本研究は、現在廃鋼剪断機の刃に広く使用されているH13熱間工具鋼を基準材料とし、「Si低減、V低減およびW増加」の合金設計方針を提案した。熱力学理論の計算と実験検証を組み合わせて、合金元素含有量の変化がH13工具鋼中の炭化物析出挙動に及ぼす影響を探究し、新型鋼の微細組織および機械的性質に対する熱処理工程の影響規則を体系的に研究した。結果は、w[Si]、w[V]、w[W]をそれぞれ0.1%～0.3%、0.5%～0.6%、1.8%～2.2%に制御し、最適な熱処理条件下で新型鋼の硬さはH13工具鋼とほぼ同等であるが、衝撃吸収エネルギーはH13工具鋼の2倍であり、優れた熱的安定性および摩擦摩耗特性を示したことを示している。本研究は廃鋼剪断機刃専用のDPG20熱間工具鋼を成功裏に開発し、この新型鋼は優れた靭性、耐摩耗性および熱安定性を有しており、高性能熱間工具鋼の開発に新たな視点を提供する。

熱間工具鋼;組成設計;熱力学計算;衝撃靭性;摩擦摩耗