JPH03197649A - 高い圧縮強度を持つ冷間加工鋼 - Google Patents
高い圧縮強度を持つ冷間加工鋼Info
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- JPH03197649A JPH03197649A JP2272524A JP27252490A JPH03197649A JP H03197649 A JPH03197649 A JP H03197649A JP 2272524 A JP2272524 A JP 2272524A JP 27252490 A JP27252490 A JP 27252490A JP H03197649 A JPH03197649 A JP H03197649A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高い圧縮強度を持つ冷間加工鋼と、構成部材
及び工具のためのこの鯛の使用に関する。
及び工具のためのこの鯛の使用に関する。
冷間加工鋼は、２５０℃以下の温度、特に室温、におけ
る材料の加工のために使用される。このような加工は切
削加工又は非切削加工で行なうことができ、その際、構
成部材又は工具は同時に、異なる応力を受けている。部
分の優勢な応力又は圧縮強度、硬度、じん性、耐摩耗性
、刃摩耗抵抗、場合によっては侵食性などのような、所
望の特性は、大抵、冷間加工鋼の組成の適当な選択によ
り考慮に入れられる。
る材料の加工のために使用される。このような加工は切
削加工又は非切削加工で行なうことができ、その際、構
成部材又は工具は同時に、異なる応力を受けている。部
分の優勢な応力又は圧縮強度、硬度、じん性、耐摩耗性
、刃摩耗抵抗、場合によっては侵食性などのような、所
望の特性は、大抵、冷間加工鋼の組成の適当な選択によ
り考慮に入れられる。
例えば高い＃１１耗性を得たい要求を満たすために、例
えばＤＩＮ材料番号１．２３７９又はＡｌ５Ｉ形式Ｄ７
による鋼のような、１．５ないし２．５％Ｃ及Ｃ）１０
すＩｚｌシ１７％Ｃ・の含有量を持つＣ−銅を使用する
ことは公知である。このような鯛は、大抵列をなして配
置された、高くかつ粗い炭化物成分により、高い耐摩耗
性を持つが、しかし低いじん性を持つので、曲げ又はせ
ん断応力において部分の破損が起こる。
えばＤＩＮ材料番号１．２３７９又はＡｌ５Ｉ形式Ｄ７
による鋼のような、１．５ないし２．５％Ｃ及Ｃ）１０
すＩｚｌシ１７％Ｃ・の含有量を持つＣ−銅を使用する
ことは公知である。このような鯛は、大抵列をなして配
置された、高くかつ粗い炭化物成分により、高い耐摩耗
性を持つが、しかし低いじん性を持つので、曲げ又はせ
ん断応力において部分の破損が起こる。
良好なしん性を持つ冷間加工工具を製造するために、例
えばＤＩＮ材料番号１．２３６３又は材料番号１．２３
４５又はＡｌ５Ｉ形式Ａ２による銅のような、Ｎｏ 、
Ｗ及びＶの添加物を持つ、約５％又は約８％のＣｒ含
有量と、約１゜０％又は約帆５％の炭素含有量とを持つ
合金を使用することは公知である。これらの銅は、有利
な組織形成又は炭化物組織において良好なしん住持性及
び十分な侵食及び研摩特性を持つことができるが、しか
しこれらの鯛の摩耗抵抗及び圧縮強度はいくつかの適用
領域にとって満足できない。１０ないし１７％のＣｒ含
有量を持つ合金及び５ないし８％のＣｒ含有量を持つ合
金変形例には、更に、これらの合金が大抵、十分には焼
戻しに耐えずかつ窒化又は炭窒化による付加的な表面硬
化の際に又は化学的又は物理的蒸着法による表面被覆の
際に３５０ ”ないし６００＠Ｃの温度において、事前
の熱処理により得られた母材の硬度が低下されるという
欠点がある。
えばＤＩＮ材料番号１．２３６３又は材料番号１．２３
４５又はＡｌ５Ｉ形式Ａ２による銅のような、Ｎｏ 、
Ｗ及びＶの添加物を持つ、約５％又は約８％のＣｒ含
有量と、約１゜０％又は約帆５％の炭素含有量とを持つ
合金を使用することは公知である。これらの銅は、有利
な組織形成又は炭化物組織において良好なしん住持性及
び十分な侵食及び研摩特性を持つことができるが、しか
しこれらの鯛の摩耗抵抗及び圧縮強度はいくつかの適用
領域にとって満足できない。１０ないし１７％のＣｒ含
有量を持つ合金及び５ないし８％のＣｒ含有量を持つ合
金変形例には、更に、これらの合金が大抵、十分には焼
戻しに耐えずかつ窒化又は炭窒化による付加的な表面硬
化の際に又は化学的又は物理的蒸着法による表面被覆の
際に３５０ ”ないし６００＠Ｃの温度において、事前
の熱処理により得られた母材の硬度が低下されるという
欠点がある。
本発明の基礎になっている課題は、特定の濃度範囲にお
いて合金元素の作用を相乗的に利用しかつ高い硬度、じ
ん性、耐摩耗性及び侵食性を持つ、圧縮強度の高い冷間
加工鋼を提供することであり、この銅から形成された切
漸及び打ち抜き工具には良好な研摩性及び刃の摩耗抵抗
がありかつ場合によっては、高められた温度において実
施される表面硬化又は表面被覆方法の使用の際に、事前
の熱処理により得られた母材の機械的特性への決定的に
不利な影響はない。
いて合金元素の作用を相乗的に利用しかつ高い硬度、じ
ん性、耐摩耗性及び侵食性を持つ、圧縮強度の高い冷間
加工鋼を提供することであり、この銅から形成された切
漸及び打ち抜き工具には良好な研摩性及び刃の摩耗抵抗
がありかつ場合によっては、高められた温度において実
施される表面硬化又は表面被覆方法の使用の際に、事前
の熱処理により得られた母材の機械的特性への決定的に
不利な影響はない。
この課題は本発明によれば、重量％で表わした元素の含
有量が、 Ｃ０．６ないし１．５ Ｓｔ ０．２ないし１．６ Ｍｎ ０．２ないし１．２ Ｃｒ ５．０ないし１９．０Ｍｏ
３．０まで Ｗ ６．０まで （Ｍｏ＋２Ｗ） １．０ないし３．０Ｖ
０．３ないし１．５ Ａｔ ０．２ないし１．６ Ｎｂ Ｏ拳５まで Ｎ ０．１まで であり、残部が鉄及び製造出生ずる不純物であることに
よって解決される。
有量が、 Ｃ０．６ないし１．５ Ｓｔ ０．２ないし１．６ Ｍｎ ０．２ないし１．２ Ｃｒ ５．０ないし１９．０Ｍｏ
３．０まで Ｗ ６．０まで （Ｍｏ＋２Ｗ） １．０ないし３．０Ｖ
０．３ないし１．５ Ａｔ ０．２ないし１．６ Ｎｂ Ｏ拳５まで Ｎ ０．１まで であり、残部が鉄及び製造出生ずる不純物であることに
よって解決される。
本発明による冷間加工鋼において重要なのは、炭素含有
量と、窒素含有量と、なるべく炭化物又は窒化物を形成
する元素とが、炭素及び窒素親和性に応じてかつ炭化物
又は窒化物形成の傾向に応じて、濃度を互いに合わされ
ていることである。
量と、窒素含有量と、なるべく炭化物又は窒化物を形成
する元素とが、炭素及び窒素親和性に応じてかつ炭化物
又は窒化物形成の傾向に応じて、濃度を互いに合わされ
ていることである。
１．５％以上の高すぎる炭素含有量は、材料の割合に関
して大きいかつ粗い炭化物粒子、従って又悪いしん住持
性を生ぜしめ、９．６％以下の含有量では、要求される
機械的特性、特に硬度、が得られない。クロム、モリブ
デン、タングステン及びバナジウムは炭化物形成のため
に合金されており、その際、本発明によれば、これらの
元素の濃度は相互作用又は相互の影響を考慮に入れてい
る。この場合重要なのは、熱処理の際に、５００６Ｃ以
上の温度における焼戻しの際に顕微鏡でも見えないほど
小さく析出され、高い硬度又は二次硬度上昇を引き起こ
しかつ銅の十分な耐焼戻し性を生ぜしめる炭化物が溶解
することである。合金のＴ領域を非常に狭めるアルミニ
ウム及び珪素が、いくつかの理由から必要である。驚く
べきことに、フェライトを形成するこれらの元素により
、要求される濃度範囲において鋼の熱処理特性及び耐焼
戻し性が著しく改善される。更に、合金の適当な窒素含
有量において窒化物形成が行なわれ、この窒化物は高温
における硬化又はオーステナイト化の際の粒子成長を防
止する。窒化又は炭窒化による表面硬化のために、ある
いは化学的又は物理的蒸着法又は同じような方法による
表面被覆のために、アルミニウム及び珪素が有利に作用
する。ニオブは非常に炭化物を形成する元素であり、こ
の場合、細かく析出されたニオブ炭化物は硬化の際に、
高いオーステナイト化温度においても、非常に溶解しに
くい。しかし冷間加工鋼の炭素濃度における高いニオブ
含有量は粗いニオブ炭化物粒子を生ぜしめるので、ニオ
ブは最高濃度９．５％までしか合金されない。
して大きいかつ粗い炭化物粒子、従って又悪いしん住持
性を生ぜしめ、９．６％以下の含有量では、要求される
機械的特性、特に硬度、が得られない。クロム、モリブ
デン、タングステン及びバナジウムは炭化物形成のため
に合金されており、その際、本発明によれば、これらの
元素の濃度は相互作用又は相互の影響を考慮に入れてい
る。この場合重要なのは、熱処理の際に、５００６Ｃ以
上の温度における焼戻しの際に顕微鏡でも見えないほど
小さく析出され、高い硬度又は二次硬度上昇を引き起こ
しかつ銅の十分な耐焼戻し性を生ぜしめる炭化物が溶解
することである。合金のＴ領域を非常に狭めるアルミニ
ウム及び珪素が、いくつかの理由から必要である。驚く
べきことに、フェライトを形成するこれらの元素により
、要求される濃度範囲において鋼の熱処理特性及び耐焼
戻し性が著しく改善される。更に、合金の適当な窒素含
有量において窒化物形成が行なわれ、この窒化物は高温
における硬化又はオーステナイト化の際の粒子成長を防
止する。窒化又は炭窒化による表面硬化のために、ある
いは化学的又は物理的蒸着法又は同じような方法による
表面被覆のために、アルミニウム及び珪素が有利に作用
する。ニオブは非常に炭化物を形成する元素であり、こ
の場合、細かく析出されたニオブ炭化物は硬化の際に、
高いオーステナイト化温度においても、非常に溶解しに
くい。しかし冷間加工鋼の炭素濃度における高いニオブ
含有量は粗いニオブ炭化物粒子を生ぜしめるので、ニオ
ブは最高濃度９．５％までしか合金されない。
比較試験において、ＤＩＮ材料番号１．２３６３及び材
料番号１．２３７９による鋼が２７８５ Ｎ／ｒｎｒｎ
２又は３０２６ Ｎ／ｍ＋ｎ２の許容比圧縮荷重及び５
５０’（：における５６ ＨＲＣ又は６０ ＨＲＣの焼
戻し硬度を持つことが分かった。本発明による冷間加工
鋼は少なくとも、３０２２ Ｎ／＋ｎｍ２の許容比圧縮
荷重、６３・５ ＨＲＣの焼戻し硬度及び材料番号１．
２３７９より２８％改善されたしん性を持っている。
料番号１．２３７９による鋼が２７８５ Ｎ／ｒｎｒｎ
２又は３０２６ Ｎ／ｍ＋ｎ２の許容比圧縮荷重及び５
５０’（：における５６ ＨＲＣ又は６０ ＨＲＣの焼
戻し硬度を持つことが分かった。本発明による冷間加工
鋼は少なくとも、３０２２ Ｎ／＋ｎｍ２の許容比圧縮
荷重、６３・５ ＨＲＣの焼戻し硬度及び材料番号１．
２３７９より２８％改善されたしん性を持っている。
実施例について本発明を以下に詳細に説明する。
例１：
重量％で表わして、
Ｃ： ９．８９
Ｓｔ二〇、９８
Ｍｎ ＝ ９．４３
Ｃｒ ＝ ８．９６
Ｍｏ ＝ １．８２
Ｖ ＝＝ ９．３８
Ａｔ ＝ １．３３
Ｎｂ ＝ ９．０４
Ｎ ＝ ９．０２８
の組成及び
Ｃ： １．５３
Ｓｔ ＝ ９．３２
Ｍｎ ＝ ９．３１
Ｃｒ ＝ １１．１５
Ｎｏ ＝ ９．６４
Ｖ＝９．９２
を含んだ材料番号１．２３７９による合金りを持つ、本
発明による鋼Ａから、強度６２４ Ｎｉｒａａ１２及び
厚さ１ｍ＋＋の１７％ＣｒＷＩＩ４製の弁板を製造する
ための同種の打ち抜き工具が製造された。＃ＩＡの雄型
及び雌型は６３ ＨＲＣの硬度を持っており、６４，６
２９回の打ち抜きが行なえた。＃ｌＤのほんの少し低い
硬度６２ ＨＲＣにも拘らず、２９．７５１回の打ち抜
きしかできなかったが、それは本発明による工具の約３
００％超過出力に相当する。
発明による鋼Ａから、強度６２４ Ｎｉｒａａ１２及び
厚さ１ｍ＋＋の１７％ＣｒＷＩＩ４製の弁板を製造する
ための同種の打ち抜き工具が製造された。＃ＩＡの雄型
及び雌型は６３ ＨＲＣの硬度を持っており、６４，６
２９回の打ち抜きが行なえた。＃ｌＤのほんの少し低い
硬度６２ ＨＲＣにも拘らず、２９．７５１回の打ち抜
きしかできなかったが、それは本発明による工具の約３
００％超過出力に相当する。
例２ニ
アルミニウム製のビデオヘッドを圧縮成形するための圧
出工具用に、重量％で表わして、Ｃ＝１．０９ Ｓｉ ＝ ９．９４ Ｍｎ ９．３６ Ｃｒ ＝ ８．２４ Ｍｏ ＝ ２．１４ Ｗ＝＝９．２３ Ｖ：９．５４ Ａｌ ＝ １．０６ Ｎｂ ＝ ９．０８ Ｎ ＝ ０＋０４３ の組成及び、前の例に挙げられたように、合金りを持つ
＃ＩＢが使用された。Ｗ４Ｂ製の工具の表面は浴室化法
で約５７０℃において窒素で富化され、その後に、母材
の硬度は６３．５ＨＲＣになった。この工具により、過
大な摩耗の発生なしに４０７、３２０回の圧縮成形が行
なわれ、それに対して銅り製の工具は２３９，８６５回
の圧縮成形の後に取り除かれなければならなかった。
出工具用に、重量％で表わして、Ｃ＝１．０９ Ｓｉ ＝ ９．９４ Ｍｎ ９．３６ Ｃｒ ＝ ８．２４ Ｍｏ ＝ ２．１４ Ｗ＝＝９．２３ Ｖ：９．５４ Ａｌ ＝ １．０６ Ｎｂ ＝ ９．０８ Ｎ ＝ ０＋０４３ の組成及び、前の例に挙げられたように、合金りを持つ
＃ＩＢが使用された。Ｗ４Ｂ製の工具の表面は浴室化法
で約５７０℃において窒素で富化され、その後に、母材
の硬度は６３．５ＨＲＣになった。この工具により、過
大な摩耗の発生なしに４０７、３２０回の圧縮成形が行
なわれ、それに対して銅り製の工具は２３９，８６５回
の圧縮成形の後に取り除かれなければならなかった。
例３二
Ｃｒ−Ｎｉ銅製の継ぎ目なし管をピルガ−加工する冷間
刻印工具が、重量％で表わして、Ｃ＝１．２２ Ｓｔ ＝ ９．８１ Ｍｎ ＝ ９．３８ Ｃｒ ＝ ７−６３ Ｍｏ ＝ ２．５７ Ｖ：１．０８ Ａｌ ＝ ９．４７ Ｎｂ ： ９．１５ Ｎ 、＝＝ ９．０２１ の組成を持つｆｌｌＤ、＠Ｃ及び、重量％で表わして、 Ｃ＝９．９６ Ｓｔ ＝ ９．３４ Ｍｎ ＝ ９．５６ Ｃｒ ＝ ５．０６ Ｍｏ ＝ ９．９３ Ｖ：９．１８ の組成を持つｔ１４Ｇ（材料番号１．２３６３）から製
造された。＃ＩＯを用いて６．１２０メートル、本発明
による＃ＩＣを用いて１２，７６４メートル及び＃ｌｃ
を用いて５，０８７メートルの完成管を製造又はピルガ
−加工することができた。
刻印工具が、重量％で表わして、Ｃ＝１．２２ Ｓｔ ＝ ９．８１ Ｍｎ ＝ ９．３８ Ｃｒ ＝ ７−６３ Ｍｏ ＝ ２．５７ Ｖ：１．０８ Ａｌ ＝ ９．４７ Ｎｂ ： ９．１５ Ｎ 、＝＝ ９．０２１ の組成を持つｆｌｌＤ、＠Ｃ及び、重量％で表わして、 Ｃ＝９．９６ Ｓｔ ＝ ９．３４ Ｍｎ ＝ ９．５６ Ｃｒ ＝ ５．０６ Ｍｏ ＝ ９．９３ Ｖ：９．１８ の組成を持つｔ１４Ｇ（材料番号１．２３６３）から製
造された。＃ＩＯを用いて６．１２０メートル、本発明
による＃ＩＣを用いて１２，７６４メートル及び＃ｌｃ
を用いて５，０８７メートルの完成管を製造又はピルガ
−加工することができた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で表わした元素の含有量が、 Ｃ０．６ないし１．５ Ｓｉ０．２ないし１．６ Ｍｎ０．２ないし１．２ Ｃｒ５．０ないし１０．０ Ｍｏ３．０まで Ｗ６．０まで （Ｍｏ＋２Ｗ）１・０ないし３．０ Ｖ０．３ないし１．５ Ａｌ０．２ないし１．６ Ｎｂ０．５まで Ｎ０．１まで であり、残部が鉄及び製造上生ずる不純物であることを
特徴とする、高い圧縮強度を持つ冷間加工鋼。 ２ 重量％で表わして、 Ｎｂ０．０２ないし０．３５ Ｎ０．０１ないし０．０６ を持つことを特徴とする、請求項１に記載の冷間加工鋼
。 ３ 重量％で表わして、 Ｃ０．８ないし１・３ Ｓｉ０．７ないし１．４ Ｍｎ０．３ないし１．２ Ｃｒ６．０ないし９．０ Ｍｏ３．０まで Ｗ３．０まで （Ｍｏ＋２Ｗ）１．０ないし３．０ Ｖ０．５ないし１．３ Ａｌ０．４ないし１．４ Ｎｂ０．０４ないし０．３ Ｎ０．０１５ないし０．０４ を持つことを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷間
加工鋼。 ４ 重量％で表わして、 Ｃ０．９ないし１．２ Ｓｉ０．８ないし１．２ Ｍｎ０．３ないし１．０ Ｃｒ７．０ないし９．０ Ｍｏ２．５まで Ｗ５．０まで （Ｍｏ＋２Ｗ）１．５ないし２．５ Ｖ０．６ないし１．２ Ａｌ０．５ないし１．３ Ｎｂ９．０６ないし０．２ Ｎ０．０２ないし０．３５ を持つことを特徴とする、請求項１ないし３のうち１つ
に記載の冷間加工鋼。 ５ 高められた温度で製造された摩耗層を持つ構成部材
及び工具のための、請求項１ないし４のうち１つに記載
の冷間加工鋼の使用。 ６ 表面に近い層が一層高い窒素又は炭素含有量を持つ
ておりかつ６００℃以下、特に３５０℃ないし５７０℃
、の温度で例えば窒化、炭窒化又は炭化により設けられ
ていることを特徴とする、請求項５に記載の冷間加工鋼
の使用。 ７ 硬質材料層が、６００℃以下、特に５７０℃以下、
の温度で化学的蒸着又は物理的蒸着法又は同じような方
法により設けられていることを特徴とする、請求項５に
記載の冷間加工鋼の使用。 ８ 打ち抜き工具のための、請求項１ないし４のうち１
つに記載の冷間加工鋼の使用。
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