JPH02133545A - 高合金化高速度工具鋼 - Google Patents
高合金化高速度工具鋼Info
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- JPH02133545A JPH02133545A JP28486488A JP28486488A JPH02133545A JP H02133545 A JPH02133545 A JP H02133545A JP 28486488 A JP28486488 A JP 28486488A JP 28486488 A JP28486488 A JP 28486488A JP H02133545 A JPH02133545 A JP H02133545A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、切削工具や耐摩工具として有用な、耐摩耗性
及び耐熱性に富む品合金化品速度工具質に関する。
及び耐熱性に富む品合金化品速度工具質に関する。
高速度工具鋼の製造方法としては溶解ＩＩ造法が一般的
であるが、耐摩耗性及び耐熱性の向−１−の為ＷＳＣ１
−，Ｖ、Ｃｏ等の添加元素を増すほど合金成分の偏析や
炭化物の粗大化がおこり、靭性が低下する等の問題が発
生する。
であるが、耐摩耗性及び耐熱性の向−１−の為ＷＳＣ１
−，Ｖ、Ｃｏ等の添加元素を増すほど合金成分の偏析や
炭化物の粗大化がおこり、靭性が低下する等の問題が発
生する。
この解決方法として、粉末冶金法が知られている。即ち
、高速度工具鋼の合金組成の溶湯を高圧ガス又は水によ
りアトマイズして合金粉末とし、この合金粉末を焼結法
、熱間押出法、熱間静水圧プレス（Ｈ工Ｐ）等により固
体化及０′做密化する方法である（「精密機械」４６巻
、５号、５２９頁）。
、高速度工具鋼の合金組成の溶湯を高圧ガス又は水によ
りアトマイズして合金粉末とし、この合金粉末を焼結法
、熱間押出法、熱間静水圧プレス（Ｈ工Ｐ）等により固
体化及０′做密化する方法である（「精密機械」４６巻
、５号、５２９頁）。
かかる粉末冶金法を用いて、高速度工具鋼のマトリック
ス中に炭化チタン（ＴｉＣ）や窒化チタン（ＴｉＮ）等
の硬質粒子を分散させることにより、高速度工具鋼を高
合金化して耐摩耗性、硬度等を更に改善する方法も知ら
れている（ＣＡＭＰ−工Ｓ工Ｊ、 ｖｏｌｌ（１９８８
） −８０１）。又、高速度工具鋼の合金成分の酸化物
を炭素と共に還元して合金粉末とし、これに窒化チタン
等の硬質粒子を添加混合して成形し、焼結する方法も提
案されている（特開昭５８−１８１８４８号公報）。
ス中に炭化チタン（ＴｉＣ）や窒化チタン（ＴｉＮ）等
の硬質粒子を分散させることにより、高速度工具鋼を高
合金化して耐摩耗性、硬度等を更に改善する方法も知ら
れている（ＣＡＭＰ−工Ｓ工Ｊ、 ｖｏｌｌ（１９８８
） −８０１）。又、高速度工具鋼の合金成分の酸化物
を炭素と共に還元して合金粉末とし、これに窒化チタン
等の硬質粒子を添加混合して成形し、焼結する方法も提
案されている（特開昭５８−１８１８４８号公報）。
上記の如く、高速度工具鋼を高合金化するために、高速
度工具鋼の合金粉末に窒化チタン等の硬質粒子を添加し
て焼結する従来の方法では、焼結中に窒化チタン等が粒
成長すると同時にネットワークを組み、所謂スケルトン
構造をとるようになる。その結果、合金強度はスケルト
ンの強度に律速されることになり、高靭性の高速度工具
鋼の特性が生かされず、窒化チタン等の添加量が増す程
強度が急激に低下する欠点があった。
度工具鋼の合金粉末に窒化チタン等の硬質粒子を添加し
て焼結する従来の方法では、焼結中に窒化チタン等が粒
成長すると同時にネットワークを組み、所謂スケルトン
構造をとるようになる。その結果、合金強度はスケルト
ンの強度に律速されることになり、高靭性の高速度工具
鋼の特性が生かされず、窒化チタン等の添加量が増す程
強度が急激に低下する欠点があった。
又、従来方法のうち合金成分の酸化物を炭素と共に還元
した合金粉末と窒化チタン等とを焼結する方法では、上
記の欠点に加えて、残存酸素が強度に悪影響を及ぼすこ
とがあった。
した合金粉末と窒化チタン等とを焼結する方法では、上
記の欠点に加えて、残存酸素が強度に悪影響を及ぼすこ
とがあった。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、高速度工具鋼の高い
靭性を維持したま一１窒化チタン等の硬質粒子を多量に
分散させ、耐摩耗性及び耐熱性を向上させることを目的
とする。
靭性を維持したま一１窒化チタン等の硬質粒子を多量に
分散させ、耐摩耗性及び耐熱性を向上させることを目的
とする。
上記目的を達成するため、本発明の高合金化高速度工具
鋼においては、炭素０．７〜３．０重量％、クロム３．
０〜５．０重量％、モリブデン４．０〜８．０重量％、
タングステン５．０〜２０．０重量％、バナジウム１．
０〜１２．０重量％、コバルト３．０〜２０．０重合％
、及び残部の鉄と不可避的不純物からなるマトリックス
と、該マトリックス中に分散し平均粒径が０．５μｍ以
下であって全体に対して１５〜７０体積％の窒化チタン
とからなり゛、窒化チタンとマトリックス中の炭化物及
び凝集粒子のうち粒径３μｍ以上の粒子が全体の５体積
％以下であることを特徴とする。
鋼においては、炭素０．７〜３．０重量％、クロム３．
０〜５．０重量％、モリブデン４．０〜８．０重量％、
タングステン５．０〜２０．０重量％、バナジウム１．
０〜１２．０重量％、コバルト３．０〜２０．０重合％
、及び残部の鉄と不可避的不純物からなるマトリックス
と、該マトリックス中に分散し平均粒径が０．５μｍ以
下であって全体に対して１５〜７０体積％の窒化チタン
とからなり゛、窒化チタンとマトリックス中の炭化物及
び凝集粒子のうち粒径３μｍ以上の粒子が全体の５体積
％以下であることを特徴とする。
本発明の高合金化高速度工具鋼においては、窒化チタン
の５０体体積までを、炭化チタン、炭素化チタン、チタ
ンを除（■ａ、 Ｖａ、 ｌ’ｌａ族金属の炭化物、窒
化物及び炭窒化物、並びに炭化珪素、及び窒化珪素から
なる群から選ばれた少なくとも１種で置換することがで
き、その場合これら分散粒子の平均粒径は０．５μｍ以
下であって、分散粒子と窒化チタン、マトリックス中の
炭化物及び凝集粒子のうち粒径３μｍ以上の粒子を全体
の５体積％以下とする。
の５０体体積までを、炭化チタン、炭素化チタン、チタ
ンを除（■ａ、 Ｖａ、 ｌ’ｌａ族金属の炭化物、窒
化物及び炭窒化物、並びに炭化珪素、及び窒化珪素から
なる群から選ばれた少なくとも１種で置換することがで
き、その場合これら分散粒子の平均粒径は０．５μｍ以
下であって、分散粒子と窒化チタン、マトリックス中の
炭化物及び凝集粒子のうち粒径３μｍ以上の粒子を全体
の５体積％以下とする。
又、本発明の高合金化高速度工具鋼の製造は、通常の粉
末冶金法によっても可能であるが、高速度工具鋼の合金
粉末と窒化チタン等の粉末とを機械的合灸化法（Ｍｅｃ
ｈａｎｉｃａｌＡｌｌｏｙｉｎｇ）により合金化し、そ
の後ＨＩＰ法等により緻密化する方法が特に好ましい。
末冶金法によっても可能であるが、高速度工具鋼の合金
粉末と窒化チタン等の粉末とを機械的合灸化法（Ｍｅｃ
ｈａｎｉｃａｌＡｌｌｏｙｉｎｇ）により合金化し、そ
の後ＨＩＰ法等により緻密化する方法が特に好ましい。
本発明の高合金化高速度工具鋼の合金成分において、Ｃ
はｃｒＭ、■等と炭化物を形成して耐摩耗性を高めるが
、０．７重量％未満では熱処理硬さが不足し、又３．０
重量％を超えると溶融点が低下して炭化物が粗大化し、
脆化が著しくなる。Ｏｒは焼入れ性を高め、耐酸化性を
改善する効果があるが、３．０重量％未満では焼戻し硬
さが低下し、５．０重量％を超えると脆化がおこる。Ｍ
Ｏは炭化物を形成して耐摩耗性を高め、又一部は固溶し
て軟化抵抗を高めるが、４．０重量％未満では軟化抵抗
が落ち、８．０重量％を超えると靭性が低下する。
はｃｒＭ、■等と炭化物を形成して耐摩耗性を高めるが
、０．７重量％未満では熱処理硬さが不足し、又３．０
重量％を超えると溶融点が低下して炭化物が粗大化し、
脆化が著しくなる。Ｏｒは焼入れ性を高め、耐酸化性を
改善する効果があるが、３．０重量％未満では焼戻し硬
さが低下し、５．０重量％を超えると脆化がおこる。Ｍ
Ｏは炭化物を形成して耐摩耗性を高め、又一部は固溶し
て軟化抵抗を高めるが、４．０重量％未満では軟化抵抗
が落ち、８．０重量％を超えると靭性が低下する。
ＷはＭｏと同様の作用効果を奏し、その効果が安定に現
われる添加量の範囲としては５．０〜２０．０重量％で
ある。■は極めて硬い炭化物を形成して耐摩耗性を向上
させるが、１．０重量％未満では効果が少なく又１２．
０重量％を超えると靭性の低下をきたす。ＣＯはマトリ
ックスに固溶して軟化抵抗を増すが、多すぎると靭性を
低下させるので、３．０〜２０．０重量％とする。
われる添加量の範囲としては５．０〜２０．０重量％で
ある。■は極めて硬い炭化物を形成して耐摩耗性を向上
させるが、１．０重量％未満では効果が少なく又１２．
０重量％を超えると靭性の低下をきたす。ＣＯはマトリ
ックスに固溶して軟化抵抗を増すが、多すぎると靭性を
低下させるので、３．０〜２０．０重量％とする。
以上に述べた合金成分を含む鉄基合金は高速度工具鋼と
して適度の耐摩耗性と優れた靭性とを示才。この高速度
工具鋼に分散させる窒化チタン（ＴｉＮ）は高硬度で耐
摩耗性に富むと同時に、鋼との反応性が少なく耐溶着性
を改善する。又、摩擦係数も小さいので、切削時の発熱
を抑える作用も交する。係るＴ ｉ、Ｈの作用効果は、
全体に対して１５体積％未満では認められず、７０体積
％を超えると靭性の低下が著しく実用に耐えない。又、
分散するＴｉＮの平均粒径は０．５μｍ以下であること
が均一な分散のために不可欠である。従来の如く数１１
ｍのＴｉＮでは、添カロ？が多くなるほど分散が不均一
′７″■、つ粒子同志が７マ集し、強度が著しく低下し
た。本発明においても、粗大粒子や凝集粒子を完全に除
くことは困難であるが、３／１ｍ以上の粒子を全体積の
５％以下に抑えることにより、靭４：の低下を抑制でさ
るばかりか、粒子の分散強化により強度が向上する場合
すら認められた。
して適度の耐摩耗性と優れた靭性とを示才。この高速度
工具鋼に分散させる窒化チタン（ＴｉＮ）は高硬度で耐
摩耗性に富むと同時に、鋼との反応性が少なく耐溶着性
を改善する。又、摩擦係数も小さいので、切削時の発熱
を抑える作用も交する。係るＴ ｉ、Ｈの作用効果は、
全体に対して１５体積％未満では認められず、７０体積
％を超えると靭性の低下が著しく実用に耐えない。又、
分散するＴｉＮの平均粒径は０．５μｍ以下であること
が均一な分散のために不可欠である。従来の如く数１１
ｍのＴｉＮでは、添カロ？が多くなるほど分散が不均一
′７″■、つ粒子同志が７マ集し、強度が著しく低下し
た。本発明においても、粗大粒子や凝集粒子を完全に除
くことは困難であるが、３／１ｍ以上の粒子を全体積の
５％以下に抑えることにより、靭４：の低下を抑制でさ
るばかりか、粒子の分散強化により強度が向上する場合
すら認められた。
尚、前記した如（ＴｉＨの一部をＴｌＣやＳｉ Ｎ
等の他の炭化物、窒化物及び炭窒化物などの分散粒子で
ｔＨ換することも特性を向上させる点で有効である。例
えば、ＺｒやＨｆの炭化物等を分散させねば耐熱強度を
向上さぜることが出来る１、、、、 ５ｊ３Ｎ４の分散
は破壊靭性値を高める。又、分散粒子として高速度工具
鋼に元来金主れる成分を７ＪＩ］えることも有効であり
、例えばＶ／Ｃの添加は靭性を向上さゼるし、ＶＣの添
加は耐摩耗性をに呑める効［トがある。しかし、これら
の分散粒子の量′がＴｉＨの体積の５０％を超えるとＴ
ｉＮ自体の効果が充分発揮でさなくなるので、それ以下
に留めるべきである。
等の他の炭化物、窒化物及び炭窒化物などの分散粒子で
ｔＨ換することも特性を向上させる点で有効である。例
えば、ＺｒやＨｆの炭化物等を分散させねば耐熱強度を
向上さぜることが出来る１、、、、 ５ｊ３Ｎ４の分散
は破壊靭性値を高める。又、分散粒子として高速度工具
鋼に元来金主れる成分を７ＪＩ］えることも有効であり
、例えばＶ／Ｃの添加は靭性を向上さゼるし、ＶＣの添
加は耐摩耗性をに呑める効［トがある。しかし、これら
の分散粒子の量′がＴｉＨの体積の５０％を超えるとＴ
ｉＮ自体の効果が充分発揮でさなくなるので、それ以下
に留めるべきである。
（実施例〕
ガスアトマイズ法により作成したＪＩＳＳＫＨ５１相当
の合金粉末に下記第１表に示す種類の分散粒子を夫々添
加し、アルゴン気流中で４８時間の乾式アトライター混
合を行なうことによって機械的合金化を行なった。得ら
れた粉末を軟鋼製の容器に充填し、５００ Ｃで加熱脱
気後、貞空封ＬＦ、シた。
の合金粉末に下記第１表に示す種類の分散粒子を夫々添
加し、アルゴン気流中で４８時間の乾式アトライター混
合を行なうことによって機械的合金化を行なった。得ら
れた粉末を軟鋼製の容器に充填し、５００ Ｃで加熱脱
気後、貞空封ＬＦ、シた。
これを１１５０ ｔＴにて１５００気圧で２時間の熱間
静水圧プレスを行なった。得られた合金を更に１２２０
Ｇで焼入れ５５０Ｃで焼戻す熱処理（３回）を実施し
、試料、４５１〜１０を得た。各試料中の分散粒子の平
均粒径及び粒径３μｍ以上の粒子の全体積に占める１７
１合（ｖｏ１％）を第１表に示した。
静水圧プレスを行なった。得られた合金を更に１２２０
Ｇで焼入れ５５０Ｃで焼戻す熱処理（３回）を実施し
、試料、４５１〜１０を得た。各試料中の分散粒子の平
均粒径及び粒径３μｍ以上の粒子の全体積に占める１７
１合（ｖｏ１％）を第１表に示した。
比較のため、組成や分散粒子の粒径等を意図的１、−本
発明の範囲外とした試料属１１〜１５を上記と同様の力
法で試作し、第１１．！に併せて示した。
発明の範囲外とした試料属１１〜１５を上記と同様の力
法で試作し、第１１．！に併せて示した。
第１表
次Ｃ１−１第１表の各試料に加えて第２表に婬す市販の
粉末ハイス（ＪＩＳ ５ｘｏｓｉ ； Ａ、１６ ）
、溶ＩＷハ、イス（ＪＩＳ ５ＫＨ５１ｉ １％ １７
） 、及び撒オニ１７ＪＹ−（＆１ｉ合金（，４５，
１８）を用Ｑ ｌ、、各試料ノ＆Ｊｉす（Ｈ）、抗折力
（ｋｑ／ｍ）尺２びｅ うヤ／Ｌ、 ヒ−％ ”５値（ｋｇψシ）を測５Ｐシた
。更に、各試料からエンドミル（スクエア、２枚、Ｔ７
、刃径）フ１）を作ＩＭＩ、、下記η件で切削テストを
行なった。
粉末ハイス（ＪＩＳ ５ｘｏｓｉ ； Ａ、１６ ）
、溶ＩＷハ、イス（ＪＩＳ ５ＫＨ５１ｉ １％ １７
） 、及び撒オニ１７ＪＹ−（＆１ｉ合金（，４５，
１８）を用Ｑ ｌ、、各試料ノ＆Ｊｉす（Ｈ）、抗折力
（ｋｑ／ｍ）尺２びｅ うヤ／Ｌ、 ヒ−％ ”５値（ｋｇψシ）を測５Ｐシた
。更に、各試料からエンドミル（スクエア、２枚、Ｔ７
、刃径）フ１）を作ＩＭＩ、、下記η件で切削テストを
行なった。
結果を第２表に示１７た。
切削り件 被削材： ５ＫＤ６１ （Ｈ４０）ｃ
速 度’ ４０ｍ／ｍｉｎ
送 リ ・ ０．１ 耐ル’ｒｅｖＡｄ
ＸＲｄ： ８ｍｍＸ ｌ、Ｑｒ＋ｍ切削泪１ ：
な し２ 〔発明の効果〕 本発明によれば、高速度工具鋼の高い靭性を維持したま
ま、微細な窒化チタン等を分散させることによって耐摩
耗性及び耐熱性を高めることができるので、切削工具や
耐摩耗工具の分野で加工能率を改善したり、難削材の加
工が可能となり、生産効率の向上に大いに寄与すること
が出来る。
ＸＲｄ： ８ｍｍＸ ｌ、Ｑｒ＋ｍ切削泪１ ：
な し２ 〔発明の効果〕 本発明によれば、高速度工具鋼の高い靭性を維持したま
ま、微細な窒化チタン等を分散させることによって耐摩
耗性及び耐熱性を高めることができるので、切削工具や
耐摩耗工具の分野で加工能率を改善したり、難削材の加
工が可能となり、生産効率の向上に大いに寄与すること
が出来る。
出
顯
人
住友電気工業株式会社
代
理
人
Claims (2)
- （１）炭素０．７〜３．０重量％、クロム３．０〜５．
０重量％、モリブデン４．０〜８．０重量％、タングス
テン５．０〜２０．０重量％、バナジウム１．０〜１２
．０重量％、コバルト３．０〜２０．０重量％、及び残
部の鉄と不可避的不純物からなるマトリックスと、該マ
トリックス中に分散し平均粒径が０．５μｍ以下であつ
て全体に対して１５〜７０体積％の窒化チタンとからな
り、窒化チタンとマトリックス中の炭化物及び凝集粒子
のうち粒径３μｍ以上の粒子が全体の５体積％以下であ
ることを特徴とする高合金化高速度工具鋼。 - （２）上記窒化チタンの５０体積％までを、炭化チタン
、炭素化チタン、チタンを除くIVａ、Ｖａ、VIａ族金属
の炭化物、窒化物及び炭窒化物、並びに炭化珪素、及び
窒化珪素からなる群から選ばれた少なくとも１種で置換
し、これら分散粒子の平均粒径が０．５μｍ以下であつ
て、分散粒子と窒化チタン、マトリックス中の炭化物及
び凝集粒子のうち粒径３μｍ以上の粒子が全体の５体積
％以下であることを特徴とする、請求項（１）記載の高
合金化高速度工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28486488A JPH02133545A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 高合金化高速度工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28486488A JPH02133545A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 高合金化高速度工具鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02133545A true JPH02133545A (ja) | 1990-05-22 |
Family
ID=17684019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28486488A Pending JPH02133545A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 高合金化高速度工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02133545A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110541122A (zh) * | 2019-10-24 | 2019-12-06 | 东莞市中瑞金属材料有限公司 | 一种新型合金钢及其制作流程 |
| CN114561588A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-05-31 | 长沙市萨普新材料有限公司 | 一种高硼高硅粉末高速钢及其前驱粉末的制备和应用 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP28486488A patent/JPH02133545A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110541122A (zh) * | 2019-10-24 | 2019-12-06 | 东莞市中瑞金属材料有限公司 | 一种新型合金钢及其制作流程 |
| CN114561588A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-05-31 | 长沙市萨普新材料有限公司 | 一种高硼高硅粉末高速钢及其前驱粉末的制备和应用 |
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