JPH01201459A - 高靭性耐摩耗部品 - Google Patents
高靭性耐摩耗部品Info
- Publication number
- JPH01201459A JPH01201459A JP2713588A JP2713588A JPH01201459A JP H01201459 A JPH01201459 A JP H01201459A JP 2713588 A JP2713588 A JP 2713588A JP 2713588 A JP2713588 A JP 2713588A JP H01201459 A JPH01201459 A JP H01201459A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- carburizing
- high toughness
- parts
- wear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、高い靭性を有し、表面が耐摩耗をもつ部品と
くに冷間加工用工具に関する。 ［従来の技術］ 各種の機械を構成する構造用部品の製造に当り、熱間で
の加工を行なわず温間または冷間で加工するだけで済ま
せる傾向が強くなってきた。 これに伴い、冷間加工の
加工条件も、次第にきびしくなってきている。 このため、鍛造用の金型など冷間加工に使用する工具に
は、苛酷な条件下での使用に耐えられるよう、表面の耐
摩耗性に加えて、工具全体が高い靭性をそなえることが
要求されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、こうした要求にこたえ、耐摩耗性およ
び高い靭性をあわせもった部品、とくに冷間加工用工具
を提供することにある。
くに冷間加工用工具に関する。 ［従来の技術］ 各種の機械を構成する構造用部品の製造に当り、熱間で
の加工を行なわず温間または冷間で加工するだけで済ま
せる傾向が強くなってきた。 これに伴い、冷間加工の
加工条件も、次第にきびしくなってきている。 このため、鍛造用の金型など冷間加工に使用する工具に
は、苛酷な条件下での使用に耐えられるよう、表面の耐
摩耗性に加えて、工具全体が高い靭性をそなえることが
要求されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、こうした要求にこたえ、耐摩耗性およ
び高い靭性をあわせもった部品、とくに冷間加工用工具
を提供することにある。
本発明の高靭性耐摩耗部品は、Ｃ：０．３％超過０．７
％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃ
ｒ：３〜１５％およびＭｏ：５．０％以下に加えて、Ｖ
：２．０％以下およびＷ：３．０％以下から選んだ１種
または２種を含：有し、残部Ｆｅおよび不可避な不純物
からなる鋼をイオン浸炭法により浸炭して表面からＯ，
１ｍ以内の断面における炭化物面積率を１０％以上とし
、焼入れ焼戻し処理してなる。 イオン浸炭法による浸炭処理は、浸炭炉内を真空度１Ｏ
−２ＴＯｒｒ程度に減圧して部品を加熱し、浸炭ガスで
ある炭化水素ガスを炉内に導入し、炉内圧力を数Ｔ ｏ
ｒｒまで高め、部品を陰極として、別に設けた陽極との
間に電圧を印加してグロー放電を生じさせることによっ
て、行なう。 浸炭に先立って、後記する実施例に示す
ように、Ａｒおよび川霧囲気下におけるグロー放電をし
ばらく行ない、部品の表面の清浄化を行なうことが好ま
しい。 浸炭層の焼入れ焼もどし処理は、在来の熱処理
と同様の条件で行なえばよい。 代表的には、１０００
〜１１００℃からの油冷またはガス冷による焼入れ→５
００〜７００″Ｃに３０分〜２時間保持したのち空冷に
よる焼戻しである。
％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃ
ｒ：３〜１５％およびＭｏ：５．０％以下に加えて、Ｖ
：２．０％以下およびＷ：３．０％以下から選んだ１種
または２種を含：有し、残部Ｆｅおよび不可避な不純物
からなる鋼をイオン浸炭法により浸炭して表面からＯ，
１ｍ以内の断面における炭化物面積率を１０％以上とし
、焼入れ焼戻し処理してなる。 イオン浸炭法による浸炭処理は、浸炭炉内を真空度１Ｏ
−２ＴＯｒｒ程度に減圧して部品を加熱し、浸炭ガスで
ある炭化水素ガスを炉内に導入し、炉内圧力を数Ｔ ｏ
ｒｒまで高め、部品を陰極として、別に設けた陽極との
間に電圧を印加してグロー放電を生じさせることによっ
て、行なう。 浸炭に先立って、後記する実施例に示す
ように、Ａｒおよび川霧囲気下におけるグロー放電をし
ばらく行ない、部品の表面の清浄化を行なうことが好ま
しい。 浸炭層の焼入れ焼もどし処理は、在来の熱処理
と同様の条件で行なえばよい。 代表的には、１０００
〜１１００℃からの油冷またはガス冷による焼入れ→５
００〜７００″Ｃに３０分〜２時間保持したのち空冷に
よる焼戻しである。
【作 用】
従来、冷間加工に使用する工具は、炭素含有量の高い鋼
を材料として製作されており表層から合部に至るまで高
い硬度を有するが、その代り靭性はあまり高くない。
そこで発明者らは、熱間加工用の工具鋼が比較的靭性が
高いことに着目し、これで製作した部品を浸炭して表面
を硬化させることにより表層部に耐摩耗性を与え、合部
の靭性を利用して、苛酷な使用条件に耐える冷間加工用
の工具部品をつくることに成功した。 本発明で使用する鋼の合金成分のはたらきと、組成範囲
の限定理由を、以下に説明する。 Ｃ：０．３％超過０．７％以下 Ｃは部品の強度を得るために加える元素でおる。０．３
％を超えない含有量では、十分な合部強度が得られず、
一方０．７％を超えて含有すると、合部が硬くなりすぎ
て靭性が低下する。 Ｓｉ：１．５％以下 ３ｉを多量に含有すると鍛造性が低下するとともに浸炭
性が阻害され、また脱炭が促進されるので、１．５％を
上限値とした。 １．４７ Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎは焼入れ性を向上させるために添加する。 他の元素とのバランスを考慮して適宜の量を添加すれば
よいが、２．０％を上回る含有量では、被削性が低下す
る。 Ｃｒ：３〜１５％ Ｃｒは炭化物形成元素として、所定の炭化物量を確保す
るために加える。 浸炭時のＣ濃度はＯｒの含有量の増
大とともに増す。 また、Ｃｒを含有させると炭化物の
球状化が促進される。 含有量が３％未満では、これら
の効果が十分でなく、一方、１５％を上回ると浸炭層の
炭素量が多くなりすぎ、網目状の炭化物が析出して機械
的性質を低下させる。 Ｍｏ：５．０％以下、 Ｖ：２．０％以下およびＷ：３．０％以下から選んだ１
種または２種 これらはいずれも炭化物形成元素であって、含有量の増
加につれて浸炭量を増加させる。 ただし、これらの元素は素材製造時にも炭化物を形成し
、とくに粗大な一時炭化物は靭性および疲れ強さを低下
ざる。 これを防止するため、上記のように限界を定め
た。 本発明の部品は、上記の鋼に、表面から０．１履以内の
断面における炭化物の面積率が１０％以上となるように
浸炭処理したものである。 炭化物の面積率が１０％を
下回るものは、十分な耐摩耗性が得られない。 浸炭処理の手段として、現在主流となっているガス浸炭
法は、高いカーボンポテンシャルで操業するとスーティ
ングが生じて浸炭ムラが生じやすい。 また、炭化水素
系ガス等を変成して使用する浸炭ガスは酸化性でおるた
め、浸炭に伴って部品の表面に粒界酸化層が生成するこ
とが避けられない。 このため表面近傍の焼入れ性が低
下し、不完全焼入れ組織が生じる。 従って、必要な硬
さを１ｑるためには強い冷却を必要とし、焼割れが生じ
やすいという難点がある。 真空浸炭法は、浸炭ムラが
生じやすく、形状の複雑な部品を均一に浸炭することが
できない。 これに対し、減圧下でグロー放電を利用したイオン浸炭
処理は、Ｃｌ−１３や０３Ｈ８をそのまま浸炭ガスとし
て使用するので粒界酸化層が形成されない。 また、真
空浸炭法のざらに約１／１００という低圧下で操業する
ため、はとんどスーテイングは生じない。 ざらに、グ
ロー放電がひきおこすプラズマ状態が処理される部品の
全面を覆うので、複雑な形状をした部品に対しても、均
一に浸炭することが可能である。
を材料として製作されており表層から合部に至るまで高
い硬度を有するが、その代り靭性はあまり高くない。
そこで発明者らは、熱間加工用の工具鋼が比較的靭性が
高いことに着目し、これで製作した部品を浸炭して表面
を硬化させることにより表層部に耐摩耗性を与え、合部
の靭性を利用して、苛酷な使用条件に耐える冷間加工用
の工具部品をつくることに成功した。 本発明で使用する鋼の合金成分のはたらきと、組成範囲
の限定理由を、以下に説明する。 Ｃ：０．３％超過０．７％以下 Ｃは部品の強度を得るために加える元素でおる。０．３
％を超えない含有量では、十分な合部強度が得られず、
一方０．７％を超えて含有すると、合部が硬くなりすぎ
て靭性が低下する。 Ｓｉ：１．５％以下 ３ｉを多量に含有すると鍛造性が低下するとともに浸炭
性が阻害され、また脱炭が促進されるので、１．５％を
上限値とした。 １．４７ Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎは焼入れ性を向上させるために添加する。 他の元素とのバランスを考慮して適宜の量を添加すれば
よいが、２．０％を上回る含有量では、被削性が低下す
る。 Ｃｒ：３〜１５％ Ｃｒは炭化物形成元素として、所定の炭化物量を確保す
るために加える。 浸炭時のＣ濃度はＯｒの含有量の増
大とともに増す。 また、Ｃｒを含有させると炭化物の
球状化が促進される。 含有量が３％未満では、これら
の効果が十分でなく、一方、１５％を上回ると浸炭層の
炭素量が多くなりすぎ、網目状の炭化物が析出して機械
的性質を低下させる。 Ｍｏ：５．０％以下、 Ｖ：２．０％以下およびＷ：３．０％以下から選んだ１
種または２種 これらはいずれも炭化物形成元素であって、含有量の増
加につれて浸炭量を増加させる。 ただし、これらの元素は素材製造時にも炭化物を形成し
、とくに粗大な一時炭化物は靭性および疲れ強さを低下
ざる。 これを防止するため、上記のように限界を定め
た。 本発明の部品は、上記の鋼に、表面から０．１履以内の
断面における炭化物の面積率が１０％以上となるように
浸炭処理したものである。 炭化物の面積率が１０％を
下回るものは、十分な耐摩耗性が得られない。 浸炭処理の手段として、現在主流となっているガス浸炭
法は、高いカーボンポテンシャルで操業するとスーティ
ングが生じて浸炭ムラが生じやすい。 また、炭化水素
系ガス等を変成して使用する浸炭ガスは酸化性でおるた
め、浸炭に伴って部品の表面に粒界酸化層が生成するこ
とが避けられない。 このため表面近傍の焼入れ性が低
下し、不完全焼入れ組織が生じる。 従って、必要な硬
さを１ｑるためには強い冷却を必要とし、焼割れが生じ
やすいという難点がある。 真空浸炭法は、浸炭ムラが
生じやすく、形状の複雑な部品を均一に浸炭することが
できない。 これに対し、減圧下でグロー放電を利用したイオン浸炭
処理は、Ｃｌ−１３や０３Ｈ８をそのまま浸炭ガスとし
て使用するので粒界酸化層が形成されない。 また、真
空浸炭法のざらに約１／１００という低圧下で操業する
ため、はとんどスーテイングは生じない。 ざらに、グ
ロー放電がひきおこすプラズマ状態が処理される部品の
全面を覆うので、複雑な形状をした部品に対しても、均
一に浸炭することが可能である。
表に示す組成の合金を溶製した。 Ｎα１は比較例であ
り、ＮＱ２〜８が本発明に従う材料である。 各材料の試験片をイオン浸炭炉に入れて炉内を１Ｏ−２
Ｔｏｒｒまで減圧し、１０５０℃に加熱侵、Ａｒおよび
Ｈ２を供給して炉内圧を２Ｔｏｒｒに調整した。 試験
片を陰極とし、陽極との間に５０Ｏ■の直流電圧を印加
して、グロー放電を起させた。 前処理として２０分間
、ＡｒおよびＨのイオンによる表面清浄化を行なってか
らＡｒおよび町を排気した。 続いて炉内にＣ３Ｈ８を
送り込んで、圧力２Ｔｏｒｒで１時間、浸炭処理した。 その俊、１０５０℃に加熱されている試験片にＮ２を吹
きつけるガス冷却により、焼入れをした。 ただし、Ｎα８の試験片は、１１５０℃に加熱して油冷
することにより焼入れした。 焼もどしは、Ｎα１の試
験片を５００℃に、他の試験片を６００℃に、いずれも
１時間保持してから放冷する方法をとった。 得られた試験片の表面硬さ、表面から０．１８以内にお
ける炭化物面積率、衝撃値（ＩＯＲノツチ値シャルピー
試験片）および比摩耗量を測定した。 比摩耗量は、大
館式摩耗試験機を用いて測定した。 測定条件は下記の
とおりである。 相手円板 ＳＫ６ ＨＲＢ９０ 最終荷重 ６．５１ 摩擦距離 ２００ａｍ 摩擦速度 ２．０ＴｒＬ／ｓｅｃ 以上の結果を、表にあわせて示す。 このデータかられ
かるように、本発明に従った部品は比較例のものより靭
性が高く、耐摩耗性はほぼ同等である。
り、ＮＱ２〜８が本発明に従う材料である。 各材料の試験片をイオン浸炭炉に入れて炉内を１Ｏ−２
Ｔｏｒｒまで減圧し、１０５０℃に加熱侵、Ａｒおよび
Ｈ２を供給して炉内圧を２Ｔｏｒｒに調整した。 試験
片を陰極とし、陽極との間に５０Ｏ■の直流電圧を印加
して、グロー放電を起させた。 前処理として２０分間
、ＡｒおよびＨのイオンによる表面清浄化を行なってか
らＡｒおよび町を排気した。 続いて炉内にＣ３Ｈ８を
送り込んで、圧力２Ｔｏｒｒで１時間、浸炭処理した。 その俊、１０５０℃に加熱されている試験片にＮ２を吹
きつけるガス冷却により、焼入れをした。 ただし、Ｎα８の試験片は、１１５０℃に加熱して油冷
することにより焼入れした。 焼もどしは、Ｎα１の試
験片を５００℃に、他の試験片を６００℃に、いずれも
１時間保持してから放冷する方法をとった。 得られた試験片の表面硬さ、表面から０．１８以内にお
ける炭化物面積率、衝撃値（ＩＯＲノツチ値シャルピー
試験片）および比摩耗量を測定した。 比摩耗量は、大
館式摩耗試験機を用いて測定した。 測定条件は下記の
とおりである。 相手円板 ＳＫ６ ＨＲＢ９０ 最終荷重 ６．５１ 摩擦距離 ２００ａｍ 摩擦速度 ２．０ＴｒＬ／ｓｅｃ 以上の結果を、表にあわせて示す。 このデータかられ
かるように、本発明に従った部品は比較例のものより靭
性が高く、耐摩耗性はほぼ同等である。
本発明の高靭性耐摩耗部品は、その名のとおり、合部が
高い靭性を有し、表層部が耐摩耗性を担うものである。 これを、たとえば冷間加工用の工具に応用すれば、従
来の工具では実施できなかったような苛酷な条件下での
冷間加工が可能になる。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫
高い靭性を有し、表層部が耐摩耗性を担うものである。 これを、たとえば冷間加工用の工具に応用すれば、従
来の工具では実施できなかったような苛酷な条件下での
冷間加工が可能になる。 特許出願人 大同特殊鋼株式会社 代理人 弁理士 須 賀 総 夫
Claims (2)
- （１）Ｃ：０．３％超過０．７％以下、Ｓｉ：１．５％
以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｃｒ：３〜１５％およびＭ
ｏ：５．０％以下に加えて、Ｖ：２．０％以下およびＷ
：３．０％以下から選んだ１種または２種を含有し、残
部Ｆｅおよび不可避な不純物からなる鋼をイオン浸炭法
により浸炭して表面から０．１ｍｍ以内の断面における
炭化物面積率を１０％以上とし、焼入れ焼戻し処理して
なる高靭性耐摩耗部品。 - （２）冷間加工用工具である請求項１の部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2713588A JPH01201459A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 高靭性耐摩耗部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2713588A JPH01201459A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 高靭性耐摩耗部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01201459A true JPH01201459A (ja) | 1989-08-14 |
Family
ID=12212610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2713588A Pending JPH01201459A (ja) | 1988-02-08 | 1988-02-08 | 高靭性耐摩耗部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01201459A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5122000A (en) * | 1990-04-27 | 1992-06-16 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Rolling bearing |
| JPH0578792A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-03-30 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 回転式流体コンプレツサ |
| JPH0586442A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-04-06 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 回転式流体コンプレツサ |
| WO2005066383A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-21 | Caterpillar Inc. | Method for carburizing a steel article and steel article thus obtained with improved wear resistance |
| JP2008520839A (ja) * | 2004-11-09 | 2008-06-19 | シエフレル・コマンデイトゲゼルシヤフト | 完全硬化耐熱鋼から成る部品を熱処理する方法及び完全硬化耐熱鋼から成る部品 |
| EP2503016A4 (en) * | 2009-11-17 | 2013-06-26 | Villares Metals Sa | STEEL WITH HIGH GLOSSY |
-
1988
- 1988-02-08 JP JP2713588A patent/JPH01201459A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5122000A (en) * | 1990-04-27 | 1992-06-16 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Rolling bearing |
| JPH0578792A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-03-30 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 回転式流体コンプレツサ |
| JPH0586442A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-04-06 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 回転式流体コンプレツサ |
| WO2005066383A1 (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-21 | Caterpillar Inc. | Method for carburizing a steel article and steel article thus obtained with improved wear resistance |
| US7169238B2 (en) | 2003-12-22 | 2007-01-30 | Caterpillar Inc | Carbide method and article for hard finishing resulting in improved wear resistance |
| JP2008520839A (ja) * | 2004-11-09 | 2008-06-19 | シエフレル・コマンデイトゲゼルシヤフト | 完全硬化耐熱鋼から成る部品を熱処理する方法及び完全硬化耐熱鋼から成る部品 |
| EP2503016A4 (en) * | 2009-11-17 | 2013-06-26 | Villares Metals Sa | STEEL WITH HIGH GLOSSY |
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