H13型熱間金型鋼の従来の焼入れ・焼戻し処理後に存在する粗大な原オーステナイト粒、幅の広いマルテンサイト板条、および炭化物の粗大化が生じやすい問題に対し、炭化物の予析出を伴う臨界焼入れ処理が微細組織および熱疲労特性に与える影響を検討した。結果は、1,050 ℃焼入れ＋730 ℃炭化物予析出＋930 ℃臨界焼入れ処理により、試験鋼の原オーステナイト粒径は1,050 ℃焼入れ状態の126.9 μmから36.3 μmへ著しく微細化されると共に、マルテンサイト板条の平均幅は1.23 μmから0.54 μmへ縮小したことを示した。予析出段階で形成された微細な分散炭化物は、臨界オーステナイト化工程で完全には再溶解せず、粒界移動に顕著なピニング作用を及ぼし、核生成を促進して組織の協調的な微細化を実現した。610 ℃および700 ℃での長時間焼戻し過程において、両工程で炭化物の再溶解と粗大化が生じたが、炭化物予析出臨界焼入れ試料では炭化物のサイズが小さく分布が均一で、その粗大化速度は明らかに低下した。焼戻し過程にて、両試料は「速い段階から遅い段階へ」の2段階軟化特性を示した。従来処理と比較して、炭化物予析出臨界焼入れ試料は高温での長時間焼戻し条件下で軟化速度が低く、焼戻し軟化耐性が著しく向上した。熱疲労試験結果は、1,000回の加冷サイクル後に予析出臨界焼入れ試料の割れ数および平均割れ長さが著しく減少し、割れ進展経路がより複雑で割れ進展速度が有効に抑制され、優れた熱疲労耐性を示したことを示した。

熱間金型鋼;熱安定性;熱疲労;炭化物予析出;H13鋼