JPH0361345A - Ｎｉ基合金製熱間工具及びその熱間工具の後処理方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高温での変形、溶損、焼き付き、割れ等が生
じ難く、耐久性に優れたＮｉ基合金でつくられた熱間工
具、例えば、継目無鋼管の製造に用いる穿孔プラグ、マ
ンドレル等の熱間工具、およびその工具の耐久性を一層
改善する後処理方法に関する。

（従来の技術） 例えば、マンネスマンプラグミル又はマンドレルミル方
式による継目無鋼管の製造では、高温の中実丸鋼片は穿
孔プラグやガイドシュー等の製管用工具を備えるピアサ
−で中空素管に加工される。

或いは、ユジーンセジュルネ方式による継目無鋼管の製
造では、高温の中実丸鋼片はマンドレルおよびダイスを
備える押出プレスで中空素管に加工される。

そして、これら熱間工具は使用中は高温で非常に高い圧
力を受けるので、次のような特性が必要である。

■高温での高い強度（変形防止）、■高温での優れた延
性（加工時の割れ防止）、■室温での優れた靭性（取り
扱い時および加工初期の割れ防止）、■良好な耐熱亀裂
性（昇温および降温の繰り返しによる割れ防止）、■優
れた表面潤滑性（焼き付きおよび表面温度上昇の抑制）
、■高融点（表面温度上昇による溶損防止）、等である
。

熱間工具には、このような特性が求められるので、従来
、その素材にはいわゆる高温用材料が使われている０例
えば、３〜５重量％のＣｒと、）ＩＯ又はＷの１種以上
を総量で３重量％以下含むＦｅ系合金、或いはＮｉ基合
金のインコネル７１８（商品名）などの高温材料である
。

これら高温材料は、１０００℃程度の温度までは優れた
特性を有するので、被加工材が普通鋼のような変形抵抗
の小さいものであれば、これらの高温材料からなる熱間
工具で十分である。

ところが、近年、継目無鋼管の使用環境が益々過酷化す
る傾向にあり、それに伴いステンレス鋼のような合金鋼
管やＮｉ基合金、Ｔｉ、　Ｔｉ合金、Ｚｒ、Ｚｒ合金等
のようないわゆる高合金管の必要性が高まっている。こ
れら合金鋼や高合金は普通鋼より変形抵抗が高いので、
熱間工具はより高い応力や摩擦を受けるようになってき
た。

例えば、被加工材の中実丸鋼片がステンレス鋼の場合、
ピアサ−では摩擦熱により穿孔プラグやガイドシューの
表面は１２００℃以上、製管条件によっては１３００℃
以上の温度に上昇する。特に、表面の潤滑性に何ら対策
を講じない場合には、最表面層は摩擦熱により１４００
″Ｃ以上に上昇することもある。しかも、穿孔プラグや
ガイドシューには平均で２０ｋｇｆ／ｖｕａ”以上、場
合によっては３０ｋｇｆ１０２以上の応力がかかる。そ
して、このような過酷な状態が１回の穿孔で３０秒以上
も継続する場合がある。

ユジーンセジュルネ方式の場合も、押出しに要する時間
は短いがダイスおよびマンドレルの表面は前記と同様の
厳しい条件となる。そして、このユジーンセジュルネ方
式では、被加工材はスーパアロイ或いはＴｉ、　Ｔｉ合
金、Ｚｒ−、Ｚｒ合金まで含まれるので、工具には４０
ｋｇｆ／ｓｒｓ”を超える応力がかかる場合がある。

このように、合金鋼或いは高合金の加工では、工具は高
温で高い応力および摩擦を受ける。このため従来の高温
材料からなる熱間工具で、合金鋼又は高合金を加工する
と、工具は変形、摩耗、焼き付き、溶損等を起こし、後
述する実施例で示すように寿命が極端に短いか、−本の
加工途中でこのような問題が発生して加工そのものがで
きなくなる。

そこで、熱間工具の耐久性を改善するために酸化アルミ
ニウム、窒化アルミニウム等の各種セラミックスを工具
表面に被覆するか、高温強度に優れたＭｏやＮｂ又はこ
れらの合金を工具材料に使用することが検討されている
。しかしながら、セラミックスを被覆する方法は、工具
の変形抵抗、耐熱性および潤滑性を改善することができ
るものの、セラＱ　７クスは剥離しやすいので耐久性が
さほど大きく向上しない、一方、工具材料にＭｏ、　Ｎ
ｂ又はこれらの合金を使用する方法は、ＭｏおよびＮｂ
が高価であるとともにこれら元素は昇華を起こし且つ酸
素を吸収するので、昇華による損耗および酸素吸収によ
る脆化が発生し、高価な割に寿命が短い。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、合金鋼や高合金のような変形抵抗が高
く、しかも加工条件の厳しい被加工材を熱間加工しても
、変形、溶損、焼き付き、割れ等が生じ難い、耐久性に
優れたＮｉ基合金製熱間工具と、その工具表面に断熱性
或いは潤滑性を有する皮膜を形成させて、耐久性を一層
改善することができる後処理方法を提供することにある
。

具体的には、本発明は（ａ）融点が１４００℃以上、（
＋））１２００℃での高温強度が少なくとも２０ｋｇｆ
／ａｍ”以上、望ましくは１３００″Ｃでの高温強度が
３０ｋｇｆ／ｓｉｎ”以上、（Ｃ）１２００℃での高温
延性が少なくとも４０％以上、望ましくは１３００℃で
の高温延性が４０％以上、（ｄ）室温での靭性が２ｋｇ
−ｍ／ｃ−以上、の特性を有する熱間工具と、（ｅ）厚
さ１０〜１５０μ喝の潤滑性および断熱性を有する酸化
皮膜、（ｆ）潤滑性のある厚さｌＯ〜１５０μ謡の表面
硬化層、を工具表面に形成することができる後処理方法
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、融点、高温強度および高温延性が上記条件
を満たす材料ついて鋭意検討を行った。

高温強度に優れた材料として、高Ｃｒフェライト鋼、）
ｉｉ基合金、Ｃｏ基合金、或いは炭化物、酸化物。

窒化物等の高融点物質と金属との焼結複合材料であるサ
ーメット等の超強力耐熱合金が知られている。しかし、
Ｃｒを１５重量％以上含む高Ｃｒフェライト鋼は、耐酸
化性に優れたＣｒの酸化物が表面に生成するが、その酸
化皮膜は８μ−以下と薄いので、潤滑および断熱効果に
乏しく、また、融点が１４００゛Ｃ以下のため容易に焼
き付きを起こす、　Ｎｉ基合金およびＣｏ基合金は、高
温強度が前記（ｂ）の条件を満たさない、また、Ｃｏ％
合金は高価である。サーメットは、室温および高温での
延性と靭性に乏しく、加工時に容易に割れが発生する。

このため、従来の耐熱合金では、合金鋼および高合金の
工具用材料には適さない。

ところが、本発明者は前記Ｎｉ基合金の組成を工夫する
ことで高温強度、高温延性および室温靭性が向上するこ
と、およびこの工夫したＮｉ１合金からなる熱間工具に
適正な後処理を施せば、潤滑性、耐熱性等が改善される
ことを見出した。このような知見をまとめれば下記の通
りである。

（］）ＮｉにＷを合金すると融点が１４００℃以上とな
る。

そして、この中でもＷを２０〜６０重量％含むものは、
高温強度が高く、しかも高温延性および室温靭性が良好
である。特に、Ｗを３５重量％以上含有するものは、α
−前が分散し高温強度が最も高い。

（２）Ｗを２０〜６帽１％含有するＮ１〜Ｗ合金に、更
に適量のＭｏを添加すれば一層高温強度が向上する。

（３）Ｆｅ、　Ｇｏ、　Ｔｔ、　　＾乏、Ｖ、（：ｒは
潤滑性のある酸化皮膜の生成に有効である。また、希土
類元素、Ｍｇ、Ｚｒ、　Ｃａは、熱間延性および酸化皮
膜の耐剥離性の改善に有効である。

（４）このＮ１〜Ｗ合金からなる熱間工具に酸化、浸炭
、拡散焼鈍等の処理を施せば、工具の耐久性が一層向上
する。

本発明は、このような知見を基に完成したちのであって
、その要旨は、下記の（ｉ）および（ｉｉ）にある。

（ｉ）重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１％以下、Ｓｉ：３％以
下、Ｍｎ　：　０．０１〜２．０％、Ｐ　：　０．０２
％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｗ：２０〜６０％を含み
、更に、必要に応して下記のＡ群、Ｂ群、０群の内から
選ばれた少なくとも１種以上の成分を含有し、残部が実
質的にＮｉからなるＮｉ基合金製熱間工具。

〔Ａ群］ １〜１０％のＭｏ。

〔Ｂ群〕

ＩＯ％以下のＦｅ、　２０％以下のＣｏ、　３％以下の
Ｔｉ、３％以下の＾乏、３％以下のＶ、１０％以下のＣ
ｒ。

〔Ｃ群〕

０．０５％以下の希土類元素、０．０５％以下のＭｇ、
０．０５％以下のＺｒ、　０．０５％以下のＣａ。

（１１）前記（１）記載のＮｉ基合金製熱間工具に、下
記の■〜■の処理を施すことを特徴とするＮｉ１合金製
熱間工具の後処理方法。

■８００〜１２５０℃の温度に１〜２０時間加熱する浸
灰処理。

■８００〜１２５０℃の温度に１〜２０時間加熱する浸
炭処理と８００〜１２５０℃の温度に１〜１０時間加熱
する拡散焼鈍処理。

■大気以下の酸素分圧下で８００〜１４００℃の温度に
０．１〜１０時間加熱する酸化処理。

■８００〜１２５０℃の温度に１〜２０時間加熱する浸
炭処理と大気以下の酸素分圧下で８００〜１４００℃の
温度に０．１〜ｌＯ時間加熱する酸化処理。

■８００〜１２５０℃の温度に１〜２０時間加熱する浸
炭処理、８００〜１２５０℃の温度に１〜１０時間加熱
する拡散焼鈍処理および大気以下の酸素分圧下で８００
〜１４００℃の温度に０．１〜ＩＯ時間加熱する酸化処
理。

上記熱間工具としては、例えばプラグ、ガイドシュー、
マンドレル、ダイス等の製管用工具、鍛造用金型、熱間
圧延用ロール等が代表的である。

（作用） 以下、本発明について詳細に説明する。

まず、本発明のＭＬ基合金製熱間工具における母材のＮ
ｉ基合金の化学＆ＩＩ戒を前記のように限定する理由を
作用効果とともに説明する。

ＣおよびＮ：合計で０．１％以下 ＣおよびＮは共に固溶強化により高温強度を高める作用
がある。しかし、その一方で融点を大きく下げるので、
ＣおよびＮの含有量は合計で０．１％以下とする。

Ｓｉ：３％以下 Ｓｉは脱酸のために添加するが、融点を下げるので、そ
の含有量を３％以下とする。３％を超えると合金の融点
が１４００℃未満となる。特に、Ｓｉ含有量を０．０５
％以下にすると、高温延性の改善効果が大きくなる。

Ｍｎ　：　０．０１〜２．０％ Ｍｎは脱酸のために添加する。また、Ｍｎは後述するＳ
を固定し高温延性を改善する作用がある。

０．０１％未満の含有量ではこの作用が小さく、２．０
％を超えると合金の融点が１４００℃未満となる。

ｐ：ｏ、ｏ２％以下 Ｐは高温延性を劣化させ、且つ融点を下げる元素である
。　０．０２％を越えて含有すると目標とする高温延性
および融点を確保することができなくなる。

Ｓ：０．０１％以下 Ｓは前記Ｐに比べてより顕著に高温延性を劣化させ、且
つ融点を下げる元素である。　０．０１％を越えて含有
すると目標とする高温延性および融点を確保することが
できなくなる。　１４００℃以上での４０％以上の高温
延性を確保しようとすれば、Ｐは０゜００５％以下にす
るのが望ましい。

Ｗ：２０〜６０％ Ｗは本発明において特に重要な元素である。ＮｉにＷを
添加すると、含有量の増加とともに合金の融点および高
温強度が向上する。これは、他の添加元素にないＷ特有
の効果である。

Ｗ含有量が２０％未満であっても、１４００℃以上の融
点を確保することができるが、高温強度の向上が大きく
ないので、所望の高温強度が得られない。

一方、Ｗ含有量が６０％を超え、例えば６５％でも合金
は４０％以上の高温延性を有しているので、鍛造で工具
を作ることができる。しかし、６０％を超えてＷを含有
させると固相温度（液体から固体が生成開始する温度）
が高くなり、真空誘導溶解、ＡＯＤ、ＶＯＤ等の通常の
溶解法では製造が困難となるので、上限を６０％とする
。望ましいＷ含有量は３０％以上、より望ましいのは３
５％以上である。

Ｗ含有量が３０％以上でα−前（純粋に近いＷ）が分散
し、高温強度が一段と改善される。３５％以上でα−前
量がさらに増し、特に浸炭処理を行った場合にＷＣが増
加し、高温強度と潤滑性がより一段と改善される。

残部は実質的にＮｉである。　Ｉｌ＋は融点、室温靭性
および高温延性に冨み、且つ、比較的安価である。

なお、「実質的に」とはＮｉの他に不可避不純物を含む
場合もあることを意味する。

本発明の熱間工具は、以上述べた化学組成のＮｉ基合金
からなるものである。この他に、上記元素に加えて下記
のＡ群、Ｂ群およびＣ群の中から選ばれた少なくとも１
種以上の成分を含むＮｉ基合金からなる熱間工具であっ
てもよい。

Ａ群＝１〜１０％の阿０ Ｍｏは高温強度を高める効果がある。しかし、１％未満
の含有量ではその効果が小さく、１０％を超えて含有す
ると融点が大きく低下する。

Ｂ群；１０％以下のＦｅ、２０％以下のＣｏ、３％以下
のＴｉ、３％以下のＡｌ、３％以下のＶ、１０％以下の
Ｃｒ。

これらの元素は、１種以上添加されて熱間加工後の冷却
途中、或いは後述する酸化処理で工具表面にこれらの酸
化皮膜を形成し、断熱性および潤滑性を改善する効果が
ある。しかし、Ｃｏを除く他の元素は融点を下げるので
、Ｆｅは１０％以下、Ｔｉは３％以下、Ａｌは３％以下
、■は３％以下、Ｃｒは１０％以下、の含有量とする。

　Ｇｏは高価であるので２０％を超えて含有させると経
済的に不利となる。

なお、前記元素の中でＦｅ、　Ｃｏ、　Ｖからは低融点
の酸化皮膜が形成され、ＡｊＬＴｉからは高融点の酸化
皮膜が形成される。これら酸化皮膜はともに断熱性と潤
滑性の両方を改善する効果を有しているが、どちらかと
いえば前者の低融点の酸化皮膜は潤滑性を改善する効果
の方が大きく、後者の高融点の酸化皮膜は断熱性を改善
する効果の方が大きい。

Ｃ群Ｆ　０．０５％以下の希土類元素、０．０５％以下
のＩ’１ｇ、０．０５％以下のＺｒ、　０．０５％以下
のＣａ。

これらの元素は１種以上添加されて高温延性を改善する
効果がある。また、これらの元素は高温で形成される前
記の酸化皮膜に入り、酸化皮膜を緻密化させて加工時に
おける剥離、割れ、損耗等を抑制する効果がある。しか
し、各々０．０５％を超えて含有させると低融点化合物
を形成し、また、融点および高温延性を低下させる。

本発明において、前記希土類元素とはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、
或いはこれらの混合物である。

以上述べた化学組成からなるＮｉ基合金で作られたもの
が本発明の熱間工具である。このＮｉ基合金は、融点が
高く、高温強度、高温延性および室温靭性に優れ、且つ
、適度の潤滑性と断熱性を有しているので、通常の製造
方法で工具にしても合金鋼或いは高合金の加工に十分使
用することができて、しかも、その寿命は従来の熱間工
具よりも長い、しかし、この熱間工具に更に下記の浸炭
処理、拡散焼鈍処理或いは酸化処理の後処理を施すと、
工具の寿命を一層向上させることができる。

これら後処理の適正な条件は下記の通りである。

〔浸炭処理＝８００〜１２５０℃で１〜２０時間加熱］
前記のＮｉ基合金製熱間工具に浸炭処理を施し、表面に
適正な厚みの硬化層を形成させれば、潤滑性および耐摩
耗性が向上する。

しかし、８００℃未満の処理温度又は１時間未満の処理
時間では、形成される浸炭層が１０μｍ以下と薄く、且
つ表面硬度もビッカース硬度（Ｈｖ）で９００以下と低
いため潤滑性および耐摩耗性の向上が小さい、一方、１
２５０℃を超える処理温度又は２０時間を超える処理時
間では、表面硬度はＨｖで１１００以上と十分高いが、
硬化層が１５０μ薄を越えて厚すぎるので加工中に割れ
や剥離が発生する。そのため工具寿命は浸炭処理してい
ないものより悪い、即ち、浸炭処理することにより逆に
寿命が損なわれるのである。

浸炭処理は、α−前が生成するＷを３５％以上含むＮｉ
基合金製熱間工具に施すのが有効である。

このものを浸炭処理すると、浸炭によりα−前が硬質で
高温強度の高いＷＣに変化するので、潤滑性、耐熱性お
よび耐摩耗性が著しく向上する。なかでも潤滑性の向上
が大きい。

〔拡散焼鈍処理：　８００〜１２５０℃でｌ〜１０時間
加時間加熱燐拡散焼鈍処理炭処理の後に必要に応して実
施する。

硬質で高温強度の高いＷＣは、浸炭処理のみでも形成さ
せることができるが、さらに浸炭処理後に拡散焼鈍処理
を施せば、ＷＣは増加し基地の炭素量が減少するので、
摩耗によるＷＣの！ｌＩ離を防止することができるとと
もにＷＣの増加により、高温強度、潤滑性並びに耐摩耗
性が改善される。

拡散焼鈍処理は、８００“Ｃ未満の処理温度又は１時間
未満の処理時間では、ＷＣの増加が期待できず、寧ろ浸
炭処理で得られた潤滑性および耐摩耗性を低下させるた
め、工具寿命は後処理を行っていないものよりは長いが
、浸炭処理を行ったものより短い、一方、１２５０℃を
超える処理温度又は２０時間より長い処理時間で拡散焼
鈍しても、効果が飽和し、経済的に不利を招くことにな
る。

〔酸化処理：大気以下の酸素分圧下で８００〜１４００
℃の温度に０．１〜１０時間加熱〕 酸化処理は、これのみを単独で実施してもよく、或いは
、浸炭処理した後、又は浸炭処理して拡散焼鈍処理した
後に実施してもよい。

浸炭処理した後或いは浸炭処理して拡散焼鈍処理した後
に酸化処理を行えば、潤滑性および断熱性が更に向上す
るので、工具寿命は浸炭処理のみのもの、浸炭処理と拡
散焼鈍処理したものよりも長くなる。

熱論、酸化処理のみでもＮｉ基合金製熱間工具に潤滑性
と断熱性を有した酸化皮膜を形成することができて、工
具寿命を向上させることができる。

酸化処理は、８００℃未満の処理温度又は０．１時間未
満の処理時間では、十分な厚さ（１０μ−以上）の酸化
皮膜が得られないので、潤滑性および断熱性の向上が小
さい。

一方、１４００℃を超える処理温度又は１０時間を超え
る処理時間では、生成する酸化層が厚くなり過ぎ、例え
ば１５０μｍを超える厚さとなるため、逆に加工中に割
れや剥離が発生し、工具寿命の向上が望めず、場合によ
っては無処理のものより悪くなる場合がある。

また、この酸化処理のみを本発明で規定する条件範囲内
で施したものの、浸炭処理或いは浸炭処理と拡散焼鈍処
理を本発明で規定する条件範囲内で施したものに比べる
と、断熱性と潤滑性に優れるが高温強度と耐摩耗性に劣
るため、工具寿命は長くならない、しかし、当然のこと
ながら無処理のものよりは長い。

この酸化処理は大気以下の酸素分圧下で行うのがよい、
即ち、Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｔｉ、、Ａｆｆｉ、　Ｖ、Ｃｒ
等の酸化皮膜のうち、前述したようにどちらかといえば
、高融点で断熱性に優れるＴｉ、　　Ａｊ！の酸化皮膜
は、低融点で潤滑性に優れるＦｅ、　ｃｏ、　Ｖさらに
はＳｉの酸化皮膜の下方（地金側）に形成される。しか
し、大気圧を越える酸素分圧下ではＦｅ、　Ｇｏ、　Ｖ
、　Ｓｉの酸化皮膜が優先的に形成されて、その下方の
Ｔｉ、ＡＩｌの酸化皮膜が充分な厚さにまで成長せず、
潤滑性と断熱性をともに備える酸化皮膜を形成させるこ
とができない、ところが、酸素分圧が大気圧以下である
と、Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｓｉ等の酸化が抑制される結果、
Ｔｉ、　　ＡＩ！、の酸化皮膜が充分な厚さにまで戒長
し、潤滑性と断熱性をともに備える酸化皮膜を形成させ
ることができるのである。

なお、この酸化処理を施して顕著な寿命延長を図れる工
具は、その鋼組成が前記Ａ〜Ｃ群の内、酸化皮膜形成を
目的に添加されるＢ群から選ばれる元素を含有する鋼で
あり、その他の群から選ばれる元素を含有する鋼の場合
、その効果は少ない。

以下、実施例により本発明の効果を示す。

（実施例１） 第１表に示す化学ＡＩｌ威の合金からなるインゴットを
溶製し、これらから二つのサイズのプラグを次のように
して作製した。

１０トンの電気炉で合金１および２のインゴット（１６
０ｍ−径Ｘ　２０００ｓ＋ｍ長さ）を溶製し、これを１
５０−一径Ｘ　４００ｍ−長さのプラグに切削加工、　
１７ｋｇの真空誘導溶解炉で合金３〜２７のインボッ）
　（９０ｍ＋ｉ径×３００−長さ）を溶製し、これを１
２００”ｃで熱間鍛造して５５１１１１径の丸棒とした
後、５０問径Ｘ　７０１Ｉ＋ｗ長さのプラグに切削加工
。

このようにして作製したプラグを用いて、１１８０〜１
２３０℃に加熱された５ｔｌＳ　３０４（変形抵抗：　
１２００℃で８ｋｇ／ｍｓ＋”）の中実丸鋼片を継目無
鋼管に穿孔加工した。穿孔はプラグの使用が不能となる
まで行った。

なお、１５０ｍｍ径のプラグでは、１８７＊ａ＋径×２
Ｍの５ＩＩＳ３０４丸鋼片を、５０ｍ−径のプラグでは
、７０ｍ■径×２閣のＳＯ３３０４丸鋼片をいずれも穿
孔比３（穿孔比とは「穿孔後の長さＪ／’穿孔穿孔長さ
」である）にとって穿孔加工した。

第２表にプラグの使用が不能となるまでの穿孔回数（製
管可能本数）とプラグ材料の特性を調べた結果を示す。

（以下、余白） 第２表より明らかなように、合金１５〜２４からなるプ
ラグ（比較例）および合金２５〜２７からなるプラグ（
従来例）は、融点、高温強度、室温延性のいずれかが劣
り、その結果穿孔寿命が短いか穿孔が不可能である。

これに対して、合金１〜１４からなるプラグ（本発明例
）は、いずれのものも融点、高温強度および室温延性が
高く、比較例および従来例に比べて穿孔回数が多く、工
具寿命が向上している。

（実施例２） 実施例１で使用したのと同し合金１〜３および合金６〜
１４からなるプラグに、第３表に示す条件で浸炭処理、
拡散焼鈍処理、酸化処理の何れかの後処理を単独或いは
複合して施した後、ＳＯ３３０４丸鋼片を継目無鋼管に
穿孔するのに供した。穿孔はプラグが使用不能となるま
で行った。

なお、穿孔条件、プラグサイズ、丸鋼片サイズは実施例
Ｉと同じである。

第３表に、その結果と各処理の条件を示す。

穿孔回数は、後処理を施していない実施例°１で使用し
た同じ合金からなるプラグの穿孔回数からの増減で示し
た。

即ち、表中において例えば「−５」は後処理を施してい
ない同じ合金製プラグの穿孔回数より５回少ないこと意
味し、「５」は５回多いことを意味する。

（以下、余白） 第３表から明らかなように、適正な条件で浸炭処理、酸
化処理をそれぞれ単独、或いは浸炭処理、拡散焼鈍処理
、酸化処理を複合して行ったものは、穿孔回数が向上し
ている（本発明例〉、これに対して、適正でない条件で
拡散処理のみを行ったもの（比較例のＮ１１３．４）お
よび適正でない条件で酸化処理のみを行ったもの（比較
例の狙１１．１２．４２．４３）は、これらの処理を行
っていないものより穿孔回数が大幅に減るか、全く増え
ていない。

また、比較例のぬ７〜Ｎ［Ｌ９のように、適正な条件で
浸炭処理しても、拡散焼鈍が不適当であると同し条件で
拡散処理のみを行ったものより穿孔回数が少ないか、拡
散焼鈍の効果が飽和している。

即ち、拡散処理温度の低い咀７および処理時間の短いＮ
１１９は、同じ条件で拡散処理した阻５より穿孔回数が
少なく、処理時間の長い馳８はＮ［Ｌ６と比べて向上し
ていない、また、適正でない条件で浸炭処理を行った後
、適正でない条件で酸化処理を行ったもの（比較側石１
５）の穿孔回数は無処理のものに比べて大幅に少ない、
しかし、その後の酸化処理を適正な条件で行ったもの（
比較例Ｎａ１４）の穿孔回数の低下は酸化処理の効果に
よって抑制されるが無処理のものより少ない。

また、比較例のＮａ１７および咀１８は、適正な条件で
浸炭処理を行った後、適正でない条件で拡散焼鈍処理を
行い、次いで、阻１７については適正な条件の酸化処理
を、Ｎ１１１８については不通性な条件の酸化処理を行
ったものであり、両者共に穿孔回数は無処理のものより
増えている。しかし、浸炭処理、拡散焼鈍処理および酸
化処理の全てを適正な条件で行った本発明例の阻１６に
比べると穿孔回数の増加は少ない。

（発明の効果） 実施例で示したように、本発明のＮｉ基合金製熱間工具
は、融点が高く、高ａ靭性、高温延性および室温靭性に
優れているで、変形抵抗の高いステンレス鋼ような合金
鋼やＮｉ１合金、Ｔｉおよびその合金、Ｚｒおよびその
合金等の高合金を加工しても、変形、焼き付き、溶損等
が少なく、工具寿命が長い。

なお、 本発明のＮｉ基合金製熱間工具は普通鋼、低合金鋼の加
工にも勿論使用可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１％以下、Ｓｉ：３％以
   下、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ｐ：０．０２％以下、
   Ｓ：０．０１％以下、Ｗ：２０〜６０％を含み、残部が
   実質的にＮｉからなるＮｉ基合金製熱間工具。 （２）重量％で、Ｃ＋Ｎ：０．１％以下、Ｓｉ：３％以
   下、Ｍｎ：０．０１〜２．０％、Ｐ：０．０２％以下、
   Ｓ：０．０１％以下、Ｗ：２０〜６０％を含み、更に下
   記のＡ群、Ｂ群およびＣ群の内から選ばれた少なくとも
   １種以上の成分を含有し、残部が実質的にＮｉからなる
   Ｎｉ基合金製熱間工具。 〔Ａ群〕 １〜１０％のＭｏ。 〔Ｂ群〕 １０％以下のＦｅ、２０％以下のＣｏ、３％以下のＴｉ
   、３％以下のＡｌ、３％以下のＶ、１０％以下のＣｒ。 〔Ｃ群〕 ０．０５％以下の希土類元素、０．０５％以下のＭｇ、
   ０．０５％以下のＺｒ、０．０５％以下のＣａ。 （３）請求項（１）又は（２）記載のＮｉ基合金製熱間
   工具を、８００〜１２５０℃の温度に１〜２０時間加熱
   して浸炭処理することを特徴とするＮｉ基合金製熱間工
   具の後処理方法。 （４）請求項（１）又は（２）記載のＮｉ基合金製熱間
   工具を、８００〜１２５０℃の温度に１〜２０時間加熱
   して浸炭処理した後、８００〜１２５０℃の温度に１〜
   １０時間加熱して拡散焼鈍処理することを特徴とするＮ
   ｉ基合金製熱間工具の後処理方法。 （５）請求項（１）又は（２）記載のＮｉ基合金製熱間
   工具を、大気以下の酸素分圧下で８００〜１４００℃の
   温度に０．１〜１０時間加熱して酸化処理することを特
   徴とするＮｉ基合金製熱間工具の後処理方法。 （６）請求項（３）の８００〜１２５０℃の温度に１〜
   ２０時間加熱する浸炭処理後又は請求項（４）の８００
   〜１２５０℃の温度に１〜１０時間加熱する拡散焼鈍処
   理後、大気以下の酸素分圧下で８００〜１４００℃の温
   度に０．１〜１０時間加熱する酸化処理を行うことを特
   徴とするＮｉ基合金製熱間工具の後処理方法。