JPS61553A

JPS61553A - 耐摩耗性，耐溶着性に優れた高速度工具鋼

Info

Publication number: JPS61553A
Application number: JP59121480A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Uchida; 内田　憲正; Hideki Nakamura; 秀樹中村
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1986-01-06

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】本発明は耐摩耗性、耐溶着性に優れた高速度工具鋼にか
かわるものである。

高速度工具鋼を切削工具や冷間加工用工具あるいは摺動
部品などに用いる場合に耐摩耗性、耐溶着性に優れるこ
とが工具寿命を向上させる上で重要である。Ｔｉ　およ
びＺｒの炭化物、窒化物、炭窒化物は高硬度であり、し
かも鋼との親和性が小さいためＫ、耐摩耗性、耐溶着性
に優れた物質であることは従来より知られている。これ
を応用してＣＶＤ　（化学的蒸着法）やＰＶＤ（物理的
蒸着法）などの表面処理により高速度鋼工具の表面に１
〜１０μの上記炭化＊、窒化物、炭窒化物を被覆して、
工Ａ寿命を数倍〜数１０倍に向上させる方法が工業的に
実施されている。しかし上記表面処理の方法は処理コス
トが著しく高価であり、また、形状的な制約等多くの問
題があって、すべ℃の工具に適用することはできない。

さらに１表面処理方法では表ｒｋｉａ声の層が滅失する
と効果が全くなくなってしまうのも大きな問題である。

したがって上記Ｔｉ、Ｚｒ　　の炭化物、窒化物、炭麗
化物を内部まで均一に分散せしめた高束度工具鋼を安価
に製造することができれば、工業的効果は大きい。

Ｔｉ　およびＺｒはきわめて活性が強く、酸化物を形成
し易い元素であるため、通常の大気溶製法で多量のＴｉ
　、Ｚｒを含有する高速度工具鋼を製造することは工業
的に不可能である。近年、粉末冶金法による高速度工具
鋼の製造が工業的に行なわれるようになった。しかしＴ
ｉ　、Ｚｒの炭化物、窒化物。

炭窒化物を多量に分散させた高束度工具鋼の粉末を直接
得ることは、前述の理由と同様に困難である。

本発明はこのような現状に基づき、　Ｔｉ、Ｚｒを実質
的に含有しない水あるいはガスアトマイズ高速度銅粉と
Ｔｊ　、Ｚｒの炭化物、窒化物、炭窒化物の粉末を混合
して成形、焼結することＫより、Ｔｉ、Ｚｒの炭化物、
窒化物、炭窒化物を均一に分散せしめた安価で量産性の
高い高速度工具鋼を提供するものである。すなわち、粒
子サイズが４４．ａ以下であり、化学組成が（以下すべ
て重量％）００５〜２．２％。

８ｆｔ５％以下、　Ｍｎ１０％　　以下、　Ｃｒｓ、ａ
〜ａｏ　　％　　さらＫＭ０１５％以下、Ｗ３０％以下
のいずれか１捕父は２憧で２種の場合（Ｗ＋２Ｍｏが４
〜３０％）、■０・５〜１０％Ｂ０．１％以下／ＡＦｅ
および不純物からなる水あるいはガスアトマイズ粉末を
ｉｔ％で６５〜９７％と粒子サイズが０争１〜１０声で
あるＴｉ　、Ｚｒの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物の
１柚または２種以上を合計で２〜１５％　と粒子すイズ
が１０ｓ以下であるＣｒ、Ｎｉ、Ｍ。

Ｗ、Ｃｕ、Ｃ０．Ｆｅ粉末の１欅または２種以上を％で
合計で０・５〜２０％、さらに粒子サイズが４４声以下
のＢあるいはＢの化合４勿（ただしＢの化合物の場合融
点またはＦｅ　　との共晶点が１２００℃以下）の１種
または２種以上を合計で０．０１〜４％さらに必要によ
っては００１２％以下を含むもの、さらに４４声以下の
炭素粉末０◆０１〜１・０％　を均一に混合した後、成
形。

焼結することによって本発明の目的は達成できる。

本発明で用いられる尚速度鋼の水アトマイズ粉末あるい
はガスアトマイズ粉末の粒子サイズは４４声以下の微細
粉末でないと、　Ｔｉ、Ｚｒの炭化物等と混合したとき
、均一な分散組織が侮られない。

さらに望ましくは機械的に粉砕すると、よ０均一な分散
組織が得られ％焼結後の耐摩耗性、耐溶着性１機械的強
度が向上する。

高速度工具鋼粉末は、用いられる工具の用途。

使用条件等により、最通の化学組成を選定する。

例えばパンチなどの靭性な必要とする工具では。

゛Ｃ含有象が低く（０・５〜０・８％）、　Ｗ、Ｍｏの
含有量（Ｗ＋２Ｍｏ　５〜１２％）も低い化学組成の粉
末が迩する。逆に）ＩＲＣ６８以上の高硬度を必要とす
る工具ではＣ含有量が高く（１・５〜２・２％）Ｗ、Ｍ
ｏ含有蓋も高（（Ｗ＋２Ｍｏ　２０〜５０％）さらニ８
〜１２％ノｃｏ　　を官有した化学組成の粉末が處する
。ＶはＣｃ炭化物として晶出して耐摩耗効果を与えるが
、本発明ではＴｉ　、Ｚｒの炭化物、窒化物、炭窒化物
を多ｆｆ１Ｋ分散させしめているのでＶの含有量は０・
５〜２％と少な（て良い。しかし、６〜１０％含有した
粉末を用いるとＴｉ。

Ｚｒ　の炭化物等と相乗効果となって極めて耐摩耗性、
耐Ｍ着性の優れた高速度鋼工具が優られる。

Ｂは耐摩耗性、焼入性を高め、焼結性をも高める週　　
　　効果があるので０．ｉ％以下含有するとよい。

Ｔｉ、Ｚｒの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物の粒子サ
イズは０・１〜１０μが必要である。０・１声未満では
耐摩耗効果が極端に減少し、逆に１０ｓを越えると、焼
結体の破折削性が著しく低下する。また。

混合する量が合計で２％未満では、本発明の目的とする
耐摩耗、耐浴着性向上の効果が少な（、逆に１５％を越
えると破折削性が低下し、焼結密度も上らなくなるので
、Ｔｉ　、Ｚｒの炭化物、窒化物、炭窒化物の１槽また
は２［以上を合計で２〜１５％とした。

Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍ０．Ｗ、Ｃｕ、Ｃ０．Ｆｅ粉末の混合は
本発明の重要な要素である。すなわち上記の高速度工具
鋼粉末と、Ｔｉ、Ｚｒの炭化物、窒化ｉ、炭窒化物粉末
を単純に混合しただけでは焼結体の密度が上らず実質的
忙工具となり得ないが、これｌｃ　Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ。

Ｗ、Ｃｕ、Ｃ０．Ｆｅ粉末をさらに混合して、成形、焼
結すると真密度に近い焼結体の得られることを発見した
。

Ｃｒ、Ｎｒ、Ｍ０．Ｗ、Ｃｕ、Ｃ０．Ｆｅ粉末の粒径は
１０ｓを越えると上記の焼結密度を上げる効果が少なく
なるので１０声以下でなければならない。Ｃｒ　、Ｎｉ
　、Ｍｏ　、Ｗ、Ｃｕ　。

Ｃ０．Ｆｅ粉末の混合量は前記Ｔｉ、Ｚｒの炭化物等の
混合量によりて異なり、後者の量が少ないときは前者の
混合量も少なくてよいが、十分に焼結密度を上けるため
Ｋは液底０・５％必要である。一方、Ｏｒ。

Ｎｉ　、Ｍ０．Ｗ、Ｃｕ、Ｃ０．Ｐ祷末の１ｍまたは２
種以上の合計が２０％を越えると、焼結体の焼入−焼も
どし硬さが低くなる。製造コストが高価になるなどの弊
害がでて（ルｆ）　テＣｒ　、Ｎｉ　、Ｍ０．Ｗ、Ｃｕ
、ｃ０．Ｆｅ粉末の混合量は１ｆｆｌまたは２種以上を
合計で０・５〜２０％とした。

ＢあるいはＢ化合物の粉末の混合も本発明の重要な要素
である。すなわち、高速度工具鋼粉末とＴｉ　、Ｚｒの
窒化物炭化物、炭窒化物とは非常に焼結性が悪いが、上
記Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍ０．Ｗ、Ｃｕ、Ｃ０．Ｆｅ粉末と同時
４ｃ、ＢあるいはＢ化合物の粉末を加えて混合すると、
さらに焼結性がよくなり、真密度に近い焼結体が得られ
る。またＢはＭＯやＷ、Ｃｒ　と反応して高硬度硼化物
を形成し、耐摩耗性を向上ならしめる効果もある。本発
明において上記の焼結性を高める効果を釘るＢイＩｉ！
ｒ物としては、八へやＮＮ　Ｒ０ｒＨａＢＯ，、ＮｉＢ
　、Ｎ　ｔ、　Ｈ，など融点が１２００℃以下のもの。

あるいはＦｅ、’ＢのようなＦｅとの共晶温度が１２０
０℃以下となるものでなければならない。すなわち、こ
れらのＢあるいはＢ化合物の混合により、焼結時の比較
的低温で高速度工具鋼粉末の表面に薄い溶融帯を形成し
、焼結性を高めたものと推定される。ＢあるいはＢ化合
物の粒度４４７Ｉ以下の微粉末で上記効果が大きくあら
れれる。

混合量が００１％未満では上記効果が少な（、逆に４％
を越えると焼結体が脆くなるので、ＢあるいはＢ化合物
の１種または２種以上を合計で０．ｏｉ〜４％とした。

粉末の混合に際して、炭素粉末をとくに添加しな（ても
本発明の目的は達成できるが、使用する粉末の酸素含有
量が高い場合には酸素含有量にあわせて０．０１〜１．
０％の範囲で炭素の粉末を添加混合すると、さらに焼結
性が向上する。

００１％未満では効果が少な（、逆に、　　１０％　を
越えて添加しても効果が飽和する。また炭素粉末のサイ
ズは４４μ以下でないと粉末の表面酸化物な還元除去す
る効果が局部的となる。

つぎに実施例によって、さらに本発明の詳細な説明する
。

実施例１重量％　テＣ０８２％　、５ｉ０４８％　、Ｍｎ０１％
　、Ｃｒ５．９８％　。

ＭＯ５，１２％ｌＷ６．０６％、Ｖｔ９８％　、　Ｂ０
．００６％なる化学組成の４４μ以下の水アトマイズ粉
末と１０μ以下のＢ、０．。

ＨａＢＯ，あるいは４４μ以下のＮｉＢ、Ｆｅ、Ｂと１
．３μのＴ　ｉＮ　、　４．８　ｔｓｆ）　Ｚ　ｒＮ　
　粉末およびｔ２ａ〜Ｂ、９ｊノＣｒ、Ｎｉ。

Ｍｏ　、Ｗ、　Ｃｏ　、　Ｆｅ粉末とを表に示す割合で
ボールミルにより湿式混合した。混合時間は４８時間で
、乾燥後、冷間プレスにて５ｔｏｎ／ｃｒｎ”の圧力で
圧縮成形した。この圧粉体を真空中にて１２５０℃×１
時間の焼結を行ない、焼結後の密度を測定したところ表
に示すごとく、理論密度対比９８〜９９％の高密度カー
得られた。比較に用いた記号Ｅの焼結後の密度をま８６
％であり本発明の焼結性向上の効果が明ら力）で１　　
　　　ある。

次に記号Ａ−Ｈの焼結高速度工具鋼を焼入温度１２２０
℃、焼もどし温度５６０℃×３回繰返しの熱処理を実施
した。表面を研削仕上後、大鏡式摩耗試験により、耐摩
耗性の比較を行なった。測定条件は相手機ＳＣＭ２１．
摩擦速度３．５ｍ／ｓ　、摩擦距離４００゜最終荷重６
．６ｋｇである。その結果摩耗量は試料Ｎ０．Ｅと比較
していずれも半分以下であり、著しく優れた耐摩耗性を
有していた。

以下余白実施例２化学組成が重量％でＣ１，５０％、Ｓｉ　１％、Ｍｎ０
．５％。

Ｃｒ　４．１　％　、ＭＯ０，６％、　Ｗ１２．５　％
　、　Ｖ４．７％、ＣＯ５，２％、ＨＤ、００９％であ
るＮ、ガスアトマイズ粉末を機械的に粉砂して平均粒径
Ｚ８μの粉末を得た。この粉末８２！５％と平均粒径０
８μのＴｉＣ粉末５％と平均粒径１．３μのＴｉＮ粉末
２％と４４μ以下のＮｊＢ粉末３％と平均粒径３．２ａ
のＭＯ粉末２％と平均粒径４．７μのＷ粉末３％、平均
粒径８９μＣｒ粉末２％、さらに平均粒径３５μの炭素
粉末０１５％をアトライターにで機械的混合を行なった
。混合条件は回転数３０Ｏｒｐｍ、時間４Ｈｒ　＋　Ａ
　ｒガスシール中である。

次にステアリン酸亜鉛を２％加えてプレス成形し、１２
４５℃・１Ｈｒの真空焼結を行なった。焼結後の密度は
ほぼ理論密度に近かった。また、焼入１２３０℃、焼も
どし５６０℃×１　３回の熱処理を行なった試料にて大
鏡式摩耗試験を実施したところμＳＳＫＨ１ｏ対比で、
摩耗量は約１／３と著しく優れた耐摩耗性を示した。

以上の実施例に述べたごとく、本発明鋼は従来高速度工
具鋼に比較して著しく耐摩耗、耐溶着性に優れた高速度
工具鋼である。

Claims

【特許請求の範囲】１、粒子サイズが４４μ以下であり化学組成が（以下重
量％）Ｃ０．５〜２．２％、Ｓｉ１．５％以下、Ｍｎ１
．０％以下、Ｃｒ３．＾０〜６．＾０％さらにＭｏ１５
％以下、Ｗ３０％以下のいずれか１種または２種（２種
の場合Ｗ＋２Ｍｏが４〜３０％）、Ｖ０．５〜１０％、Ｂ０．
１％以下残Ｆｅおよび不純物からなる水あるいはガスア
トマイズ粉末を６５〜９６％と粒子サイズが０．１〜１
０μであるＴｉ、Ｚｒの窒化物、炭化物あるいは炭窒化
物の１種または２種以上を合計で１２〜１５％と粒子サ
イズが１０μ以下であるＣｒ、Ｎｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、
Ｃｏ、Ｆｅ粉末の１種または２種以上を合計で０．５〜
２０％とさらに粒子サイズが４４μ以下のＢあるいはＢ
の化合物（ただしＢの化合物の場合融点またはＦｅとの
共晶点が１２００℃以下）の１種または２種以上を合計
で０．０１〜４％を均一に混合した後、成形、焼結する
ことを特徴とする耐摩耗性、耐溶着性に優れた高速度工
具鋼２、粒子サイズが４４μ以下であり化学組成が（以下重
量％）Ｃ０．５〜２．２％、Ｓｉ１．５％以下、Ｍｎ１
．０％以下、Ｃｒ３．＾０〜６．＾０％さらにＭｏ１５
％以下、Ｗ３０％以下のいずれか１種または２種（２種
の場合Ｗ＋２Ｍｏが４〜３０％）、Ｃｏ１２％以下、Ｖ
０．５〜１０％、Ｂ０．１％以下残Ｆｅおよび不純物か
らなる水あるいはガスアトマイズ粉末を６５〜９６％と
粒子サイズが０．１〜１０μであるＴｉ、Ｚｒの窒化物
、炭化物あるいは炭窒化物の１種または２種以上を合計
で２〜１５％と粒子サイズが１０μ以下であるＣｒ、Ｎ
ｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ粉末の１種または２種
以上を合計で０．５〜２０％とさらに粒子サイズが４４
μ以下のＢあるいはＢの化合物（ただしＢの化合物の場
合融点またはＦｅとの共晶点が１２００℃以下）の１種
または２種以上を合計で０．０１〜４％を均一に混合し
た後、成形、焼結することを特徴とする耐摩耗性、耐溶
着性に優れた高速度工具鋼３、粒子サイズが４４μ以下であり化学組成が（以下重
量％）Ｃ０．５〜２．２％、Ｓｉ１．５％　以下、Ｍｎ
１．０％以下、Ｃｒ３．＾０〜６．＾０％さらにＭｏ１
５％以下、Ｗ３０％以下のいずれか１種または２種（２
種の場合Ｗ＋２Ｍｏが４〜５０％）、Ｃｏ１２％以下、
Ｖ０．５〜１０％、Ｂ０．１％以下残Ｆｅおよび不純物
からなる水あるいはガスアトマイズ粉末を６５〜９６％
と粒子サイズが０．１〜１０μであるＴｉ、Ｚｒの窒化
物、炭化物あるいは炭窒化物の１種または２種以上を合
計で２〜１５％と粒子サイズが１０μ以下であるＣｒ、
Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ粉末の１種または２
種以上を合計で０．５〜２０％とさらに粒子サイズが４
４μ以下のＢあるいはＢの化合物（ただしＢの化合物の
場合融点またはＦｅとの共晶点が１２００℃以下）の１
種または２種以上を合計で０．０１〜４％および４４μ
以下の炭素粉末を００１〜を０％添加して均一に混合し
た後、成形、焼結することを特徴とする耐摩耗性、耐溶
着性に優れた高速度工具鋼