(57)【要約】【課題】等温パーライト変態を経ることなく、金型用鋼の組織を細粒化できる金型用鋼の製造方法を提供する。【解決手段】金型用鋼の製造方法は、素材を準備する工程（Ｓ１）と、素材をＡｃ３点以上の温度に加熱した後、自由鍛造を行う粗鍛造工程（Ｓ２）と、粗鍛造工程を実施した素材を、素材表面温度がＭｓ点よりも高くＡｃ１点以下となるまで冷却する冷却工程（Ｓ３）と、冷却工程を実施した素材を、Ａｃ３点以上で粗鍛造工程で加熱された温度未満の温度に加熱した後、自由鍛造を行う仕上げ鍛造工程（Ｓ４）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材を準備する工程と、
前記素材をＡｃ３点以上の温度に加熱した後、自由鍛造を行う粗鍛造工程と、
前記粗鍛造工程を実施した素材を、前記素材の表面温度がＭｓ点よりも高くＡｃ１点以下となるまで冷却する冷却工程と、
前記冷却工程を実施した素材を、Ａｃ３点以上で、かつ、前記粗鍛造工程で加熱された温度未満の温度に加熱した後、自由鍛造を行う仕上げ鍛造工程とを備える、金型用鋼の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の金型用鋼の製造方法であって、
前記仕上げ鍛造工程では、前記素材をＡｃ３点以上で、かつ、Ａｃ３点＋３００℃以下の温度に加熱する、金型用鋼の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の金型用鋼の製造方法であって、
前記冷却工程では、前記素材の表面温度が、Ｍｓ点よりも高く、Ｍｓ点＋１００℃以下になるまで前記素材を冷却する、金型用鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型用鋼の製造方法に関し、より詳しくは、鍛造金型用鋼の、自由鍛造による製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間鍛造は、例えば上下に対向した２枚の金型（金敷）を用いて、この金型間に挿入された素材に対し、高圧の圧下を繰り返し加える。熱間鍛造に使用される金型は、衝撃加重や熱サイクル等により激しく損耗する。金型用鋼には、このような衝撃加重や熱サイクルに耐える得る鋼が求められる。
【０００３】
従来、金型用鋼として、ＪＩＳ  Ｇ  ４４０４（２００６）に規定された合金工具鋼鋼材（例えば、ＳＫＴ４等）に代表される合金鋼が用いられている。このような合金鋼を熱間鍛造すると、鍛造時の熱により鋼の組織において粒成長が起こる。その結果、鋼種によっては組織が粗粒になる。組織が粗粒になると、鋼の靱性が低下する。鋼の靱性低下は、製品である金型の寿命の低下を招く。
【０００４】
組織を細粒化すれば、鋼の靭性が高まり、金型の寿命が高まる。したがって、金型の寿命を高めるには、金型用鋼の組織を細粒化するのが好ましい。
【０００５】
特開昭６３−５０４２０号公報（特許文献１）には、大形鍛鋼品のオーステナイト粒細粒化方法が記載されている。具体的には、大形鍛鋼品の鍛造打上後、打上材にオーステナイト相が再結晶しない条件下で２．０％以上の圧下加工を加える。次に、圧下加工を加えた打上材を等温パーライト変態させ、さらに、Ａｃ３点〜１２００℃に昇温又は保持する。これにより、微細なオーステナイト組織が得られると特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−５０４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のとおり、特許文献１に記載された方法は、鋼を等温パーライト変態させる。しかしながら、鋼の化学組成によっては、等温パーライト変態は起こりにくい。鋼種によっては、等温パーライト変態を起こさせるために、鋼を長期間、例えば数日間、高温で保持する必要がある。したがって、他の方法により金型用鋼の組織を細粒化できる方が好ましい。
【０００８】
本発明の目的は、等温パーライト変態を経ることなく、金型用鋼の組織を細粒化できる金型用鋼の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施の形態による金型用鋼の製造方法は、素材を準備する工程と、素材をＡｃ３点以上の温度に加熱した後、自由鍛造を行う粗鍛造工程と、粗鍛造工程を実施した素材を、表面温度がＭｓ点よりも高くＡｃ１点以下となるまで冷却する冷却工程と、冷却工程を実施した素材を、Ａｃ３点以上で粗鍛造工程で加熱される温度未満の温度に加熱した後、自由鍛造を行う仕上げ鍛造工程とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一実施の形態によれば、等温パーライト変態を経ることなく、金型用鋼の組織を細粒化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による金型用鋼の製造方法におけるヒートパターンの模式図である。
【図２】図２は、鍛造工程を説明するための図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施例の製造工程におけるヒートパターンの模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、比較例の製造工程におけるヒートパターンの模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施例の金型用鋼から切り出した試験片の表面顕微鏡写真である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、比較例の金型用鋼から切り出した試験片の表面顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１３】
本発明者は、金型用鋼の組織を細粒化するための調査及び検討を行った。その結果、本発明者は、以下の知見を得た。
【００１４】
鍛造により、鋼は塑性変形され、鋼の組織は細粒化される。具体的には、塑性変形により、鋼の内部には多数の転位が導入される。転位による歪を解放するため、鍛造工程において動的再結晶が起こる。鍛造工程では、動的再結晶により、鋼組織が細粒化される。しかし、鍛造時及び鍛造後の鋼の温度が高ければ、結晶粒の粒成長が起こる。鋼の温度がＡｃ３点よりも高いほど、粒成長の成長速度は大きくなる。したがって、組織の細粒化の観点からは、鍛造を、従来よりも低温で行うことが好ましい。
【００１５】
一方、鋼の温度が低いほど鋼の変形抵抗は増大する。したがって、変形抵抗の観点からは、鍛造は、高温で行うことが好ましい。工業的な製造工程では、鍛造温度は設備能力によって制限される。金型用鋼のような高合金鋼の場合、粒成長が起こらない温度で鍛造を全て行うことは、設備負荷が大きく、現実的ではない。
【００１６】
以上の点を考慮すれば、鍛造工程を、形状を整えるために行う粗鍛造工程と、鋼材の中心まで塑性変形させるための仕上げ鍛造工程との２段階に分けることが有効である。具体的には、粗鍛造工程では、加工性を考慮して、従来と同様に高温で鍛造を行う。そのため、粗鍛造工程において、素材（金型用鋼）を所定の形状に成形できる。一方、粗鍛造工程後に実施される仕上げ鍛造工程では、鋼組織の細粒化を考慮して、従来よりも低温で鍛造を行う。この場合、動的再結晶により鋼組織が細粒化する。さらに、従来よりも低温で鍛造するため、動的再結晶後の結晶粒の粒成長が抑制される。したがって、粗鍛造工程後に仕上げ鍛造工程を実施すれば、金型用鋼を所望の形状に成形でき、かつ、微細な組織が得られる。
【００１７】
素材が大型である場合、粗鍛造後の素材の中心温度は、素材の表面温度よりも高く、低下しにくい。素材の中心温度が高いまま仕上げ鍛造工程を実施すれば、素材の中心部で結晶粒が成長し、結晶粒が粗大化する。そのため、仕上げ鍛造時の素材中心部の温度が過度に高くなるのを抑制できる方が好ましい。したがって、粗鍛造工程後であって仕上げ鍛造工程前において、素材を十分に冷却する。素材を十分に冷却すれば、素材の中心温度も下がる。そのため、素材の中心温度が過度に高いまま、仕上げ工程鍛造が実施されるのを抑制でき、素材中心部の結晶粒が粗大化するのを抑制できる。
【００１８】
以上の知見に基づいて、本発明者は、本実施の形態による金型用鋼の製造方法を完成した。以下、本実施の形態による金型用鋼の製造方法について詳述する。
【００１９】
図１は、本実施の形態による金型用鋼の製造方法におけるヒートパターンの模式図である。図中の線分の長さは、実際の工程で費やす時間や温度の比率を忠実に表したものではない（後述する図３Ａ、図３Ｂについても同様である）。
【００２０】
本実施の形態による金型用鋼の製造方法は、素材を準備する工程（Ｓ１）と、素材をＡｃ３点以上の温度に加熱した後、自由鍛造を行う粗鍛造工程（Ｓ２）と、粗鍛造工程を実施した素材を、表面温度がＭｓ点よりも高くＡｃ１点以下となるまで冷却する冷却工程（Ｓ３）と、冷却工程を実施した素材を、Ａｃ３点以上で粗鍛造工程で加熱された温度未満の温度に加熱した後、自由鍛造を行う仕上げ鍛造工程（Ｓ４）とを備える。以下、それぞれの工程を説明する。
【００２１】
［素材準備工程］
初めに、素材を準備する。素材の化学組成は特に限定されない。素材は、例えばＪＩＳ  Ｇ４４０４（２００６）に規定される合金工具鋼鋼材であり、例えばＳＫＴ４等に相当する化学組成を有する鋼材である。素材は、通常の方法で製造される。例えば、所定の化学組成の鋼を溶製する。鋼は、電気炉により溶製されても良いし、Ａｒ−Ｏ２混合ガス底吹き脱炭炉（ＡＯＤ炉）により溶製されても良い。また、真空脱炭炉（ＶＯＤ炉）により溶製されても良い。溶製された鋼を造塊法によりインゴットにする。製造されたインゴットを素材とする。なお、素材はインゴットに限定されない。
【００２２】
本実施の形態による金型用鋼の製造方法は、大型の金型用鋼の製造に特に有用である。大型の金型用鋼とは例えば、鍛造後の最終形状で、長手方向に垂直な断面の一辺が３００〜１０００ｍｍのものである。
【００２３】
［粗鍛造工程］
粗鍛造工程では、素材準備工程において準備された素材を加熱し、鍛造する。具体的には、初めに、素材を、加熱炉に入れ、Ａｃ３点以上の温度に加熱する。Ａｃ３点以上の炉温を有する加熱炉で素材を加熱することにより、素材温度はＡｃ３点以上になる。素材が大型である場合、素材の中心部まで均一に加熱されるように、十分に長い時間加熱しておくことが好ましい。素材温度をＡｃ３点以上とするのは、素材の組織をオーステナイト単相とするためである。また、加工性を高めるためである。素材温度が高いほど、素材の変形抵抗が減少して加工性が高まる。素材温度の好ましい下限は、１１００℃である。素材温度の好ましい上限は１３００℃である。
【００２４】
素材を加熱後、加熱炉から取り出す。このときの素材温度（表面温度）は加熱炉の炉温と等しい。加熱炉から取り出された素材に対して、通常の方法で自由鍛造を行う（粗鍛造）。図１では、自由鍛造を実施中の温度遷移を、ヒートパターン中に太線で模式的に表している。また、ｎ回目の自由鍛造にＦｎ（ｎは２以上の整数）という符号を付している。Ｆ１は、１回目の自由鍛造を意味し、Ｆ２は、２回目の自由鍛造を意味する。同様に、Ｆｎ−１はｎ−１回目の自由鍛造を意味し、Ｆｎは最終ｎ回目の自由鍛造を意味する。以下、自由鍛造の具体例を、図２を用いて説明する。
【００２５】
図２に示すように、自由鍛造プレス機は、互いに対向した２つの平金敷５０を備える。図２では、２つの平金敷５０は上下に対向して配置される。平金敷５０の幅は通常、自由鍛造される素材２０の幅よりも広い。
【００２６】
初めに、２つの平金敷５０の間に素材２０を挿入する。挿入後、平金敷５０間の距離を、距離Ｌ０まで狭め、各平金敷５０が有する平坦なプレス面Ｐ５０で、素材２０の上下面をプレスする。プレス後、上下平金敷５０間の距離を広げ、素材２０を挿入方向に所定距離搬送する。搬送後、上下平金敷５０間の距離を、所定距離Ｌ０まで狭め、素材２０の上下面を再びプレスする。
【００２７】
以上の動作を繰り返し、素材２０の先端から後端まで、軸方向に沿って順次プレスする。素材の上下方向に対して自由鍛造を実施した後、素材の左右方向に対しても自由鍛造を実施する。この場合、素材２０を軸周りに９０°回転して、上記と同様の自由鍛造を実施する。鍛造により、素材２０を所定の形状に成形する。
【００２８】
鍛造中、素材２０の温度は徐々に低下する。温度の低下に伴って、素材２０の変形抵抗が増加する。素材２０が所定の形状になる前に、加工が困難なほど素材２０の変形抵抗が増加した場合、鍛造を一旦終了する。この場合、鍛造された素材２０を、再び加熱炉でＡｃ３点以上に加熱する。そして、加熱された素材２０に対して再び上記の自由鍛造を実施する。要するに、粗鍛造工程では、素材２０が所定の形状になるまで、素材２０をＡｃ３点以上に加熱して鍛造する工程を複数回繰り返し実施してもよい。以上の方法により、粗鍛造工程において、素材２０を１回又は複数回（ｎ−１回）鍛造し、金型用鋼の中間品を製造する。
【００２９】
［冷却工程］
粗鍛造工程により製造された中間品を、中間品の表面温度がＡｃ１点以下となるまで冷却する。
【００３０】
金型用鋼の中間品を冷却することによって、粒成長を抑制する。中間品の温度は、少なくとも次工程の仕上げ鍛造工程における中間品の加熱温度以下になっていることが好ましい。中間品が大型である場合は特に、中間品の表面温度と中心部の温度との差が大きくなる。したがって、中間品の表面温度だけでなく、中心部の温度も、次工程の仕上げ鍛造工程での加熱温度以下になっていることが好ましい。
【００３１】
中間品の中心部の温度は測定できない。そこで、中間品の中心部の温度が十分に低下していることを担保するため、中間品の表面温度をできる限り低い温度まで冷却することが好ましい。
【００３２】
本実施の形態では、冷却により中間品の表面温度を、少なくともＡｃ１点以下にする。冷却後の中間品の表面温度がＡｃ１点よりも高い場合、中間品の中心部の温度はこれよりさらに高い。
【００３３】
さらに、冷却後の中間品の表面温度をＭｓ点よりも高くする。表面温度がＭｓ点以下となると、中間品の表層の鋼組織がマルテンサイト変態を起こす。マルテンサイト変態時に発生する応力歪により、割れが発生する場合がある。したがって、中間品の表面温度を、Ｍｓ点よりも高く、Ａｃ１点以下になるまで冷却する。以下、冷却を停止するときの中間品の表面温度を「冷却停止温度」という。好ましい冷却停止温度は、Ｍｓ点よりも高く、Ｍｓ点＋１００℃の範囲内である。さらに好ましい冷却停止温度は、Ｍｓ点＋５０℃の範囲内である。この場合、中間品の表層でマルテンサイト変態が発生するのを抑制でき、かつ、中間品が大型であっても、その中心部の温度をＡｃ１点よりも十分低い温度にすることができる。
【００３４】
中間品での粒成長を抑制するため、中間品は、速やかに冷却されることが好ましい。しかし、冷却速度が大きすぎると、中間品の表面と中心部とでの温度差が顕著になり、熱応力による割れが発生しやすくなる。したがって、好ましい冷却方法は、空冷である。
【００３５】
中間品の中心部の温度をＡｃ１点以下にするために、上記冷却工程に代えて、粗鍛造後の中間品を加熱炉に装入し、Ａｃ１点以下の温度で長時間保持するという方法も考えられる。十分に長い時間保持すれば、金型用鋼の中間品は中心部まで均一にＡｃ１点以下となるはずだからである。しかし、この方法は以下の点で好ましくない。まず、上述したように、鋼組織の粒成長を抑制するため、金型用鋼の中間品は速やかに冷却されることが好ましい。Ａｃ１点以下の温度で中間品を長時間加熱する場合、中間品の中央部が粗粒化する可能性が高い。さらに、Ａｃ１点以下の温度で長時間保持した場合には、旧オーステナイト粒界に析出した初析フェライトの影響により、再度Ａｃ３点以上の温度に加熱しても元の旧オーステナイト粒界を維持するように再オーステナイト化するため、元の結晶粒径が維持されてしまう可能性がある。また、中間品の中心部の温度をその場測定することはできないため、妥当な保持時間を知ることができない。したがって、本実施形態では、上記冷却工程を採用する。
【００３６】
［仕上げ鍛造工程］
上記の冷却工程で冷却された中間品を、その表面温度がＭｓ点以下になる前に、加熱炉で再び加熱する。加熱炉において中間品を、Ａｃ３点以上であり、かつ、粗鍛造工程で加熱された温度未満に加熱する。粗鍛造工程を複数回実施した場合、仕上げ鍛造工程における加熱温度の上限は、各粗鍛造工程の加熱温度のうち、最も低い加熱温度未満である。
【００３７】
加熱炉での加熱方法（ヒートパターン）は任意である。例えば、中間品を、上述の加熱温度の範囲内のうちの所定温度に保持した加熱炉に入れても良い。また、等温変態が起こらない条件で、表面温度と中心部の温度との差を小さくするために、加熱温度を段階的に昇温しても良い。
【００３８】
加熱温度をＡｃ３点以上とするのは、金型用鋼の中間品の鋼組織を、オーステナイト単相とするためである。加熱温度を粗鍛造工程での加熱温度未満とするのは、粗鍛造工程のレベルまで結晶粒が成長することを防ぐとともに、再結晶粒の成長を可能な限り抑制するためである。したがって、仕上げ鍛造工程での加熱温度は、Ａｃ３点以上で、Ａｃ３点に近いほど好ましい。加熱温度が低いほど、結晶粒の成長が抑えられるためである。一方、加熱温度が低いほど、変形抵抗は増大する。したがって、仕上げ鍛造工程における好ましい加熱温度はＡｃ３点〜Ａｃ３点＋３００℃である。
【００３９】
上記の加熱温度で、一定時間加熱する。中間品の中心部まで均一に加熱するためである。中間品が大型である場合には、中心部まで均一に加熱されるように、十分に長い時間加熱する方が好ましい。この場合、加熱された中間品の温度は上述の加熱温度と等しくなる。
【００４０】
中間品を上記加熱温度に加熱した後、加熱炉から取り出し、通常の方法で自由鍛造を実施し（仕上げ鍛造）、金型用鋼を製造する。仕上げ鍛造は１回実施する。仕上げ鍛造の具体的な方法は、粗鍛造工程における自由鍛造と同様である。
【００４１】
仕上げ鍛造により、金型用鋼の組織は細粒化される。具体的には、仕上げ鍛造により中間品は塑性変形される。塑性変形により、鋼組織には転位が多数導入される。転位による歪を解放するため、鋼の内部では動的再結晶が起こる。動的再結晶により、鋼の組織は細粒化される。この時、中間品の温度は粗鍛造工程時の加熱温度よりも低いため、粗鍛造工程時の鋼組織と比較して、粒成長は抑制される。したがって、金型用鋼の組織は細粒化する。金型用鋼の組織全体にわたって細粒化させるために、仕上げ鍛造される中間品の中心まで塑性変形させることが好ましい。
【００４２】
仕上げ鍛造工程の加熱温度は、粗鍛造工程での加熱温度よりも低い。そのため、仕上げ鍛造される中間品の変形抵抗は粗鍛造工程時よりも高くなっている。したがって、仕上げ鍛造工程だけで、金型用鋼の形状を所望の形状に成形するのは困難である。本実施形態では、粗鍛造工程において鍛造を１又は複数回実施することにより、中間品の形状を、金型用鋼の形状（最終形状）に近い形状に整える。そして、仕上げ鍛造工程では、中間品の中心部まで鍛錬が浸透する程度の鍛錬成形比で自由鍛造を実施して、動的再結晶を起こさせる。要するに、粗鍛造工程は金型用鋼の形状を整えるための工程であるのに対して、仕上げ鍛造工程は、動的再結晶により組織を細粒化するための工程である。
【００４３】
仕上げ鍛造の好ましい鍛錬成形比は、３．０Ｓ以上である。ここで、鍛錬成形比は、鍛錬による歪が最も大きい断面の断面積を用いて、次の式で定義される。
鍛錬成形比＝鍛造前の素材の断面積（ｍｍ２）／鍛造後の素材の断面積（ｍｍ２）
自由鍛造が鍛伸である場合、歪が最も大きい断面は、素材の軸方向に対して垂直な面となる。仕上げ鍛造は、好ましくは鍛伸である。この場合、仕上げ鍛造の好ましい鍛錬成形は３．０Ｓ以上である。粗鍛造工程の鍛錬成形比は特に制限されない。例えば、粗鍛造工程の鍛錬成形比（累積値）は好ましくは２．０Ｓ以上である。
【００４４】
仕上げ鍛造工程後の金型用鋼に対して、再加熱して、焼入れ、焼戻し等の熱処理が行われる。仕上げ鍛造後の冷却を放冷とせず、Ａｃ３点以上の温度から直接焼入れを行うことにより、再加熱しての焼入れを省略することができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、仕上げ鍛造工程の加熱温度を粗鍛造工程の加熱温度よりも低くする。そのため、最終の鍛造工程である仕上げ鍛造工程において、粒成長が抑制され、動的再結晶により細粒化された組織が得られる。これにより、組織が細粒化された金型用鋼が得られる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例に基づいて本実施の形態をより具体的に説明する。なお、この実施例は本実施の形態を限定するものではない。
【００４７】
Ｃ：０．５％、Ｓｉ：０．３％、Ｍｎ：０．８％、Ｎｉ：１．７％、Ｃｒ：１．４５％、Ｍｏ：０．５％からなり、残部はＦｅ及び不純物からなる化学組成を有する鋼（単位は質量％）を、電気炉で溶製した。溶製された鋼から、重量９０００ｋｇのインゴットを製造した。
【００４８】
［本発明例］
図３Ａは、本発明例の製造工程におけるヒートパターンの模式図である。製造されたインゴットを、１２６０℃の加熱炉に入れて２４時間保持した。本発明例の鋼のＡｃ３点は約８００℃であった。加熱されたインゴットを加熱炉から取り出し、自由鍛造を実施して中間品を製造した（粗鍛造）。粗鍛造工程における鍛錬成形比は１．８Ｓであった。
【００４９】
製造された中間品を、空冷により、中間品の表面温度が２５０℃になるまで冷却した。本発明例の鋼のＡｃ１点は約７３０℃であり、Ｍｓ点は約２００℃であった。したがって、冷却停止温度（２５０℃）は、Ｍｓ点よりも高く、Ａｃ１点未満であった。
【００５０】
２５０℃まで冷却した中間品を、５００℃の加熱炉に入れて１０時間保持した。その後、１０５０℃の加熱炉に入れて５時間保持した。つまり、Ａｃ３点〜Ａｃ３点＋３００℃の範囲内の加熱温度で中間品を加熱した。加熱された中間品を加熱炉から取り出し、仕上げ鍛造を実施した。仕上げ鍛造工程における鍛錬成形比は３．０Ｓであった。すなわち、粗鍛造工程と仕上げ鍛造工程とを合わせたトータルの鍛錬成形比は、１．８×３．０＝５．４Ｓであった。
【００５１】
仕上げ鍛造された中間品に対して熱処理を行った。具体的には、仕上げ鍛造後の中間品に対して、再加熱し、Ａｃ３点以上の温度から焼入れを行った。焼入れ後の中間品に対して、焼戻しを実施した。以上の工程により本発明例となる金型用鋼を製造した。金型用鋼の形状は、６１５×３１５×４４００ｍｍ３であった。
【００５２】
［比較例］
図３Ｂは、比較例の金型用鋼の製造工程におけるヒートパターンの模式図である。本発明例と同様に、製造されたインゴットを、１２６０℃の加熱炉に入れて２４時間保持した。加熱されたインゴットを加熱炉から取り出し、鍛伸を１回のみ実施した。その後、実施例と同じ熱処理を行った。このときの鍛錬成形比は５．５Ｓで、本発明例のトータルの鍛錬成形比とほぼ同じであった。
【００５３】
［ミクロ組織試験］
本発明例及び比較例の金型用鋼の長手方向の端部を、長手方向に垂直に切断した。切断された面の中央部分から、ミクロ組織試験用の試験片を切り出した。試験片の表面のうち、金型用鋼の長手方向に垂直な表面を評価面とし、鏡面となるまで研磨を行った。その後、ナイタル液で表面を腐食させた。腐食された評価面を、光学顕微鏡で、４００倍で観察した。
【００５４】
図４Ａは、本発明例の試験片の光学顕微鏡写真である。図４Ｂは、比較例の試験片の光学顕微鏡写真である。
【００５５】
得られた光学顕微鏡写真を利用して、本発明例及び比較例の組織の粒径を求めた。具体的には、各光学顕微鏡写真で観察される組織内のラスのうち、最も長いラスの長さをその組織の粒径と定義した。ラスは、マルテンサイト変態により旧オーステナイト粒界内に生成される下部組織である。ラスの大きさは、旧オーステナイト粒界の大きさを超えない。したがって、ラスの最大長の比較は、旧オーステナイト結晶粒度の比較に相当する。
【００５６】
［試験結果］
本発明例（図４Ａ）の鋼組織の粒径は、約２０μｍであった。比較例（図４Ｂ）の鋼組織の粒径は、約１００μｍであった。したがって、本発明例では、比較例よりも微細な鋼組織が得られた。
【００５７】
［金型寿命試験]
本発明例の金型用鋼及び比較例の金型用鋼から、同一形状の熱間鍛造用金型を作製した。この鍛造用金型を用いて、熱間鍛造を実施し、最初にき裂が発生するまでの圧下回数を測定した。熱間鍛造の対象となる素材の材質、及び熱間鍛造時の素材温度等の熱間鍛造条件は、本発明例及び比較例ともに同じであった。また、き裂の有無は、各熱間鍛造の製品ロットの鍛造終了ごとに目視にて確認した。き裂が確認されるまでの圧下回数を、その熱間鍛造用金型の寿命と定義した。
【００５８】
［試験結果］
本発明例の熱間鍛造用金型の寿命は、比較例の熱間鍛造用金型の約２．０２倍であった。本発明例の金型用鋼は、比較例の金型用鋼よりも細粒化された組織を有した。そのため、本発明例の熱間用金型の靭性は比較例よりも高く、その結果、寿命が向上したと考えられる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
２０  素材
５０  平金敷
【図１】
2013188784.tif 000003
【図２】
2013188784.tif 000004
【図３Ａ】
2013188784.tif 000005
【図３Ｂ】
2013188784.tif 000006
【図４Ａ】
2013188784.tif 000007
【図４Ｂ】
2013188784.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月16日(2012.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ａ】
2013188784.tif 000009
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ｂ】
2013188784.tif 000010