成元素の中でも、Ｍｏ、Ｗ、ＶおよびＮｂの添加量とＣｒの添加量に関する考慮をすることにより高温環境下での軟化抵抗性および耐摩耗性の維持が可能な金型鋼を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、質量％で、Ｃ：０．７０〜０．８９％、Ｓｉ：０．３０〜０．８０％、Ｍｎ：０．４５〜０．９５％、Ｃｒ：３．００〜６．００％、Ｍｏ：２．００％以上かつ４．００％未満、Ｗ：５．００％以下、Ｖ：０．４０〜２．００％、Ｎ：０．０３００％以下、好ましくはＮ：０．０１２０％以下を有し、ＭｏおよびＷは上記の範囲内で、６．００％＜２Ｍｏ＋Ｗ＜９．００％を満足し、ΔＣ：−０．０３〜０．２０、Ｋ値：１．６７以上を満足する合金元素を含有し、残部Ｆｅおよび不可避不純物であり、該不可避不純物中のＴｉ：０．００５％以下、望ましくは０．００３％以下である鋼を１１００〜１１８０℃で焼入れを行い、５００〜５８０℃の範囲で焼戻した時の硬さが６４ＨＲＣ以上であることを特徴とする高強度マトリックスハイスである。
ただし、ΔＣ＝Ｃ−Ｃeq、
Ｃeq＝０．０６×％Ｃ＋０．０６３×％Ｍｏ＋０．０３３×％Ｗ＋０．２×％Ｖ＋０．１×％Ｎｂ、
Ｋ値＝１．０５×％Ｍｏ＋０．５５×％Ｗ＋３．３３×％Ｖ＋１．６７×％Ｎｂ−％Ｃｒである。
ここで、Ｃは質量％を示し、％元素は各合金元素の質量％を示す。
【０００８】
請求項２の手段では、質量％でＣ：０．７０〜０．８９％、Ｓｉ：０．３０〜０．８０％、Ｍｎ：０．４５〜０．９５％、Ｃｒ：３．００〜６．００％、Ｍｏ：２．００％以上かつ４．００％未満、Ｗ：５．００％以下、Ｖ：０．４０〜２．００％、Ｎ：０．０３００％以下、好ましくはＮ：０．０１２０％以下を有し、さらに、Ｎｉ：２．００％以下、Ｎｂ：１．００％以下、Ｃｏ：６．００％以下のうち１種または２種以上を有し、ＭｏおよびＷは上記の範囲内で、６．００％＜２Ｍｏ＋Ｗ＜９．００％を満足し、ΔＣ：−０．０３〜０．２０、Ｋ値：１．６７以上を満足する合金元素を含有し、残部Ｆｅおよび不純物であり、該不可避不純物中のＴｉ：０．００５％以下、望ましくは０．００３％以下である鋼を１１００〜１１８０℃で焼入れを行い、５００〜５８０℃の範囲で焼き戻した時の硬さが６４ＨＲＣ以上であることを特徴とする高強度マトリックスハイスである。
ただし、ΔＣ＝Ｃ−Ｃeq、
Ｃeq＝０．０６×％Ｃ＋０．０６３×％Ｍｏ＋０．０３３×％Ｗ＋０．２×％Ｖ＋０．１×％Ｎｂ、
Ｋ値＝１．０５×％Ｍｏ＋０．５５×％Ｗ＋３．３３×％Ｖ＋１．６７×％Ｎｂ−％Ｃｒである。
ここで、Ｃは質量％を示し、％元素は各合金元素の質量％を示す。
【０００９】
本願発明の手段の成分元素の限定理由を説明する。なお、％は質量％である。
【００１０】
Ｃ：０．７０〜０．８９％
Ｃは、十分な焼入性を確保し、炭化物を形成させることで耐摩耗性や高温強度を得るための元素である。Ｃが０．７０％より少ないと、十分な高温強度および耐摩耗性が得られない。一方、Ｃが０．８９％より多いと、凝固偏析を助長し靱性を阻害する。そこで、Ｃは０．７０〜０．８９％とする。
【００１１】
Ｓｉ：０．３０〜０．８０％
Ｓｉは、製鋼での脱酸効果を得るためと焼入性の確保のために必要な元素である。Ｓｉが０．３０％より少ないとこれらの効果は得られない。一方、Ｓｉが０．８０％より多いと靱性を低下させる。そこで、Ｓｉは０．３０〜０．８０％とする。
【００１２】
Ｍｎ：０．４５〜０．９５％
Ｍｎは、焼入性の確保のために必要な元素である。Ｍｎが０．４５％より少ないと焼入性の確保は不十分である。一方、Ｍｎが０．９５％よりも過剰になると、鋼の加工性を低下させる。そこで、Ｍｎは０．４５〜０．９５％とする。
【００１３】
Ｃｒ：３．００〜６．００％
Ｃｒは、焼入性を改善する元素である。Ｃｒが３．００％未満では、焼入性の改善は不十分である。一方、Ｃｒが６．００％よりも多いと、焼入焼戻し時にＣｒ系の炭化物が過多に形成され、高温強度および軟化抵抗性を低下させる。そこで、Ｃｒは３．００〜６．００％とする。
【００１４】
Ｍｏ：２．００％以上で、４．００％未満
Ｍｏは、焼入性、二次硬化、耐摩耗性および高温強度に寄与する元素である。また、鋼の焼入れ時に未固溶となった微細な炭化物が結晶粒の粗大化を抑制する。Ｍｏが２．００％よりも少ないと、これらの効果は得られない。一方、Ｍｏを４．００％以上に添加しても、これらの効果は飽和するばかりか、偏析が助長されて、炭化物が粗大凝集することにより靱性を低下させ、また、コスト高となる。そこで、Ｍｏは２．００％以上で、４．００％未満とする。
【００１５】
Ｗ：５．００％以下
Ｗは、Ｍｏと同様に、焼入性、二次硬化、耐摩耗性、および高温強度に寄与する元素である。また、鋼の焼入れ時に未固溶となった微細な炭化物が結晶粒の粗大化を抑制する。Ｗが５．００％より多いと、これらの効果は飽和して得られず、しかも、偏析を助長して、炭化物が粗大凝集することにより靱性を低下させ、また、コスト高となる。そこで、Ｗは５．００％以下とする。
【００１６】
ＭｏおよびＷは上記の範囲内で、６．００％＜２Ｍｏ＋Ｗ＜９．００％
ＷはＭｏと同等の効果を得られる元素であるが、同等の効果を得るためには、質量％で、Ｍｏの２倍の量が必要である。２Ｍｏ＋Ｗが６．００％以下であると、焼入性、二次硬化、耐摩耗性および高温強度が得られず、また、微細な炭化物が結晶粒の粗大化を抑制する効果が得られない。一方、２Ｍｏ＋Ｗが９．００％以上であっても、上記の効果は飽和して得られず、しかも、偏析を助長して、炭化物が粗大凝集することにより靱性を低下させ、また、コスト高となる。そこで、ＭｏおよびＷは上記の範囲内で、６．００％＜２Ｍｏ＋Ｗ＜９．００％とする。
【００１７】
Ｖ：０．４０〜２．００％
Ｖは、焼戻し時に微細で硬質なＭＣ型の炭化物、窒化物、炭窒化物を析出し、高温強度や耐摩耗性に寄与する。また、焼入れ時には微細な炭化物および炭窒化物が結晶粒の粗大化を抑制し、靱性の低下を抑制する。Ｖが０．４０％より少ないと上記の効果は得られない。一方、Ｖが２．００％よりも多いと、凝固時に粗大な炭化物、窒化物、炭窒化物を晶出し、靱性を阻害する。また、コストが嵩むこととなる。そこで、Ｖは０．４０〜２．００％とする。
【００１８】
Ｎ：０．０３００％以下、望ましくはＮ：０．０１２０％以下
Ｎは、Ｖ、Ｎｂと結合しＭＣ型の窒化物および／または炭窒化物を形成し、硬度および耐摩耗性に寄与する。それらのＭＣ型の窒化物および／または炭窒化物は、焼入時に結晶粒粗大化を抑制し、靭性を改善する。ただし、０．０３００％より多すぎると、凝固の過程で、より高温でのＶ、Ｎｂ、Ｔｉとの結合を助長するため、晶出のＭＣ型の窒化物および／または炭窒化物が粗大化し、逆に靭性を阻害する。そこで、Ｎは０．０３００％以下、望ましくは、０．０１２０％以下とする。
【００１９】
不可避不純物中のＴｉ：０．００５％以下、望ましくは０．００３％
不可避不純物中のＴｉは、０．００５％より多いと、凝固時にＶやＮｂよりも高温からＭＣ型の炭化物、窒化物、炭窒化物を生成し、それを核としてＶおよび／またはＮｂのＭＣ型の炭化物、窒化物、炭窒化物が粗大に成長するため、靱性を阻害する。また、ＶやＮｂがＭＣ型の炭化物、窒化物、炭窒化物として消費され、５μｍ以下の微細なＭＣ型の炭化物、窒化物、炭窒化物が減少し、焼入時の結晶粒の粗大化を抑制する効果が減少する。そこで、不可避不純物中のＴｉは０．００５％以下、望ましくは０．００３％とする。
【００２０】
ΔＣ：−０．０３〜０．２０
ΔＣは、十分な焼入焼戻硬さを得るために必要な炭化物を存在させるために、−０．０３以上とする。しかし、ΔＣが０．２０を超えると靱性が悪化する。そこで、ΔＣは−０．０３〜０．２０とする。
【００２１】
Ｋ値：１．６７以上
Ｋ値を１．６７以上とする理由は、焼戻軟化抵抗性、高温軟化抵抗性を高めるＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの炭化物および／または炭窒化物を有効に析出させるためには、これらの元素とＣｒの添加量のバランスが重要である。Ｋ値が１．６７よりも小さくなると、Ｃｒ、Ｆｅを主体とするＭ7Ｃ3やＭ23Ｃ6炭化物に混入するＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂが多くなり、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂを主体とする炭化物および／または炭窒化物の量が少なくなる。そこで、Ｋ値は１．６７以上とする。
【００２２】
本願発明では、上記のΔＣおよびＫ値の効果を同時に満足するものとする。
ただし、ΔＣ＝Ｃ−Ｃeq、
Ｃeq＝０．０６×％Ｃ＋０．０６３×％Ｍｏ＋０．０３３×％Ｗ＋０．２×％Ｖ＋０．１×％Ｎｂ、
Ｋ値＝１．０５×％Ｍｏ＋０．５５×％Ｗ＋３．３３×％Ｖ＋１．６７×％Ｎｂ−％Ｃｒである。
ここで、Ｃは質量％を示し、％元素は各合金元素の質量％を示す。
【００２３】
Ｎｉ：２．００％以下、Ｎｂ：１．００％以下、Ｃｏ：６．００％以下の１種または２種以上
Ｎｉは、焼入性と靱性を改善するが過多に添加すると高温強度および被削性を阻害する。そこで、Ｎｉは２．００％以下とする。
Ｎｂは、Ｖと同様の効果を得られる元素であるが、１．００％より多すぎると、凝固時に粗大な炭化物、窒化物、炭窒化物を晶出し、靱性を阻害する。そこで、Ｎｂは１．００％以下とする。
Ｃｏは、高温での炭化物の凝集粗大化を抑制し、高温軟化抵抗性を向上させる。しかし６．００を超えて過多に添加すると、靱性や耐ヒートチェック性を低化させ、かつ、コストを上昇させる。そこで、Ｃｏ：６．００％以下とする。
なお、これらの元素は、必要とする効果に応じてこれ等の１種または２種以上とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、合金の添加量を最適化して上記の手段としたことで、高い焼入焼戻硬さ、軟化量の少ない優れた高温強度および高い靱性を具備した合金が高価な元素の添加量を極力抑制して得られ、かつ、加工性に優れているので製造不良率も低く、鋼材費用および金型寿命の双方において優れたマトリックスハイスを得ることができた。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
質量％で、表１に示す本発明例および比較例に挙げた成分を含有し、残部がＦｅと不可避不純物からなる組成の鋼を、１ｔｏｎ真空溶解炉を用いて溶製した後、インゴットに造塊し、これらのインゴットを１２００℃で１５時間保持して均質化熱処理を施した後、鍛錬成形比が凡そ６Ｓとなる直径１６０ｍｍに熱間鍛造して鋼材を製造した。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
注１：表１において、残部はＦｅと不可避不純物である。また、”−”は無添加または不可避不純物として混入する程度の量である
注２：表における下線は、本発明の範囲外を示す。
表１における※Ａの、Ｃeqは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＶおよびＮｂが平衡状態で安定な炭化物の形成において、各合金元素に対応する必要な算出した値である。
Ｃeq＝０．０６×％Ｃｒ＋０．０６３×％Ｍｏ＋０．０３３×％Ｗ＋０．２×％Ｖ＋０．１×％Ｎｂの式で表され、「％元素」は、各合金元素の添加量を意味する。
表１における※Ｂの、ΔＣ（＝Ｃ−Ｃeq）は、各鋼材に合金化されたＣ（炭素）量とＣeqとの差を示す。
本願発明では、−０．０３０＜ΔＣ＜０．２００を適性範囲とする。
表１における※Ｃの、Ｋ値＝１．０５×％Ｍｏ＋０．５５×％Ｗ＋３．３３×％Ｖ＋１．６７×％Ｎｂ−％Ｃｒの式で表され、「％元素」は、各合金元素の添加量を意味する。
【００２８】
Ｋ値は、焼入焼戻し時に安定となる炭化物組成を適正化するための指標である。焼戻軟化抵抗性、高温軟化抵抗性を高めるＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂの炭化物および／または炭窒化物を有効に析出させるためには、これらの元素とＣｒの添加量のバランスが重要である。Ｋ値が１．６７よりも小さくなると、Ｃｒ、Ｆｅを主体とするＭ7Ｃ3やＭ23Ｃ6炭化物に混入するＭｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂが多くなり、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂを主体とする炭化物および／または炭窒化物の量が少なくなるため、Ｋ値≧１．６７とする。
【００２９】
上記で製造した表１に示す成分元素および残部Ｆｅと不可避不純物を含有する本発明例および比較例の鋼材を１１２０℃、および１１４０℃に加熱して焼入焼戻あるいは焼入後に調質した結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
2013213256.tif 000003
【００３１】
表２における※について、以下に説明する。
※１）焼入焼戻硬さ
焼入れは、各鋼材の中周部より割り出した２５ｍｍ×２５ｍｍ×２５ｍｍのブロックを用いて、各温度のソルトバス（塩浴）にて３分間均熱保持後に攪拌している５０℃の油に投入する油冷により実施した。その後、表３中の各温度で６０分保持後に空冷する焼戻しを３回繰り返した。各試料を中断して得られた面を測定面として、測定面の熱影響層および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、平行精度を高めた後、ロックウェル硬度計にて測定した。
【００３２】
※３）高温特性は、各鋼材の中周部から各辺２５ｍｍのブロック状供試材を割出し、焼入焼戻し硬さ試験片と同様に１１４０℃での焼入れを実施後に、６４〜６６ＨＲＣに調質（供試材の表面にあるスケール層を除去した後、ロックウェル硬度計にて測定し初期硬さとする。ただし、比較例で６４ＨＲＣが得られない鋼材は、その最高焼入焼戻し硬さに調質した。）し、該供試材を６００℃にて５０時間保持し、これらの鋼材を空冷した後、再び鋼材の表面にあるスケール層を除去した後、ロックウェル硬度計にて測定し（※２の値）、初期硬さとの差、即ち軟化量（硬度低下度）であるΔＨＲＣにより評価した。
【００３３】
※４）靭性は、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。これらに用いた試験片は、直径１６０ｍｍ鍛造材の中心部の圧延方向と垂直方向から採取した。さらに、これらの試験片は、焼入焼戻しにより６３〜６６ＨＲＣに調質し、ノッチ半径１０ｍｍ、深さ２ｍｍのＣノッチを圧延方向に垂直となる面に加工したものである。
【００３４】
※５）加工性の評価は、熱間での圧縮試験により評価した。各鋼材の焼なまし材の中心部より、φ８ｍｍ×１２ｍｍの円柱試験片を割出し、種々の温度に加熱した状態で、数種類の加工速度および加工率で圧縮を行い、試験片の割れ発生頻度による総合判断により評価した。
【００３５】
表１および表２における比較例の各記号の鋼材についての説明
ａ１は、Ｓｉ添加量が本発明の範囲より少なすぎるため、焼入性が若干不足し、また、脱酸効果も不十分になることから非金属介在物も粗大かつ大きくなりやすくなり、結果として靭性が低下する。
【００３６】
ａ２は、Ｓｉ添加量が本発明の範囲より多すぎるため、基地組織の延性が低下し、靭性が劣る。
【００３７】
ｂ１は、Ｍｎ添加量が本発明の範囲より少なく、焼入性が不足することで、靭性が低下する。
【００３８】
ｂ２は、Ｍｎ添加量が本発明の範囲より過多のため、熱間加工性が悪化する。
【００３９】
ｃ１は、Ｃ添加量が本発明の範囲より少なすぎるため、目的とする６４ＨＲＣ以上の硬さが得られない。また、高温強度も若干劣る。
【００４０】
ｃ２は、Ｃ添加量が本発明の範囲より多いため、偏析を助長し靭性を低下させ、熱間加工性も低下する。
【００４１】
ｄ１は、Ｃｒ添加量が本発明の範囲より少ないため、二次硬化量が減少し、目的とする６４ＨＲＣ以上の硬さが得られない。また、十分な焼入性が得られないため、靭性が低下する。
【００４２】
ｄ２は、Ｃｒ添加量が本発明の範囲より多すぎるため、高温強度に有効な炭化物量が少なくなり、軟化抵抗性が低下する。
【００４３】
ｅ１は、Ｍｏ添加量が本発明の範囲より少なく、焼戻時に析出する炭化物量が少ないため、目的とする６４ＨＲＣ以上の硬さが得られないばかりか、十分な高温強度が得られない。
【００４４】
ｅ２は、Ｍｏ添加量が本発明の範囲より多すぎるため、炭化物の粗大凝集が生じて靭性を低下させる。適正量を超えて添加しても、高温強度は飽和する。
【００４５】
ｅ３は、ΔＣが本発明の範囲より小さすぎる、すなわち、鋼材中のＣ量が不足しているので、焼戻時に析出する炭化物量が不十分で、目的とする６４ＨＲＣ以上の硬さが得られず、また高温環境下での軟化量が大きくなる。
【００４６】
ｅ４は、２Ｍｏ＋Ｗが本発明の範囲より小さく、目的とする６４ＨＲＣ以上の硬さが得られない。
【００４７】
ｅ５は、２Ｍｏ＋Ｗが本発明の範囲より過剰であるため、炭化物の粗大凝集が生じて靭性が低い。適正量を超えて添加しても、高温強度は飽和する。
【００４８】
ｆ１は、Ｋ値が本発明の範囲より小さく、高温強度（軟化量の低減・抑制）に有効な炭化物の形成量が不足することから、軟化量が大きくなる。
【００４９】
ｇ１は、上記と同様で、Ｋ値が本発明の範囲より小さく、高温強度（軟化量の低減・抑制）に有効な炭化物の形成量が不足することから、軟化量が大きくなる。
【００５０】
ｈ１は、Ｖ添加量が本発明の範囲より少ないため、６４ＨＲＣ以上の硬さが得られない。また、高温強度も若干劣る。
【００５１】
ｈ２は、Ｖ添加量が本発明の範囲より過剰で、凝固時に粗大な炭窒化物および／または窒化物を晶出し、靭性を阻害する。
【００５２】
ａ３は、Ｔｉ含有量が本発明の範囲より多すぎ、凝固時に高温からＭＣ型炭化物、窒化物、炭窒化物を形成し、それを核としてＶ炭化物、窒化物、炭窒化物が粗大晶出し、靭性が劣化する。
【００５３】
ｄ３は、Ｔｉ含有量が本発明の範囲より多すぎ、凝固時に高温からＭＣ型炭化物、窒化物、炭窒化物を形成し、それを核としてＶ炭化物、窒化物、炭窒化物が粗大晶出し、靭性が劣化する。
【００５４】
ｂ３は、Ｎ添加量が本発明の範囲より多すぎ、粗大なＭＣ型炭化物、窒化物、炭窒化物が形成されたため靭性が劣る。
【００５５】
ｆ３は、Ｎ添加量が本発明の範囲より多すぎ、粗大なＭＣ型炭化物、窒化物、炭窒化物が形成されたため靭性が劣る。
【００５６】
これらの比較例に対し、本発明例はいずれも、高い焼入焼戻し硬さ、優れた高温強度（軟化量の小さいこと）、高い靭性を兼備している。また、高価な合金元素の添加量を極力抑えつつ、鋼材の製造過程における熱間加工性にも配慮したことで製造不良率を低減させることも含め、鋼材費用および金型寿命の双方の観点から、需要家の金型費用を低減することができ、優れたマトリックスハイスを提供することが可能となった。