JPS60204860A - チタン化合物分散型焼結高速度鋼の製造法 - 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】 この発明は、切削用およびその他各植の耐摩耗工具用と
して使用した場合に、すぐれた切削性能および工具性能
を示すチタン化合物分散型焼結高速度鋼の製造法に関す
るものである。

先に、同一出願人は、特願昭５８−１４０７３１号（特
開昭　−号）として、切削用 およびその他各種工具用として使用した場合にすぐれた
切削性能および工具性能を示す焼結高速度鋼の製造法を
提案した。

この先行の焼結高速度鋼の製造法は、焼結高速度鋼の切
削性能と工具性能を向上させるために、従来の焼結高速
度鋼の製造法にチタン化合物の添加混合工程を付加した
ところを特徴とし、かつ、（ａ）主原料としての酸化鉄
微粉末に、皐蕎養与−→◆４４．金縞醗化物微粉末と炭
素微粉末とを還元後所定の高速度鋼組成をもつように配
合する、配合工程、（ｂ）この配合粉末に、真空中ある
いは水素雰囲気中で加熱還元処理を施して還元粉末とし
た後粉砕して高速度鋼微粉末とする、還元工程、（ｅ）
この高速度鋼微粉末に、チタンの炭化物、窒化物および
炭窒化物のうちの１種または２種以上からなる微粉末を
配合して混合する、混合工程、（ｄ）この混合粉末な圧
粉体にプレスする、成形工程、（ｅ）この圧粉体を真空
中あるいは還元性ガス雰囲気中で焼結する、焼結工程、
の（ａ）〜（ｅ）の一連の工程を骨子とするものである
。したがって、この製造法は（ａｌ　、　（ｃｌ　２回
の混合工程を必要とし、全体として製造工程が複雑とな
る上に、２度にわたる別々の混合工程は、焼結高速度鋼
中にチタン化合物を完全に均一に分散させる上で不利と
なる。

すなわち、上記（ｂ）の還元工程においては、合金成分
が相互に充分拡散して完全に合金化した状態になってお
らず、それぞれの粉末粒子が弱く結合して２次粒子を形
成した状態で還元粉末が得られるから、これは容易に粉
砕されて平均粒径１０μｍ以下の極めて微細な粉末にす
ることができ、したかって各成分が均一に混ざり合った
微粉末相を形成することができるけれども、上記製造法
においては、（Ｃ）工程で５５１Ｊ途アタン化合物を物
理的に混合するので、上記還元粉末の各構成成分と同程
度に均一にチタン化合物が分散した高速度鋼原料粉末を
得ることは困難となり、その結果得られた焼結高速度鋼
の組織は不均質になりやすいという欠点が生ずる、 この発明は、上記製造法の改良方法を提供するもので、
上記製造法において、（ｃ）のチタン化合物の混合工程
を（ａ）の配合工程と合体して、（ａ）と（ｅ）の２回
にわたる混合を１回ですませると、焼結体はチタン化合
物が一層均一に分散した状態で得られると同時に、製造
法自体も簡単になるという知見にもとづいてなされたも
のである。

したがって、この発明は、チタン化合物分散型焼結高速
度鋼の製造法において、 原料粉末として、酸化鉄粉末、金属酸化物粉末。

金属粉末９合金粉末、および炭素粉末、さらｖｃｇ１化
チタフチタン粉末炭窒化チタン粉末を用意し、これら原
料粉末のうちの所要の原料粉末を、酸化鉄粉末を主原料
として還元後所定のチタン化合物含有の高速度鋼組成を
もつように配合し、混合した後、 この混合粉末に、真空中、不活性雰囲気中、あるいは還
元性雰囲気中で加熱還元処理を施して、窒化チタンおよ
び炭窒化チタンのうちの１種以上を含有した高速度鋼組
成の還元粉末とし、ついで、上記の粉砕後の還元粉末よ
り圧粉体をプレス成形し、焼結することを特徴とするも
のである。

次に、この発明の焼結高速度鋼の製造法を詳述すれば、
次の（ａｌ〜（ｃｌの工程からなる。すなわち、（ａｔ
　まず、主原料として酸化鉄粉末、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ。

Ｗ、Ｍｏなどの酸化物粉末のうちの１種または２１１以
上、必要に応じて前記の成分の金属粉末のうちの１種ま
たは２種以上、さらに必要に応じて前記の成分のうちの
２種以上で構成された合金粉末のうちの１種または２種
以上、および炭素粉末、さらに窒化チタン粉末および炭
窒化チタンのうちの１種以上を用意し、これら原料粉末
を、還元後、Ｃｏ　：　］　５５重量％以下Ｖｅｅｒ、
Ｍｏ、Ｗの合計量＝１０〜４０重量％、ＴｉＮおよび／
またはＴ１ＣＮ：１〜１５重量％、Ｃ：０．５〜２．５
ＴｉＮ、Ｆｅおよび不可避不純物：残部、の成分組成を
有する焼結高速度鋼が得られるように上記も粉末を配合
し、湿式混合し、乾燥後、その混合粉末に水素雰囲気ま
たはその他の還元性雰囲気中、不活性雰囲気中あるいは
真空中で加熱還元処理を施すことによって、チタン化合
物を含有した高速度鋼組成の還元粉末を製造する。

ｆｂｌ　上記ｆａｔにおいて製造された還元粉末を粉砕
して得た平均粒径：１０μｍ以下の極めて微細な粉末を
圧粉体に成形する。この場合、前記粉砕後の還元粉末は
極めて微細であるにもかかわらず、圧縮成形性が極めて
良好なので、容易にプレス成形することができる。

（ｃｌ　上記圧粉体を、真空中、不活性雰囲気中、ある
いは還元性雰囲気中、温度１１００〜１３００℃に加熱
して焼結する　上記圧粉体を享［−ｆ″る還元粉末は上
述のように極めて微細であるために焼結性は良好であり
、また、この結果得られた焼結体は、理論密度比９５チ
以上を有し、しかも合金元素が完全に拡散した均質な微
細組織となっているから、前記焼結体を大気中で加熱し
ても空孔な介して焼結体内部が酸化されたり、脱炭され
たりすることがない。このことは、前記焼結体に直接大
気中で圧延および鍛造などの熱間塑性加工を施すことを
可能とする。また、特にこの発明においては、チタン化
合物を他の高速度鋼原料粉末と混合した上で、これらを
同時加熱還元処理しているから、チタン化合物が他の合
金成分と共に一層均一に分散゛した組織を有する焼結体
が得られ、したがって上記熱間塑性加工に際して、チタ
ン化合物を均一微細に分散させるための大きな加工率を
とる必要がない、 このよ５Ｋ、この発明は以上（ａｔ〜（ｃｌの工程を基
本としており、既に提案された上記高速度鋼の製造法と
較べて、製造工程が簡略化されるという利点を有すると
共に、この発明の加熱還元処理においては、炭化・還元
の難易度が異なる種々の金属酸化物、すなわち最も還元
されやすいＦｅやＧｏなど、中程度に還元・炭化しゃす
いＷやＭｏなど、最も還元され難いＣｒやＶなど、の粉
末が共存しているために、還元処理の間中、常に金属酸
化物粉末または金属炭化物粉末またはこの両者、さらに
チタン化合物粉末が金属粉末の間に介在して金属粉末同
志の融着が阻止され、その結果金属粉末と金属炭化物粉
末、さらにチタン化合物粉末とが互に緩く結合したもの
から構成された還元粉末が生成される。したがって、上
記の還元粉末は、小さな外力で容易に１０μｍ以下の極
めて微細な粉末に粉砕されて各構成成分がそれぞれ均一
に分散した均質な粉末相を形成するので、その還元粉末
の原料粉末中に予め混合されていたチタン化合物も他の
成分と同様に均一に分散され、上記還元粉末を製造した
後、それに後からチタン化合物粉末を添加混合する、２
段階の混合工程を採用するＩＩＩ記製造法に較べて、こ
の発明は一層均質な高速度鋼原料粉末を形成できるから
、結局一段と均質な焼結高速度鋼を製造できると（・５
効果を奏する。

更に、既に提案された２段階の混合工程を含む前記製造
法によると、焼結体、特にロールのような大型焼結体の
芯の密度が低くなるという問題が生ずるが、この発明で
は大型品においても中心部まで密度が低下しない焼結体
が得られるという付加的な効果も賽するのであって、こ
のような差異が生ずる１つの理由として、前者の場合で
は２回目の混合工程に際して混合粉末中に多量の酸素が
混入し、その酸素が焼結処理の間にＣＯガスヶ発生させ
て組織内に空孔な形成させるのに対し、後者、すなわち
本発明の場合には、還元粉末中に酸素が僅かしか混入し
ないためと考えられる。

また、焼結後さらに焼結体の密度と結合強度を高めるた
めに、すなわち靭性を高めるために、ＨＩＰ処理を施す
ことも前記の熱間塑性加工と同様に有効である。

上述のように、構成成分の分布においても、また密度の
分布においても一層均質な焼結体を製造できるという、
この発明の効果は、結局−］＃すぐれた切削性能を工具
性能を備えた焼結高速度鋼を製造できるという効果と密
接に結び付いており、このような効果は以下の実施例に
よって例証される。

実施例　１ 原料粉末として、平均粒径：　０．１５μｍの酸化鉄（
Ｆｅ２０３）粉末、同０．１　ｐ　ｍのＣｒ＠化物粉末
、同０．２μｍのＷ酸化物粉末、同０．２μｍの■酸化
物粉末、同０．２μｍのＭ。酸化物粉末、同０．４μｍ
のｃｏ粉末、同０．１μｍの炭素粉末、同０．７μｍの
ＴｉＮ粉末および同０．７μｍのＴｉ　Ｃ（Ｌ５　ＮＯ
，ｓ粉末を用意し、これら原料粉末を還元後第１表に示
される組成の還元粉末が得られるように配合し、ボール
ミル中で７２時間混合し、その混合粉末に、水素中、温
度１１００℃に３時間保持の加熱還元処理を施すことに
よって、高速度鋼ｙＡ料粉末（ａ元粉末）を製造した２
この高速度鋼原料粉末な粉砕したところ、平均粒径：０
．５μｍを肩する極めて微細な粉末とすることができた
。この粉末を５　ｔｏｎ／Ｃ−の圧力で圧縮して圧粉体
を成形し、さらに圧粉体を加工して所定の切削試験片の
形状に成形した。引続いて前記圧粉体を真空中、温度：
　１２３０℃に１時間保持することによって焼結し、理
論密度比：９９．８１をもった殆ど空孔のない本発明焼
結高速度鋼１〜５を製造した、 ついで、この結果得られた本発明焼結高速度鋼１〜５Ｖ
Ｃ対して、温度：１２００℃、圧力ニ　１０００気圧の
ＨＩＰ処理を施し、更に温度：　１２２０℃に２分間保
持後焼入れ、ついで温度：５４０℃に１時間保持を２回
繰り返しの焼戻しの熱処理を施し、ロックウェル硬さく
ＨＲＣ）を測定した後、被削材：　ＪＩＳ−８ＮＣＭ８
　（硬さＨＢ：２４０）、切込み：５箇、 送り＝０．４■／刃、 切削速度：５０ｍ／”、 の条件で連続切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗中が
０．１−に至るまでの切削耐久時間を測定した。これら
の試験結果を第１表に示した。

実施例　２ 実施例１において本発明焼結高速度鋼１を製造するのに
用いたと同じ極めて微細な粉末に粉砕された還元粉末を
用い、２ｔｏｎ／ｃｄの圧力で圧縮して、直径：３６０
ｍ、厚さ：１２０＋ｗ＋の圧粉体を成形し、さらに圧粉
体を加工して外径：３２０ｍ。

内径：２００ｍｍ、厚さ：１００ｍ＋のロール形状に成
形した。引続いて前記圧粉体を真空中、温度＝１２３５
℃に２時間保持することによって焼結し、理論密度比：
９９．７％をもった殆ど空孔のない本発明焼結高速度鋼
製ロールを製造した。

ついでこの本発明焼７結高速度鋼製ロールに対して、実
施例１で賽施したのと同一の条件でＨＩＰ処理と熱処理
を施したところ、ロックウェル硬さくＣスケール）＝６
７を示した。引続いて、この本発明焼結高速度鋼製ロー
ルを通常の条件で鋼線材の圧延に用いたところ、鋳造ロ
ールの１０倍の寿命を示した。

以上の結果は、この発明の方法によって！！！造された
焼結高速度鋼が、高硬度を有し、すぐれた耐摩耗性を示
すと共に、高靭性を有するので特に大型工具に成形した
場合でも、著しい耐久性を発揮できることを示しており
、このようなすぐれた性能は、この発明の製造法が空孔
を殆んど含まない極めて均質な組織を有する焼結高速度
鋼を製造できることを裏付けている。

上述のように、この発明の方法によれば、高硬度および
高靭性な有し、かつすぐれた耐摩耗性を示す焼結高速度
鋼を製造することができ、したがって、これを、これら
の特性が特に要求される切削用工具およびその他各種の
耐摩耗工具の製造に用いた場合には著しく長期に亘って
すぐれた性能を発揮するようになるのである。

出願人　三菱金属株式会社 代理人　富　１）和　夫　外１名 昭和５９年４月２０日 特願昭５９−６１９４５　号 ２、発明の名称 チタン化合物分散型焼結高速度鋼の製造法３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 代表者　永　野　健 ４、代　理　人 住所　東京都千代Ｈ」区神田錦町−丁目２３番地宗保第
二ビル８階

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 原料粉末として、酸化鉄粉末、金属酸化物粉末。 金属粉末１合金粉末、および炭素粉末、さらＶＣＮ化チ
   タン粉末および炭窒化チタン粉末を用意し、これら原料
   粉末のうちの所要の原料粉末を、酸化鉄粉末を主原料と
   して還元後所定のチタン化合物含有の高速度鋼組成をも
   つように配合し、混合した後、 この混合粉末に、真空中、不活性雰囲気中、あるいは還
   元性雰囲気中で加熱還元処理を施して、窒化チタンおよ
   び炭窒化チタンのうちの１８１以上を含有した高速度鋼
   組成の還元粉末とし、ついで、上記の粉砕後の還元粉末
   より圧粉体をプレス成形し、焼結することを特徴とする
   チタン化合物分散型焼結高速度鋼の製造法、