JPH0478716B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0478716B2 JPH0478716B2 JP57098111A JP9811182A JPH0478716B2 JP H0478716 B2 JPH0478716 B2 JP H0478716B2 JP 57098111 A JP57098111 A JP 57098111A JP 9811182 A JP9811182 A JP 9811182A JP H0478716 B2 JPH0478716 B2 JP H0478716B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- content
- hardness
- steel
- relationship
- wear resistance
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は高靱性高耐摩耗性工具鋼に関し、さら
に詳しくは、鋼粉を熱間静水圧処理（HIP処理）
により緻密化させるという粉末治金法により製造
されした高靱性高耐摩耗性工具鋼に関する。 ［従来の技術］ 従来から、Cr系工具鋼が冷間圧延用ロール材、
冷間加工用金型等に広く使用されている。 しかしながら、種々の素材の加工に際して、近
年になつて高精度、低コストが強く要求され、か
つ、被加工材の高硬度化、加工速度の高速化等に
よる工具の使用条件が一層苛酷なものとなつてき
ている。そのため、ＣおよびCrの含有量を増加
させて耐摩耗性の改善を図つてきたが、一方、高
合金化により靱性や加工性が著しく低下するとい
う問題が発生した。 さらに、上記の問題と共に加工法も冷間成形−
焼結というプロセスを採用するために、密度およ
び硬度を向上させることができないという問題も
発生した。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記に説明した従来から使用されて
きているCr系工具鋼の種々の問題点を解決した
ものであり、例えば、JIS G4404 SKD11より靱
性、耐摩耗性に優れた鋼粉を熱間静水圧処理
（HIP処理）により焼結および緻密化させる粉末
治金法により製造された高靱性高耐摩耗性工具鋼
を提供するものである。 ［課題を解決するための手段］ 本発明に係る高靱整高耐摩耗性工具鋼は、 鋼粉を熱間静水圧処理により焼結および緻密化
させた工具鋼であつて、含有成分、成分割合は、 Cr15〜21％、 Ｃを７≦Cr％／（Ｃ％−0.2V％）≦11 の比率 で含有し、さらに、 V3.5％以下、W0.3％以上、Mo0.15％以上で、
かつ、 （Ｗ＋2Mo）８％以下 の１種または２種以上 を含み、残部Feおよび不純物からなり抗折力250
Kg／mm2以上の高靱性高耐摩耗性HIP処理工具鋼を
要旨とするものである。 本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼について
詳細に説明する。 先ず、本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼の
含有成分、成分割合について説明する。 Crは基質および炭窒化物中に存在して焼入れ
性を改善し、焼戻し効果、高温硬さを付与する元
素であり、その含有量が15％未満ではこれらの効
果は少なく、また、含有量が21％を越えるとこれ
らの効果が飽和してしまうと共に、焼なまし硬さ
が増大して機械加工性を劣化させる。よつて、
Cr含有量は15〜21％とする。 Ｃは硬度を付与する元素であり、M7C3のCr系
炭化物中最高の硬さを示す炭化物を形成するが、
このCr系炭化物中最高の硬さを示すためには、
Cr％とＣ％との比が重要であり、Cr％／Ｃ％が
７未満ではマトリツクスへのＣの固溶量の増加に
より靱性の低下が著しく、また、Cr％／Ｃ％が
11を越えると硬さが不充分となる。また、Ｖが含
有されると、ＶはCrより炭化物を生成し易くVC
として結合するものであるから、Ｖ含有量１％に
対してＣを0.2％多く含有させなければならず、
Ｖ含有の場合のＣは７≦Cr％／（Ｃ％−0.2V％）
≦11とするのである。 なお、Cr含有量については後述する第２図な
いし第６図の説明より明らかであるが、17〜21％
の範囲が好ましいものであり、また、Ｃ含有量お
よびＣとCrとの含有量の関係についても後述す
る第８図〜第１２図の説明から明らかである。 Ｖは２次硬化による熱処理硬さが増加し、耐摩
耗性を向上させる元素であるが、多く含有される
と靱性や加工性が低下するようになる。よつて、
Ｖ含有量は3.5％以下とする。 Moもまた２次硬化による熱処理硬さを増加さ
せ、耐摩耗性を向上させる。そのためには0.15％
以上を含有させることが必要であるが、多く含有
させると靱性や加工性が低下する。また、Ｗは工
具鋼ではMoと略同様な働きをし、そのためには
0.3％以上を含有させることが必要であるが、多
く含有させると靱性、加工性が低下する。従つ
て、ＷとMoには含有量の上限が必要で、Ｗの場
合、その効果はMoの約1/2（重量比）に相当す
るので、Mo，Ｗを単独、または、複合して含有
させる場合には、含有量は（1/2Ｗ＋Mo）≦４
％、即ち、（Ｗ＋2Mo）≦８％とする。 なお、不純物として、Si，Mn，Ｐ，Ｓ，Niお
よびＮ等が含有されることがあるが、Niは含有
量は１％以下とすることが望ましい。 また、本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼の
製造方法として、従来の冷間成形−焼結による方
法では、密度は向上せず、抗折力も低いものとな
るので、HIP処理されることが必要である。 ［実施例］ 次いで、本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼
の実施例について比較材と共に説明する。 実施例 ガスアトマイズ法により、C2〜３％、Cr8〜25
％およびその他の成分を含む鋼粉としてから、
HIP処理（1100℃、2000atm、２時間処理）によ
り微細化したビレツトを供試材とした。その含有
成分、成分割合は第１表に示す通りである。 なお、第１表中の(イ)はＣ含有量を各々２％、３
％台の一定とし、Cr含有量を変化させた鋼で、
第１図〜第６図に実線Ａと破線Ｂとで各々結ばれ
プロツトされている鋼、(ロ)はCr含有量を18％台
の一定とし、Ｃ含有量を変化させて第７図〜第１
２図に実線Ｄで各々結ばれてプロツトされている
鋼、(ハ)はＣ含有量が２〜３％の範囲に含有され、
かつ、Cr含有量が18％台と一定である鋼のＶ含
有量を変化させたものであり、第１５図、第１６
図に実線Ｄで各々結ばれてプロツトされている
鋼、(ニ)は２％Ｃ−18％Cr鋼で、各々Moの有無が
違うのみの鋼であり、第１７図、第１８図に各々
棒グラフ化された鋼である。
に詳しくは、鋼粉を熱間静水圧処理（HIP処理）
により緻密化させるという粉末治金法により製造
されした高靱性高耐摩耗性工具鋼に関する。 ［従来の技術］ 従来から、Cr系工具鋼が冷間圧延用ロール材、
冷間加工用金型等に広く使用されている。 しかしながら、種々の素材の加工に際して、近
年になつて高精度、低コストが強く要求され、か
つ、被加工材の高硬度化、加工速度の高速化等に
よる工具の使用条件が一層苛酷なものとなつてき
ている。そのため、ＣおよびCrの含有量を増加
させて耐摩耗性の改善を図つてきたが、一方、高
合金化により靱性や加工性が著しく低下するとい
う問題が発生した。 さらに、上記の問題と共に加工法も冷間成形−
焼結というプロセスを採用するために、密度およ
び硬度を向上させることができないという問題も
発生した。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記に説明した従来から使用されて
きているCr系工具鋼の種々の問題点を解決した
ものであり、例えば、JIS G4404 SKD11より靱
性、耐摩耗性に優れた鋼粉を熱間静水圧処理
（HIP処理）により焼結および緻密化させる粉末
治金法により製造された高靱性高耐摩耗性工具鋼
を提供するものである。 ［課題を解決するための手段］ 本発明に係る高靱整高耐摩耗性工具鋼は、 鋼粉を熱間静水圧処理により焼結および緻密化
させた工具鋼であつて、含有成分、成分割合は、 Cr15〜21％、 Ｃを７≦Cr％／（Ｃ％−0.2V％）≦11 の比率 で含有し、さらに、 V3.5％以下、W0.3％以上、Mo0.15％以上で、
かつ、 （Ｗ＋2Mo）８％以下 の１種または２種以上 を含み、残部Feおよび不純物からなり抗折力250
Kg／mm2以上の高靱性高耐摩耗性HIP処理工具鋼を
要旨とするものである。 本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼について
詳細に説明する。 先ず、本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼の
含有成分、成分割合について説明する。 Crは基質および炭窒化物中に存在して焼入れ
性を改善し、焼戻し効果、高温硬さを付与する元
素であり、その含有量が15％未満ではこれらの効
果は少なく、また、含有量が21％を越えるとこれ
らの効果が飽和してしまうと共に、焼なまし硬さ
が増大して機械加工性を劣化させる。よつて、
Cr含有量は15〜21％とする。 Ｃは硬度を付与する元素であり、M7C3のCr系
炭化物中最高の硬さを示す炭化物を形成するが、
このCr系炭化物中最高の硬さを示すためには、
Cr％とＣ％との比が重要であり、Cr％／Ｃ％が
７未満ではマトリツクスへのＣの固溶量の増加に
より靱性の低下が著しく、また、Cr％／Ｃ％が
11を越えると硬さが不充分となる。また、Ｖが含
有されると、ＶはCrより炭化物を生成し易くVC
として結合するものであるから、Ｖ含有量１％に
対してＣを0.2％多く含有させなければならず、
Ｖ含有の場合のＣは７≦Cr％／（Ｃ％−0.2V％）
≦11とするのである。 なお、Cr含有量については後述する第２図な
いし第６図の説明より明らかであるが、17〜21％
の範囲が好ましいものであり、また、Ｃ含有量お
よびＣとCrとの含有量の関係についても後述す
る第８図〜第１２図の説明から明らかである。 Ｖは２次硬化による熱処理硬さが増加し、耐摩
耗性を向上させる元素であるが、多く含有される
と靱性や加工性が低下するようになる。よつて、
Ｖ含有量は3.5％以下とする。 Moもまた２次硬化による熱処理硬さを増加さ
せ、耐摩耗性を向上させる。そのためには0.15％
以上を含有させることが必要であるが、多く含有
させると靱性や加工性が低下する。また、Ｗは工
具鋼ではMoと略同様な働きをし、そのためには
0.3％以上を含有させることが必要であるが、多
く含有させると靱性、加工性が低下する。従つ
て、ＷとMoには含有量の上限が必要で、Ｗの場
合、その効果はMoの約1/2（重量比）に相当す
るので、Mo，Ｗを単独、または、複合して含有
させる場合には、含有量は（1/2Ｗ＋Mo）≦４
％、即ち、（Ｗ＋2Mo）≦８％とする。 なお、不純物として、Si，Mn，Ｐ，Ｓ，Niお
よびＮ等が含有されることがあるが、Niは含有
量は１％以下とすることが望ましい。 また、本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼の
製造方法として、従来の冷間成形−焼結による方
法では、密度は向上せず、抗折力も低いものとな
るので、HIP処理されることが必要である。 ［実施例］ 次いで、本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼
の実施例について比較材と共に説明する。 実施例 ガスアトマイズ法により、C2〜３％、Cr8〜25
％およびその他の成分を含む鋼粉としてから、
HIP処理（1100℃、2000atm、２時間処理）によ
り微細化したビレツトを供試材とした。その含有
成分、成分割合は第１表に示す通りである。 なお、第１表中の(イ)はＣ含有量を各々２％、３
％台の一定とし、Cr含有量を変化させた鋼で、
第１図〜第６図に実線Ａと破線Ｂとで各々結ばれ
プロツトされている鋼、(ロ)はCr含有量を18％台
の一定とし、Ｃ含有量を変化させて第７図〜第１
２図に実線Ｄで各々結ばれてプロツトされている
鋼、(ハ)はＣ含有量が２〜３％の範囲に含有され、
かつ、Cr含有量が18％台と一定である鋼のＶ含
有量を変化させたものであり、第１５図、第１６
図に実線Ｄで各々結ばれてプロツトされている
鋼、(ニ)は２％Ｃ−18％Cr鋼で、各々Moの有無が
違うのみの鋼であり、第１７図、第１８図に各々
棒グラフ化された鋼である。
【表】
※：本発明。
【表】
先ず、Ｃ含有量のCr含有量と種々の特性との
関係に与える影響を調べるため第１表の鋼の中か
らＣ含有量が２％と３％の(イ)を選択して試験を行
つた。 なお、第１図〜第６図において、ＡはC2％材、
ＢはC3％材、ＣはSKD11（溶解材）を示すもので
ある。 第１図は、以下の特性試験を行なう際の試験条
件のうち、焼入れ温度を選定するための試験結果
を示している。 即ち、第１図は単に各鋼のCr含有量において、
最高の焼入れ硬さとなる焼入れ温度との関係を示
す。 以下に説明する各試験は、もともと耐摩耗性向
上を目的とするため、各Cr含有量に対応した最
高焼入れ硬さを示す焼入れ温度に15分間保持後油
冷し、150〜600℃で焼戻しを行なう条件によつて
製造した試験材により行なつた。 第２図はCr含有量と硬さの関係を示すが、特
に、500℃焼戻し硬さを示してあり、実線Ａに示
すように２％ＣでCr含有量が18％までは硬さが
著しく増加するが、Cr含有量が18％を越えても
硬さが増加せず大差がない。しかし、破線Ｂで示
すように３％Ｃは同じCr含有量（10％〜20％）
では硬さは２％Ｃに比して低いことがわかる。 第３図はCr含有量と抗折力との関係を示す。
実線Ａの２％ＣはCr量によらず高靱性を示すが、
破線Ｂの３％Ｃは実線Ａの２％Ｃよりも抗折力が
劣つているものの、18％のCr鋼が最高の靱性を
示している。従つて、３％Ｃの場合を考慮するな
らばCrが18％程度が好ましいことがわかる。 第４図、第５図はHv750における大越式摩耗試
験機による摩耗特性を、摩擦速度0.3m／secの酸
化摩耗領域（第４図）と摩擦速度2.86m／secの
凝着摩耗領域（第５図）とについて、夫々Cr含
有量と比摩耗量との関係を示したものである。 この場合の摩擦条件は次の通りである。 相手材：SCM415 摩擦距離：400m 最終荷重：6.3Kg 潤滑：無し 即ち、第４図の酸化摩耗（アブレツシブ摩耗）
領域では、２％Ｃ（実線Ａ）の方が３％Ｃ（破線
Ｂ）より優れ、何れの場合もCr量が多い程耐摩
耗性に優れている。また、第５図の凝着摩耗領域
では２％Ｃ、３％Ｃ共にCr含有量が18％以上は
耐摩耗性に変わりはない 従つて、第４図および第５図の結果より、耐摩
耗性の点からはCr量は最低17％以上必要である
ことがわかる。 第６図はCr含有量と焼なまし硬さとの関係を
示したもので、焼なまし硬さは、アトマイズ粉→
HIP処理→（熱間加工）→焼なまし→機械加工→
熱処理（焼入れ、焼戻し）される製造行程からす
ると、機械加工の点で低い方が好ましい。また、
第６図から３％ＣはCr量の影響をあまり受けな
いものの、２％ＣはCrが20％を越えると焼なま
し硬さが急に立ち上がつており、工具製造に大き
な影響を与える焼なまし硬さの観点からは、Cr
量は最大21％以下に抑える必要があることがわか
る。 以上の特に第５図、第６図の結果より、Cr含
有量は耐摩耗性の観点からは17％以上で、焼なま
し硬さの観点からは、21％以下とする必要のある
ことが裏付けられる。 次に、Ｃ含有量によつてCr含有量と特性との
関係は大きく影響をうけることは明らかであり、
最適の特性を示すためには、Ｃ含有量とCr含有
量との相関関係を把握する必要があることも明ら
かである。 従つて、このため第７図〜第１２図に示す通り
Cr含有量を18％と一定にし、Ｃ含有量を変化さ
せた第１表の(ロ)を用いて上記第１図〜第６図の場
合と同様にＣ含有量と特性との関係を調査した。 第７図は第１図と同じ単に各鋼のＣ含有量にお
いて最高の硬さとなる焼入れ温度を示す。以下説
明する各種試験は、この各鋼のＣ含有量に応じて
最高の焼入れ硬さとなる焼入れ温度に15分間保持
後油冷し、150〜600℃で焼戻しを行なつて製造し
た試験材により行なつた。以下の図面におけるＤ
は18％Cr材である。 第８図はＣ含有量と硬さとの関係を示すが、特
に、工具鋼としての製品硬さを決定する500℃焼
戻し硬さを示してあり、高いほど好ましい。この
第８図より明らかなように、Ｃ含有量は1.7％ま
では硬さが増大するものの、それよりＣ量が増え
ても硬さは増大しない。 第９図はＣ含有量と抗折力との関係を示すが、
最大の抗折力を示すＣ含有量は２％である。 第１０図、第１１図はHv750における大越式摩
耗試験機による摩耗特性を、第４図、第５図と同
じく摩擦速度0.3m／secの酸化摩耗領域（第１０
図）と摩擦速度2.86m／secの凝着摩耗領域（第
１１図）とについて、Ｃ含有量と比摩耗量との関
係を示したものである。 この場合の摩擦条件は次の通りである。 相手材：SCM415 摩擦距離：400m 最終荷重：6.3Kg 潤滑：無し 即ち、第１０図では、Ｃ含有量が２％で比摩耗
量が極小となり、第１１図では、Ｃ含有量が1.7
％を越えると比摩耗量は充分少なくなつている。 第１２図はＣ含有量と上記した機械加工の点か
ら低い方が好ましい焼なまし硬さとの関係を示す
もので、Ｃ含有量が2.5％を越えると急に硬くな
つている。 従つて、第８図〜第１２図、特に、第１１図、
第１２図の結果より、耐摩耗性の観点（第１１
図）からはＣは少なくとも1.6％以上必要であり、
また、焼なまし硬さ（＝機械加工性（第１２図））
の観点からは、Ｃを2.5％以下に抑える必要があ
る。そして、第８図〜第１２図のCr含有量は18
％であるので、Ｃの最適範囲である1.6〜2.5％に
対してCr％／Ｃ％をとると、７〜11となつて、
上記に説明したCrとＣとの比の値が裏付けられ
る。 上記に説明した第１図〜第１２図の結果をさら
に裏付けるため、第２図〜第１２図より、500℃
における焼戻し硬さHv750における抗折力、焼な
まし硬さのデータを第１３図に、また、比摩耗量
＝耐摩耗性についてのデータを第１４図に各々Ｃ
とCrの量でプロツトし直して再度整理してみた。 また、Cr系炭化物中最高の硬さを示すM7C3の
炭化物生成領域（図中ｙ）もＣ含有量とCr含有
量より予測して特定してみた。 第１３図、第１４図共に縦線で示す範囲が、こ
れまでに特定した抗折力、焼なまし硬さ、耐摩耗
性が共に優れている本発明に係る高靱性高耐摩耗
性工具鋼の範囲である。即ち、縦線で示す範囲の
中横軸の上限、下限はCr含有量の上限値、下限
値によつて規定されており、縦軸の上限、下限は
Cr含有量とＣ含有量との比７〜11（第１３図およ
び第１４図において、Cr／Ｃ＝７の線１が上限
の斜めの線で、Cr／Ｃ＝11の線２が下限の斜め
の線）によつて規定している。 また、第１３図、第１４図で◎は各特性が良で
×は悪いことを示し、 ｘは（CrFe）3Ｃ＋（CrFe）7C3を、 ｙは所望とするM7C3型炭化物（CrFe）7C3、 ｚは（CrFe）7C3＋（CrFe）23C6を、 ｗは（CrFe）23C6を夫々示す。 この第１３図、第１４図の結果より、本発明の
高靱性高耐摩耗性工具鋼において規定した範囲
が、ｙの領域＝所望するM7C3型炭化物生成領域
と一致しており、本発明に係る高靱性高耐摩耗性
工具鋼における規定が炭化物生成の観点からも裏
付けられることがわかる。 第１５図、第１６図は18％Cr材のＶ含有量と
抗折力と焼なまし硬さについての関係を示すもの
で、Ｖ含有量が約３％を越えると抗折力250Kg／
mm2以下に低くなり、逆に焼なまし硬さは高くな
る。よつて、Ｖ含有量は3.5％以下とするのがよ
いのである。 第１７図はHv750における抗折力を、2C−
18Cr鋼と２％Ｃ−18％Cr−２％Mo鋼を比較して
示したもので、抗折力には差がないものである。 第１８図は２％Ｃ−18％Cr鋼と２％Ｃ−18％
Cr−２％Mo鋼の焼なまし硬さを示すが、略同じ
硬さを示している。 さらに、本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼
と従来の工具鋼との顕微鏡組織について説明する
と、従来の工具鋼（SKD11で鍛練比20以上）は
第１９図に示し、また、２％Ｃ−18％Cr−２％
Mo鋼（asHIP）を第２０図に示す。この第１９
図および第２０図の顕微鏡写真からも明らかであ
るが、第２０図に示す本発明に係る高靱性高耐摩
耗性工具鋼（２％Ｃ−18％Cr−2Mo鋼）の粉末
治金法による鋼が、従来の工具鋼（SKD11、溶
融法）により炭化物が均一微細に分布しているこ
とがわかる。 また、MoとＷとを単独、或いは、同時に含有
させた場合の工具鋼の性能を与える影響について
調査を行つた。 即ち、第１表（続）に記載した2C−18Cr−1V
を基本とし、これにMoのみを含有させたもの
（2C−18Cr−1V−2Mo）、MoとＷを同時に含有
させたもの（2C−18Cr−1V−1Mo−2W）、Ｗの
みを含有させたもの（2C−18Cr−1V−4W）の
３種類の工具鋼の性能を第２表に示す。 なお、第１表（続）の工具鋼は、第１表に記載
の工具鋼と同一の製造条件であり、熱処理のみ
1030℃の温度において焼入れ、550℃の温度にお
いて焼戻しを行つたものである。 第２表から明らかな通り、MoとＷとを単独、
或いは、MoとＷとを同時に含有させた場合のそ
れぞれの抗折力、硬さ、および、比摩耗量には大
差のないことがわかる。
関係に与える影響を調べるため第１表の鋼の中か
らＣ含有量が２％と３％の(イ)を選択して試験を行
つた。 なお、第１図〜第６図において、ＡはC2％材、
ＢはC3％材、ＣはSKD11（溶解材）を示すもので
ある。 第１図は、以下の特性試験を行なう際の試験条
件のうち、焼入れ温度を選定するための試験結果
を示している。 即ち、第１図は単に各鋼のCr含有量において、
最高の焼入れ硬さとなる焼入れ温度との関係を示
す。 以下に説明する各試験は、もともと耐摩耗性向
上を目的とするため、各Cr含有量に対応した最
高焼入れ硬さを示す焼入れ温度に15分間保持後油
冷し、150〜600℃で焼戻しを行なう条件によつて
製造した試験材により行なつた。 第２図はCr含有量と硬さの関係を示すが、特
に、500℃焼戻し硬さを示してあり、実線Ａに示
すように２％ＣでCr含有量が18％までは硬さが
著しく増加するが、Cr含有量が18％を越えても
硬さが増加せず大差がない。しかし、破線Ｂで示
すように３％Ｃは同じCr含有量（10％〜20％）
では硬さは２％Ｃに比して低いことがわかる。 第３図はCr含有量と抗折力との関係を示す。
実線Ａの２％ＣはCr量によらず高靱性を示すが、
破線Ｂの３％Ｃは実線Ａの２％Ｃよりも抗折力が
劣つているものの、18％のCr鋼が最高の靱性を
示している。従つて、３％Ｃの場合を考慮するな
らばCrが18％程度が好ましいことがわかる。 第４図、第５図はHv750における大越式摩耗試
験機による摩耗特性を、摩擦速度0.3m／secの酸
化摩耗領域（第４図）と摩擦速度2.86m／secの
凝着摩耗領域（第５図）とについて、夫々Cr含
有量と比摩耗量との関係を示したものである。 この場合の摩擦条件は次の通りである。 相手材：SCM415 摩擦距離：400m 最終荷重：6.3Kg 潤滑：無し 即ち、第４図の酸化摩耗（アブレツシブ摩耗）
領域では、２％Ｃ（実線Ａ）の方が３％Ｃ（破線
Ｂ）より優れ、何れの場合もCr量が多い程耐摩
耗性に優れている。また、第５図の凝着摩耗領域
では２％Ｃ、３％Ｃ共にCr含有量が18％以上は
耐摩耗性に変わりはない 従つて、第４図および第５図の結果より、耐摩
耗性の点からはCr量は最低17％以上必要である
ことがわかる。 第６図はCr含有量と焼なまし硬さとの関係を
示したもので、焼なまし硬さは、アトマイズ粉→
HIP処理→（熱間加工）→焼なまし→機械加工→
熱処理（焼入れ、焼戻し）される製造行程からす
ると、機械加工の点で低い方が好ましい。また、
第６図から３％ＣはCr量の影響をあまり受けな
いものの、２％ＣはCrが20％を越えると焼なま
し硬さが急に立ち上がつており、工具製造に大き
な影響を与える焼なまし硬さの観点からは、Cr
量は最大21％以下に抑える必要があることがわか
る。 以上の特に第５図、第６図の結果より、Cr含
有量は耐摩耗性の観点からは17％以上で、焼なま
し硬さの観点からは、21％以下とする必要のある
ことが裏付けられる。 次に、Ｃ含有量によつてCr含有量と特性との
関係は大きく影響をうけることは明らかであり、
最適の特性を示すためには、Ｃ含有量とCr含有
量との相関関係を把握する必要があることも明ら
かである。 従つて、このため第７図〜第１２図に示す通り
Cr含有量を18％と一定にし、Ｃ含有量を変化さ
せた第１表の(ロ)を用いて上記第１図〜第６図の場
合と同様にＣ含有量と特性との関係を調査した。 第７図は第１図と同じ単に各鋼のＣ含有量にお
いて最高の硬さとなる焼入れ温度を示す。以下説
明する各種試験は、この各鋼のＣ含有量に応じて
最高の焼入れ硬さとなる焼入れ温度に15分間保持
後油冷し、150〜600℃で焼戻しを行なつて製造し
た試験材により行なつた。以下の図面におけるＤ
は18％Cr材である。 第８図はＣ含有量と硬さとの関係を示すが、特
に、工具鋼としての製品硬さを決定する500℃焼
戻し硬さを示してあり、高いほど好ましい。この
第８図より明らかなように、Ｃ含有量は1.7％ま
では硬さが増大するものの、それよりＣ量が増え
ても硬さは増大しない。 第９図はＣ含有量と抗折力との関係を示すが、
最大の抗折力を示すＣ含有量は２％である。 第１０図、第１１図はHv750における大越式摩
耗試験機による摩耗特性を、第４図、第５図と同
じく摩擦速度0.3m／secの酸化摩耗領域（第１０
図）と摩擦速度2.86m／secの凝着摩耗領域（第
１１図）とについて、Ｃ含有量と比摩耗量との関
係を示したものである。 この場合の摩擦条件は次の通りである。 相手材：SCM415 摩擦距離：400m 最終荷重：6.3Kg 潤滑：無し 即ち、第１０図では、Ｃ含有量が２％で比摩耗
量が極小となり、第１１図では、Ｃ含有量が1.7
％を越えると比摩耗量は充分少なくなつている。 第１２図はＣ含有量と上記した機械加工の点か
ら低い方が好ましい焼なまし硬さとの関係を示す
もので、Ｃ含有量が2.5％を越えると急に硬くな
つている。 従つて、第８図〜第１２図、特に、第１１図、
第１２図の結果より、耐摩耗性の観点（第１１
図）からはＣは少なくとも1.6％以上必要であり、
また、焼なまし硬さ（＝機械加工性（第１２図））
の観点からは、Ｃを2.5％以下に抑える必要があ
る。そして、第８図〜第１２図のCr含有量は18
％であるので、Ｃの最適範囲である1.6〜2.5％に
対してCr％／Ｃ％をとると、７〜11となつて、
上記に説明したCrとＣとの比の値が裏付けられ
る。 上記に説明した第１図〜第１２図の結果をさら
に裏付けるため、第２図〜第１２図より、500℃
における焼戻し硬さHv750における抗折力、焼な
まし硬さのデータを第１３図に、また、比摩耗量
＝耐摩耗性についてのデータを第１４図に各々Ｃ
とCrの量でプロツトし直して再度整理してみた。 また、Cr系炭化物中最高の硬さを示すM7C3の
炭化物生成領域（図中ｙ）もＣ含有量とCr含有
量より予測して特定してみた。 第１３図、第１４図共に縦線で示す範囲が、こ
れまでに特定した抗折力、焼なまし硬さ、耐摩耗
性が共に優れている本発明に係る高靱性高耐摩耗
性工具鋼の範囲である。即ち、縦線で示す範囲の
中横軸の上限、下限はCr含有量の上限値、下限
値によつて規定されており、縦軸の上限、下限は
Cr含有量とＣ含有量との比７〜11（第１３図およ
び第１４図において、Cr／Ｃ＝７の線１が上限
の斜めの線で、Cr／Ｃ＝11の線２が下限の斜め
の線）によつて規定している。 また、第１３図、第１４図で◎は各特性が良で
×は悪いことを示し、 ｘは（CrFe）3Ｃ＋（CrFe）7C3を、 ｙは所望とするM7C3型炭化物（CrFe）7C3、 ｚは（CrFe）7C3＋（CrFe）23C6を、 ｗは（CrFe）23C6を夫々示す。 この第１３図、第１４図の結果より、本発明の
高靱性高耐摩耗性工具鋼において規定した範囲
が、ｙの領域＝所望するM7C3型炭化物生成領域
と一致しており、本発明に係る高靱性高耐摩耗性
工具鋼における規定が炭化物生成の観点からも裏
付けられることがわかる。 第１５図、第１６図は18％Cr材のＶ含有量と
抗折力と焼なまし硬さについての関係を示すもの
で、Ｖ含有量が約３％を越えると抗折力250Kg／
mm2以下に低くなり、逆に焼なまし硬さは高くな
る。よつて、Ｖ含有量は3.5％以下とするのがよ
いのである。 第１７図はHv750における抗折力を、2C−
18Cr鋼と２％Ｃ−18％Cr−２％Mo鋼を比較して
示したもので、抗折力には差がないものである。 第１８図は２％Ｃ−18％Cr鋼と２％Ｃ−18％
Cr−２％Mo鋼の焼なまし硬さを示すが、略同じ
硬さを示している。 さらに、本発明に係る高靱性高耐摩耗性工具鋼
と従来の工具鋼との顕微鏡組織について説明する
と、従来の工具鋼（SKD11で鍛練比20以上）は
第１９図に示し、また、２％Ｃ−18％Cr−２％
Mo鋼（asHIP）を第２０図に示す。この第１９
図および第２０図の顕微鏡写真からも明らかであ
るが、第２０図に示す本発明に係る高靱性高耐摩
耗性工具鋼（２％Ｃ−18％Cr−2Mo鋼）の粉末
治金法による鋼が、従来の工具鋼（SKD11、溶
融法）により炭化物が均一微細に分布しているこ
とがわかる。 また、MoとＷとを単独、或いは、同時に含有
させた場合の工具鋼の性能を与える影響について
調査を行つた。 即ち、第１表（続）に記載した2C−18Cr−1V
を基本とし、これにMoのみを含有させたもの
（2C−18Cr−1V−2Mo）、MoとＷを同時に含有
させたもの（2C−18Cr−1V−1Mo−2W）、Ｗの
みを含有させたもの（2C−18Cr−1V−4W）の
３種類の工具鋼の性能を第２表に示す。 なお、第１表（続）の工具鋼は、第１表に記載
の工具鋼と同一の製造条件であり、熱処理のみ
1030℃の温度において焼入れ、550℃の温度にお
いて焼戻しを行つたものである。 第２表から明らかな通り、MoとＷとを単独、
或いは、MoとＷとを同時に含有させた場合のそ
れぞれの抗折力、硬さ、および、比摩耗量には大
差のないことがわかる。
【表】
この実施例からわかるように、本発明に係る高
靱性高耐摩耗性工具鋼は、従来の溶融法による工
具鋼（SKD11）に比して、硬さ、抗折力、比摩
耗量において同等かそれ以上の優れた性能を示し
ていることは明らかである。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る高靱性高耐
摩耗性工具鋼は上記の構成を有しており、かつ、
HIP処理により製造されたものであるから、炭化
物が均一微細に分布しているため、靱性、疲労、
熱疲労等の機械的性質、鍛造、引抜き加工、研削
等の加工性および熱処理性を改善することがで
き、さらに、耐熱性、耐摩耗性が改善されるので
高合金化が可能となる等の優れた効果を奏するも
のである。
靱性高耐摩耗性工具鋼は、従来の溶融法による工
具鋼（SKD11）に比して、硬さ、抗折力、比摩
耗量において同等かそれ以上の優れた性能を示し
ていることは明らかである。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る高靱性高耐
摩耗性工具鋼は上記の構成を有しており、かつ、
HIP処理により製造されたものであるから、炭化
物が均一微細に分布しているため、靱性、疲労、
熱疲労等の機械的性質、鍛造、引抜き加工、研削
等の加工性および熱処理性を改善することがで
き、さらに、耐熱性、耐摩耗性が改善されるので
高合金化が可能となる等の優れた効果を奏するも
のである。
第１図はCr含有量と焼入れ温度との関係を示
すグラフ、第２図はCr含有量と硬さの関係を示
すグラフ、第３図はCr含有量と抗折力との関係
を示すグラフ、第４図、第５図はCr含有量と比
摩耗量との関係を示すグラフ、第６図はCr含有
量と焼なまし硬さとの関係を示すグラフ、第７図
はＣ含有量と焼入れ温度の関係を示すグラフ、第
８図はＣ含有量と硬さの関係を示すグラフ、第９
図はＣ含有量と抗折力との関係を示すグラフ、第
１０図、第１１図はＣ含有量と比摩耗量との関係
を示すグラフ、第１２図はＣ含有量と硬さとの関
係を示すグラフ、第１３図、第１４図は本発明に
係る高靱性高耐摩耗性工具鋼のCr含有量とＣ含
有量との関係を示すグラフ、第１５図、第１６図
はＶ含有量と抗折力と硬さとの関係を示すグラ
フ、第１７図、第１８図は２％−18％Cr鋼と、
２％−18％Cr−2Mo％鋼との抗折力と硬さにつ
いて示したグラフ、第１９図はSKD11の金属組
織を示す顕微鏡写真、第２０図は本発明に係る高
靱性高耐摩耗性工具鋼（２％−18％Cr−2Mo％
鋼）の金属組織を示す顕微鏡写真である。
すグラフ、第２図はCr含有量と硬さの関係を示
すグラフ、第３図はCr含有量と抗折力との関係
を示すグラフ、第４図、第５図はCr含有量と比
摩耗量との関係を示すグラフ、第６図はCr含有
量と焼なまし硬さとの関係を示すグラフ、第７図
はＣ含有量と焼入れ温度の関係を示すグラフ、第
８図はＣ含有量と硬さの関係を示すグラフ、第９
図はＣ含有量と抗折力との関係を示すグラフ、第
１０図、第１１図はＣ含有量と比摩耗量との関係
を示すグラフ、第１２図はＣ含有量と硬さとの関
係を示すグラフ、第１３図、第１４図は本発明に
係る高靱性高耐摩耗性工具鋼のCr含有量とＣ含
有量との関係を示すグラフ、第１５図、第１６図
はＶ含有量と抗折力と硬さとの関係を示すグラ
フ、第１７図、第１８図は２％−18％Cr鋼と、
２％−18％Cr−2Mo％鋼との抗折力と硬さにつ
いて示したグラフ、第１９図はSKD11の金属組
織を示す顕微鏡写真、第２０図は本発明に係る高
靱性高耐摩耗性工具鋼（２％−18％Cr−2Mo％
鋼）の金属組織を示す顕微鏡写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鋼粉を熱間静水圧処理により焼結および緻密
化させた工具鋼であつて、含有成分、成分割合
が、 Cr15〜21％、 Ｃを７≦Cr％（Ｃ％−0.2V％）≦11 の比率 で含有し、さらに、 V3.5％以下、W0.3％以上、Mo0.15％以上で、
かつ、 （Ｗ＋2Mo）８％以下 の１種または２種以上 を含み、残部Feおよび不純物からなり抗折力250
Kg／mm2以上の高靱性高耐摩耗性HIP処理工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9811182A JPS58213856A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 高靭性高耐摩耗性工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9811182A JPS58213856A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 高靭性高耐摩耗性工具鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58213856A JPS58213856A (ja) | 1983-12-12 |
| JPH0478716B2 true JPH0478716B2 (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=14211208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9811182A Granted JPS58213856A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 高靭性高耐摩耗性工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58213856A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59200743A (ja) * | 1983-04-26 | 1984-11-14 | Daido Steel Co Ltd | 焼結工具鋼 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5940217B2 (ja) * | 1978-09-11 | 1984-09-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐摩耗性を有するＦｅ基焼結合金 |
| JPS55148745A (en) * | 1979-05-08 | 1980-11-19 | Mitsubishi Metal Corp | Manufacture of iron type sintered alloy member |
| JPS5839222B2 (ja) * | 1981-05-29 | 1983-08-29 | 住友電気工業株式会社 | 耐摩耗性焼結合金の製造方法 |
-
1982
- 1982-06-08 JP JP9811182A patent/JPS58213856A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58213856A (ja) | 1983-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2679697B1 (en) | Manufacturing method for cold-working die | |
| KR20040084730A (ko) | 일정한 인성을 갖는 저합금 고속 공구강 | |
| JP2020501027A (ja) | 硬質材料粒子を含む粉末冶金的に製造された鋼材料、こうした鋼材料から部品を製造する方法、及び鋼材料から製造された部品 | |
| JPS645100B2 (ja) | ||
| JP2002535496A (ja) | 硬質工具鋼およびそれによる粉末冶金鋼材 | |
| WO2012118053A1 (ja) | 靭性に優れた熱間工具鋼およびその製造方法 | |
| JPH04358046A (ja) | 高速度鋼系焼結合金 | |
| CA2381236C (en) | Steel material, its use and its manufacture | |
| JP2018197371A (ja) | 軸受用鋼及び軸受部品 | |
| JPH0555585B2 (ja) | ||
| JPH08100239A (ja) | 合金工具鋼 | |
| US2996376A (en) | Low alloy steel having high hardness at elevated temperatures | |
| JP2684736B2 (ja) | 粉末冷間工具鋼 | |
| JPH02182867A (ja) | 粒末工具鋼 | |
| JPH0478716B2 (ja) | ||
| JP2007113071A (ja) | 転動疲労特性および結晶粒粗大化防止特性に優れた肌焼用鋼 | |
| JP6537342B2 (ja) | 硬度、靭性および耐摩耗性に優れた窒化粉末高速度工具鋼 | |
| JP7026629B2 (ja) | 合金鋼および工具 | |
| JPH0143017B2 (ja) | ||
| JPH05171373A (ja) | 粉末高速度工具鋼 | |
| JP2001073087A (ja) | 耐摩耗性に優れる温熱間加工用窒化金型 | |
| JP2000073142A (ja) | 高硬度冷間工具鋼及びその金型並びに工具 | |
| KR100316342B1 (ko) | 분말야금 고속도공구강 | |
| JPS58144456A (ja) | 粉末高速度工具鋼 | |
| JPH05163551A (ja) | 粉末高速度工具鋼 |