JPH0557323B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（技術の分野） 本発明は高速度鋼の芯部とこれを取囲む異なつ
た鋼品質からなるリングとを備えた複合鋼による
工具ダイスのためのブランク即ち素材にして、前
記リングは前記芯部に対して予圧応力を加えてい
るようなブランク即ち素材に関するものである。 （背景となる技術） 成形又はせん断の目的で用いる多くの工具はダ
イス即ちキヤビテイを有している。そのような工
具の例には打抜きダイス、深絞りダイス、粉末鍛
造ダイス及び冷間押出しダイス等がある。他の例
としては絞りリング及び押出しリングがある。そ
のような工具はしばしば強い半径力を受け、この
力によつてダイスは容易に破損させられることが
ある。従つて、通常はこのダイスをシユリンクリ
ングの内側に装着して予応力即ち圧縮応力を加え
ることが通常行なわれており、この圧縮応力は作
業中工具内に発生する臨界引張り応力を緩和させ
る作用を行なう。 しまりばめのダイスを製造することは精密な作
業となる。前記芯部及びこれを取巻くシユリンク
リングの両者は旋削され、極めて高い精度（±
7μm）を以つて研削されねばならない。従つてそ
のような製造工程は高価なものとなる。この既知
の技術の別の欠点は、工具製造者が２つの異なる
タイプの材質からなる棒材を購入し、保存し、別
個に機械加工せねばならないということである。
粗加工したダイスは次に熱処理を施さねばならな
い。しまりばめの前に、ダイスは研削を施し、シ
ユリンクリングとフイツトするよう寸法調整を行
なわなければならない。 （発明の簡単な開示） 本発明の目的は前述の問題点を解決し、工具メ
ーカがタイプの材質の棒材の代りに１つのビレツ
トのみを購入し、これらを別個に機械加工しなく
ても済むようにしてやることである。別の目的は
しまりばめ加工及びこれに関連して必要な精度を
達成するため従来必要とされていた種々の機械加
工（旋削、研削等）を不要とせしめることにあ
る。 本発明は炭素鋼のような低合金鋼、低合金工具
鋼、構造用鋼及び熱間加工用鋼のような低合金鋼
にくらべて高速度鋼は硬化後の焼鈍時において著
しく大きな永久体積膨脹を生ずるという特性に基
づいている。この体積膨脹は残留オーステナイト
がマルテンサイトに変換される結果生ずるもので
ある。高速度鋼における焼入れ硬化後の残留オー
ステナイトの量は通常約20〜30％であり、前述し
た他のタイプの鋼は同一の熱処理後における残留
オーステナイトの量が著しく低く、通常は10％以
下である。オーステナイトはマルテンサイトが非
立方晶構造であるのに対して面心立方構造であ
り、密度がより大きいために、残留オーステナイ
トがマルテンサイトに変態した時には通常焼鈍中
に体積増大が生ずる。高速度鋼にあつてはこの体
積増大は（組成及び熱処理、特に焼入れ温度に依
存するが）約0.5％である。本発明によると、前
記体積膨脹は高速度鋼芯部を取囲みリング内に封
入することで阻止されるので、前記芯部は圧縮さ
れる。具体的には、この効果は、高速度鋼粉末を
厚肉チユーブ（この外径は内径の少なくとも２倍
であり、高速度鋼とは別の品質の鋼からなつてい
る）内に充満し、同チユーブを密閉し、同チユー
ブを熱間静水圧成形し（これにより高速度鋼粉末
は真密度迄成形され、チユーブ内には成形体の芯
が形成されることで複合材が形成される）、次に
前記チユーブを幾つかのデイスク又は長さ部品へ
と切断し、次に前記合成材を切断前又は切断後に
焼入れ及び焼鈍させることにより達成される。即
ちこれらの段階により、高速度鋼芯は自由膨脹さ
せられる以上に焼鈍中取囲んだリングよりも膨脹
することになる。この膨脹は前記リングにより阻
止されるので、所望の圧縮応力が誘起される。 かくして、本発明に係るブランクは、真密度へ
と成形された高速度鋼からなる芯部と、合金鋼か
らなる取囲みリングとを有し、残留オーステナイ
ト変態及びそれにともなう体積増大はゼロとなる
か少なくとも同一熱処理後における高速度鋼の残
留オーステナイト変態よりも著しく少ないという
特徴を有する。ここに前記ブランクは焼入れ及び
焼鈍し処理が行なわれており、芯部の膨脹をリン
グにより阻止することにより当該芯部には圧縮応
力が誘起される。 （例示的実施例の説明） 本発明に係るブランクは高合金粉末鋼（高速度
鋼）からなる芯部１と、取囲みリング２内の（通
常）低合金物質とを有している。使用可能な高速
度鋼としては例えば商標名ASP23のようなASP
として市販されているものを挙げることが出来
る。これに対して前記リングは炭素鋼、低合金構
造用鋼、又は熱間加工用鋼であつて約15％以下の
合金元素を含むものから構成することが出来る。
前記取囲みリングとしてはオーステナイト鋼を使
用することも可能であり、同鋼は永久的にオース
テナイト組織を有しているので熱処理しても膨脹
することはない。 以下の表は使用可能な合金の組合せを重量％で
表わしたものであり、残余は鉄及び通常量の不純
物からなつている。

【表】 前記ブランクは次の工程に従つて製造される。
高速度鋼粉末がパイプ（これが完成したブランク
のリングとなる）内に充満される。このパイプの
内径はその外径の約1/3に等しい。中心パイプは
（もしそれが存在する場合であるが）薄肉壁を有
しており、約３mmの内径を有している。外側パイ
プは両端に適当には切妻を溶接することで閉鎖さ
れる。内側パイプは（それが存在する場合）同軸
上に配設され、前記２つの切妻部中を延在する。
このようにして作られたカプセルは次に従来技術
に係る熱間静水圧成形作用を受ける。この熱間静
水圧成形作用は、ASEA社（スエーデン）により
製造されたQTH80という名称の熱間静水圧プレ
スを使用しておこなわれた。具体的な工程として
は、この熱間静水圧プレスによる成形をおこなう
前に、前記カプセルを約1100℃に加熱し、その後
この1100℃の温度で且つ1000バールの静水圧で60
分の時間保持した。この際外側パイプは圧縮さ
れ、高速度鋼は真密度へと成形される。冷却後、
前記パイプはその内容物とともに軟化焼鈍され、
次にデイスク又は適当な長さへと切断される。前
記デイスクは外径が施削され、中心パイプが装着
されない場合には中心穴３が設けられる。この中
心穴又はパイプの目的はダイスの製作と関連する
後工程の放電加工のための準備である。前記デイ
スクは次に1000〜1300℃好ましくは1120〜1220℃
の温度に加熱後、室温迄冷却し、500〜600℃にお
いて焼鈍することで熱処理が施される。最終的に
はこのように準備された素材は、その芯部が前記
焼入れ及び焼鈍処理によつて所望の予応力を付加
された状態において、表面研削が行なわれる。焼
入れ工程により残留オーステナイトの含有量は10
〜50％、好ましくは20〜30％とされる。これに対
して取囲みリングの残留オーステナイト含有量は
著しく少ない、即ち10％以下である。焼入れ後の
焼鈍工程中に前記残留オーステナイトはマルテン
サイトへと変態する。この変態はもしくそれを拘
束しなければ0.5％の体積増大をもたらすはずで
あるが、外側リングが存在しているために芯部に
は圧縮応力が誘起される。前記リングをオーステ
ナイト物質で作つた場合には当該オーステナイト
組織は体積変化を起すことなく保持される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る素材を示す図である。 １……芯部、２……取囲みリング、３……パイ
プ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高速度鋼からなる芯部と、高速度鋼と異なる
   鋼よりなり且つ芯部に予応力を誘起せしめている
   取囲みリングとを備えた複合鋼から作られた、工
   具ダイスのためのブランクであつて、 前記芯部は、真密度へと圧密された粉末高速度
   鋼の成形体よりなつており、前記取囲みリングは
   合金鋼よりなつており、この合金鋼の残留オース
   テナイトからマルテンサイトへの変態及びそれに
   ともなう体積増大は同一熱処理後における前記高
   速度鋼の残留オーステナイトからマルテンサイト
   への変態とくらべてゼロであるか著しく少なく、
   更に前記ブランクは焼入れ硬化及び焼鈍されるこ
   とにより、芯部には該芯部の体積増大が前記取囲
   みリングにより阻止される結果として圧縮応力が
   誘起されることを特徴とするブランク。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のブランクにお
   いて、 芯部の鋼の組織は、マルテンサイトであり、こ
   のマルテンサイトの10〜50％、好ましくは20〜30
   ％は焼鈍中に変態した変態残留オーステナイトで
   あることを特徴とするブランク。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載のブランクにお
   いて、 取囲みリングは15重量％をこえない合金元素を
   含み、焼鈍中変態する変態在留オーステナイトの
   形態のマルテンサイトを約10％以下の範囲で含む
   組織を備えた、炭素鋼、低炭素工具鋼、構造用鋼
   又は熱間加工用鋼からなつていることを特徴とす
   るブランク。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載のブランクにお
   いて、 取囲みリングはオーステナイトステンレス鋼か
   らなつていることを特徴とするブランク。 ５ 工具ダイスのためのブランクの製造方法にお
   いて、 高速度鋼粉末が該高速度鋼とは異なる鋼からな
   る厚肉壁パイプ内に充填され、前記パイプが閉じ
   られ熱間静水圧成形し、前記粉末が真密度に迄成
   形され、パイプ内に成形体の芯部が形成され、か
   くて複合材が生成され、前記パイプは幾つかのデ
   イスク又は適当な長さの塊片へと切断され、前記
   複合材は切断の前又は後において焼入れ硬化及び
   焼鈍を受け、その結果前記高速度鋼芯は前記取囲
   みリングよりも大きな程度の残留オーステナイト
   からマルテンサイトへの変態を受け、前記芯内に
   は圧縮応力が誘起されることを特徴とする製造方
   法。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の製造方法にお
   いて、 パイプの外径が同内径の少なくとも２倍あるこ
   とを特徴とする製造方法。 ７ 特許請求の範囲第５項又は第６項に記載の製
   造方法において、 パイプの材質は合金鋼となるよう選択されてお
   り、マルテンサイトへの残留オーステナイト変態
   並びにそれに引続く体積増加は硬化の後の焼鈍工
   程中において、ゼロであるか又は同一熱処理中に
   おける高速度鋼のマルテンサイトへの残留オース
   テナイト変態よりも少なくとも大幅に少ないこと
   を特徴とする製造方法。 ８ 特許請求の範囲第５項に記載の製造方法にお
   いて、 パイプの材質は合わせて15％をこえない合金元
   素を含有する、炭素鋼、低炭素工具鋼、構造用鋼
   又は熱間加工用鋼であるように選択されているこ
   とを特徴とする製造方法。 ９ 特許請求の範囲第５項に記載の製造方法にお
   いて、 パイプの物質はオーステナイト鋼となるよう選
   択されていることを特徴とする製造方法。 １０ 特許請求の範囲第５項から第９項迄のいず
   れか１つの項に記載の製造方法において、 ブランクは1000〜1300℃、適当には1120〜1220
   ℃の温度から焼入れ硬化されており、かくて残留
   オーステナイトの含有率は10〜50体積％、好まし
   くは20〜30体積％とされており、500〜600℃にお
   いては焼鈍されることにより、残留オーステナイ
   トはマルテンサイトへ変態することを特徴とする
   製造方法。