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公開番号2025139712
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024038696
出願日2024-03-13
発明の名称熱間工具鋼粉末およびこれを用いた積層造形体
出願人山陽特殊製鋼株式会社
代理人個人,個人
主分類C22C 38/00 20060101AFI20250919BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】高熱伝導性と耐造形割れ性のいずれにも優れる熱間工具用粉末、およびこの粉末を用いて作製される積層造形体の提供。
【解決手段】質量%でC:0.10%超～0.45%未満、Si:0.60%未満、Mn:5.00%未満、Cr:2.00%未満、Ni:8.00%未満、Mo:2.30%未満、W:2.00%未満、V:0.6%超～1.50%未満、Al:0.10%未満を含有し、残部をFeおよび不可避的不純物からなり、かつNi+Mn:8.50%未満であるFe基合金粉末。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
質量％でＣ：０．１０％超～０．４５％未満、Ｓｉ：０．６０％未満、Ｍｎ：５．００％未満、Ｃｒ：２．００％未満、Ｎｉ：８．００％未満、Ｍｏ：２．３０％未満、Ｗ：２．００％未満、Ｖ：０．６％超～１．５０％未満、Ａｌ：０．１０％未満であって、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつＮｉ＋Ｍｎ：８．５０％未満であるＦｅ基合金粉末。
続きを表示（約 280 文字）【請求項２】
質量％でＣ：０．１０％超～０．４５％未満、Ｓｉ：０．６０％未満、Ｍｎ：５．００％未満、Ｃｒ：２．００％未満、Ｎｉ：８．００％未満、Ｍｏ：１．２０％超～２．３０％未満、Ｗ：２．００％未満、Ｖ：１．５０％未満、Ａｌ：０．１０％未満であって、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、かつＮｉ＋Ｍｎ：８．５０％未満であるＦｅ基合金粉末。
【請求項３】
質量％でＣｒ：１．２０％未満を満たす、第１の手段または第２の手段に記載のＦｅ基合金粉末。
【請求項４】
請求項１～３いずれかの合金粉末を用いて作製された積層造形体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｆｅ基合金粉末を急速溶融・急冷凝固させることで形成させて得た造形体に関する。すなわち、三次元積層造形法、溶射法、レーザーコーティング法、肉盛法熱間等方圧加圧法等の造形体を生成するプロセスで形成する造形体に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、金属から構成される造形体の製作に際し、積層造形法（３Ｄプリンタ、三次元造形法、ＡｄｄｉｔｉｖｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、付加製造法などとも呼ばれる）が適用されはじめている。積層造形では、レーザービームまたは電子ビームを金属粉末に照射することによって、急速に溶融と凝固が起こる。形成された結合層の上に、さらに照射により金属粒子が溶融、凝固し、新たな結合層が形成される。これが繰り返されることで、結合層の集合体が徐々に成長する。この成長により、三次元形状を有する造形体が得られる。こうした積層造形法を用いると、複雑な形状の造形体が容易に得られる。
【０００３】
そして、金属積層造形法で金型を造形する技術が着目されており、具体的な粉末材料として、マルエージング鋼やＳＫＤ６１といった鋼種の使用が試みられている。これにより、従来では作製が容易ではなかった複雑な形状をもつ金型を得ることができる。
【０００４】
熱間で使用される代表的な金型用鋼として、ＪＩＳ規格（日本産業規格）で定められたＳＫＤ６１がある。しかしながら、ＳＫＤ６１の成分組成の粉末を積層造形法に適用すると、造形物が大型になるとき、造形時に割れが発生してしまうことが分かってきた。
【０００５】
そのため、熱間工具鋼を積層造形へ活用するためには、熱伝導率と、耐造形割れ性の両方が優れていることが求められている。
【０００６】
熱伝導率が高いと、ダイカストなどの冷却機構が必要な金型に適用する際に冷却速度を速めることができる。これによって、生産サイクルスピードを向上することができる。
【０００７】
耐造形割れ性が高いと、造形体そのもの、もしくは造形体と造形プレート界面に割れが発生しにくくなる。これにより、大型の造形体でも割れなく作製することができる。
【０００８】
金属積層造形に適用可能な金型用鋼として、例えば、質量％で０．２０＜Ｃ＜０．６０、Ｓｉ＜０．６０、Ｍｎ＜０．９０、Ｃｒ＜４．００、Ｎｉ＜２．００、Ｍｏ＜１．２０、Ｗ＜２．００、Ｖ＜０．６０、Ａｌ＜０．１０を含有し、残部をＦｅおよび不可避的不純物からなるＦｅ基合金粉末から作製された、以下の式（１）～（３）を満足する造形体が提案されている（特許文献１参照）。
Ｔ１＝７１．７－５．９Ｍｎ－６．３Ｃｒ－２．８Ｖ－５．７Ｍｏ－１．１Ｗ－２３．１Ｃ－５．８Ｎｉ－１．９Ｓｉ－０．５Ａｌ－０．６ＰＣ＞３２．０・・・式（１）
Ｔ２＝８０．１＋２．４Ｍｎ＋１．６Ｓｉ＋７．１Ｃｒ－１２．０ＰＣ＞５０．０・・・式（２）
造形体に含まれる炭化物の平均サイズ（μｍ）：ＰＣ＜３．０・・・式（３）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０２２－９２５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
熱間工具鋼では、焼き戻し硬さを向上させるために様々な合金元素が添加される。添加された合金元素はマトリックスに固溶する。すると、マトリックスに固溶した合金元素は、マトリックス中の伝導電子の散乱頻度を高めるため、一般的に熱伝導率を下げる働きをしてしまう。そこで、熱伝導率を高めるためには合金元素をできるだけ減らすことが求められるが、他方で、ダイカスト金型用鋼として求められる焼き戻し硬さも確保する必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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