JPS6211060B2

JPS6211060B2 -

Info

Publication number: JPS6211060B2
Application number: JP10045581A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Fukui; Koji Yoshida; Naoyuki Yamauchi
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1981-06-30
Filing date: 1981-06-30
Publication date: 1987-03-10
Also published as: JPS583943A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、高靭性を有する鋳造工具用合金に関
するものであり、詳しくは鋳造状態の炭化物を微
細化し、かつその分布状態を均一化することによ
つて靭性、耐久力を向上させ、常温ならびに高温
強度が大で耐摩耗性が良好な鋳造工具用合金に関
するものである。従来、超耐熱鋼，オーステナイト系ステンレス
鋼，高Mn鋼などの溝つき切削や熱間バリ取り切
削などの衝撃が加わる難切削用途として、超硬バ
イトでは靭性不足のため欠損をおこし、また高
Co系高速度工具鋼では切削耐久力が不足するた
め、へたり、摩耗等が生じる。このような常温並びに高温における強度が大
で、耐摩耗性が要求される用途にはステライト系
鋳造合金が用いられる。しかし切削工具に生ずる
刃かけ，へたり，摩耗の主原因は、切削工具材に
内在する炭化物分布に起因しているため、ステラ
イト系鋳造合金によつて太物の工具は製造できな
い欠点があつた。この場合に安価な台材を用いて必要な部分にス
テライト系鋳造合金等を肉盛りして用いられてい
るが、肉盛りした基地が鋳造組織を示し、巨大炭
化物が粒界に添つて長く連らなり、網状やデンド
ライト状に成長して靭性劣下を引起こし工具使用
時の種々のトラブルが生じる要因となつているの
が実情である。この炭化物の分布状態の善し悪しにより、その
切削工具寿命は決定されると言つても過言ではな
い。また金型およびその他の工具に肉盛りされて
用いられる鋳造合金についても靭性，耐摩耗性の
性能向上のため、炭化物の分布状態を良好なもの
にすることは不可欠である。本発明は、これらの工具用素材としての鋳造合
金中の炭化物を微細化し、その分布状態を均一化
したものである。この問題を解決するために、本発明者等は種種
研究の結果以下のことを知見した。即ち、従来の
鋳造工具合金に希土類元素（REM），Ｙ，Hfまた
はScを添加することにより、溶湯状態にある
1400〜1500℃の温度域で、溶鋼中より直接に希土
類等の炭化物が形成される。この希土類炭化物は非常に微細で、溶鋼中の一
部に偏析することはない。この微細炭化物が凝固
時の炭化物反応の中心核となり、レーデブライト
共晶反応を短時間に終了させる。そのために共晶
炭化物が非常に均一形状となり、巨大炭化物を形
成させない。したがつて、製品ミクロ組織を見る
と微細炭化物が均一に分布した組織が得られる。このように、本発明は炭化物の巨大化，偏析を
防止した高靭性の工具用素材を提供するものであ
り、その要旨とするところは、鋳造工具用合金に
REM，Ｙ，Sc，Hfの１種または２種以上を各々
0.001〜0.6％含有することを特とする鋳造工具用
合金である。なお本願で云う鋳造工具用合金と
は、その基本的な化学成分組成が、重量％で、
Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：25.0〜35.0％、Ｗ：10.0〜
25.0％、Co：35.0〜65.0％、残部Feおよび不可避
的不純物からなる合金、およびこの成分組成に各
種性能改善元素を添加含有させたものであり、本
発明はこれ等の鋳造工具用合金に、REM，Ｙ，
Sc，Hfよりなる群から選ばれる１種または２種
以上を各々0.001〜0.6％含有させたものである。
なお、本発明合金のうち前記の性能改善元素を添
加した合金としては次の様なものがあげられる。すなわち、重量比で、Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：
25.0〜35.0％、Ｗ：10.0〜25.0％、Co：35.0〜
65.0％に、REM，Ｙ，Sc，Hfよりなる群から選
ばれる１種または２種以上を各々0.001〜0.6％
と、必要に応じてSi：0.03〜3.0％と、および
Ni：0.01〜15.0％，Mn：0.05〜10％よりなる群か
ら選ばれる１種または２種と、さらにMo：0.05
〜15.0％，Ｖ：0.1〜15.0％，Nb：0.1〜15.0％，
Ta：0.1〜10.0％，Ti：0.01〜0.5％，Zr：0.01〜
0.5％，Al：0.1〜0.5％，Ｎ：0.02〜０，15％，
Ｂ：0.005〜0.8％よりなる群から選ばれる１種ま
たは２種以上とを含有させ、残部Feおよび不可
避的不純物からなる鋳造工具用合金である。次に本発明合金の成分組成範囲の限定理由を以
下に述べる。Ｃ：1.0〜4.0％Ｃはオーステナイト中に固溶して基地の硬度を
高めるとともに、Cr，Ｗ，Mo，Ｖ等と硬い複炭
化物を生成し、常温並びに高温において工具とし
て必要な耐摩耗性の向上に著しく効果がある。Ｃ
が1.0％未満であると、前記複炭化物の生成量が
少なく、硬度が低すぎ、所要の性能が得られな
い。しかし、Ｃが4.0％をこえて多量に含有される
と靭性を低下させるため、含有範囲は1.0〜4.0％
とした。 Cr：25.0〜35.0％ CrはＣと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性
の向上や強度の増加に大きく寄与する。 Crが25.0％未満ではその効果は少なく、また
35.0％をこえて多量に添加し過ぎると複炭化物が
粗大化して脆化するため25.0〜35.0％とした。Ｗ：10.0〜25.0％ＷはＣと結合して、硬い炭化物をつくり、常温
並びに高温硬度を高め、耐摩耗性を向上し、切削
耐久力を高めるのに効果がある。しかしながら多
量に添加し過ぎると靭性を低下しチツピングまた
は割れを生ずるようになるので、10.0〜25.0％と
した。 Co：35.0〜65.0％ Coは基地をオーステナイト組織にして靭性を
向上させ、高温強度が増大するが、35％未満では
高温強度が不足して切削耐久力が低下するので、
35.0％〜65.0％とした。 REM，Ｙ，Sc，Hf：各々0.001〜0.6％ REM（La，Ce，Pr，Nd，Sm，その他），Ｙ，
Sc，Hfは炭化物をきわめて微細かつ均一に分散
させる効果があり、靭性，耐摩耗性の向上に効果
がある。ただし多量に添加すると逆に靭性が低下
するため各々0.001〜0.6％の範囲とした。 Si：0.03〜3.0％ Siは脱酸剤としても添加するが、固体基地を強
化して降伏点を高め、高温での表面酸化を阻止す
るとともに疲労限を向上させる。また多量に添加
すれば炭化物の微細化に効果がある。ただし、多量に添加すると熱伝導性の低下と靭
性の劣化が生じることによる工具寿命の低下をき
たすので、0.03〜3.0％の範囲とした。 Mn：0.05〜10％，Ni：0.01〜15.0％ Mn，Niはいづれも基地を強化して工具の耐摩
耗性，耐熱性，耐久性を向上させる元素である。
しかしながら多量に添加してもこれらの性能向上
は多くは望めないので、各々上記成分範囲内とし
た。Ｖ：0.1〜15.0％，Mo：0.05〜15.0％，Nb：0.1〜
15.0％，Ta：0.1〜10.0％Ｖ，Mo，Nb，Taはいづれも炭化物を形成し、
耐摩耗性の向上や強度の増加に大きく寄与する。
しかしながら多量に添加し過ぎると複炭化物が粗
大化して脆化するため、各々前記成分範囲とし
た。 Ti：0.01〜0.5％，Zr：0.01〜0.5％，Al：0.1〜
0.5％，Ｎ：0.02〜0.15％，Ｂ：0.005〜0.8％ Ti，Zr，Al，Ｎ，Ｂはいづれも靭性および強
度の向上に寄与する元素であり、Ti，Zr，Al，
Ｎは結晶粒を微細化させる効果がある。またＢは
焼入冷却過程においてオーステナイト結晶粒界へ
の初析炭化物の析出を抑制する。しかし多量に添
加するとTi，Zr，Al，Ｎは非金属介在物が多く
なり、Ｂはほう化物が多量に形成されて脆化する
ので、各々上記範囲内とした。次に本発明の特徴を実施例により説明する。実施例第１表は本発明合金と比較合金の供試材の化学
成分組成を示す。

【表】

【表】第１表に示す12種類の化学成分組成の合金を黒
鉛鋳型に鋳込んで５mm×80mmの曲げ試験用試料
と10mm×80mmの鋳造バイトを作成した。第２表は、各試料を鋳造まゝで静的曲げ試験を
おこなつて靭性を比較したものであり、本発明合
金は比較合金に比べて高靭性であることがわか
る。

【表】

【表】第３表は、各試料No.の鋳造バイトについて切削
性能試験をおこなつた結果である。なお切削性能試験では、被削材としてＨ_B145の
SUS27鋼（70mm）を切削速度60ｍ／min，切込
み１mm，送り1.08mmの条件で切削し、この時の切
削耐久時間を求めた。また切削に用いたバイトは鋳造まゝの状態であ
る。その結果、本発明合金はすぐれた切削性を有す
ることがわかる。なお、本実施例に用いたバイトは鋳造まゝであ
るが、さらに耐久性能向上を目的に熱処理をおこ
なう場合もある。

【表】

【表】以上に説明のとおり、本発明の鋳造工具用合金
は、REM，Ｙ，ScまたはHfの添加により炭化物
を著しく微細化し、工具用として要求される靭
性，耐摩耗性，切削耐久性等を向上せしめたもの
であり、切削工具，金型，ポンチ等の鋳造工具と
してはもとより、溶接肉盛用としてもすぐれた性
能を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１重量％で、Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：25.0〜35.0
％、Ｗ：10.0〜25.0％、Co：35.0〜65.0％、およ
びREM，Ｙ，Sc，Hfよりなる群から選ばれる１
種または２種以上を各々0.001〜0.6％含み、残部
Feおよび不可避的不純物からなる鋳造工具用合
金。２重量％で、Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：25.0〜35.0
％、Ｗ：10.0〜25.0％、Co：35.0〜65.0％、Si：
0.03〜3.0％、およびREM，Ｙ，Sc，Hfよりなる
群から選ばれる１種または２種以上を各々0.001
〜0.6％含み、残部Feおよび不可避的不純物から
なる鋳造工具用合金。３重量％で、Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：25.0〜35.0
％、Ｗ：10.0〜25.0％、Co：35.0〜65.0％、およ
びNi：0.01〜15.0％，Mn：0.05〜10％よりなる群
から選ばれる１種または２種を含み、さらに
REM，Ｙ，Sc，Hfよりなる群から選ばれる１種
または２種以上を各々0.001〜0.6％含み、残部Fe
および不可避的不純物からなる鋳造工具用合金。４重量％で、Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：25.0〜35.0
％、Ｗ：10.0〜25.0％、Co：35.0〜65.0％、およ
びMo：0.05〜15.0％，Ｖ：0.1〜15.0％，Nb：0.1
〜15.0％，Ta：0.1〜10.0％，Ti：0.01〜0.5％，
Zr：0.01〜0.5％，Al：0.1〜0.5％，Ｎ：0.02〜
0.15％，Ｂ：0.005〜0.8％よりなる群から選ばれ
る１種または２種以上を含み、さらにREM，
Ｙ，Sc，Hfよりなる群から選ばれる１種または
２種以上を各々0.001〜0.6％含み、残部Feおよび
不可避的不純物からなる鋳造工具用合金。５重量％で、Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：25.0〜35.0
％、Ｗ：10.0〜25.0％、Co：35.0〜65.0％、Si：
0.03〜3.0％、およびNi：0.01〜15.0％，Mn：
0.05〜10％よりなる群から選ばれる１種または２
種を含み、さらにREM，Ｙ，Sc，Hfよりなる群
から選ばれる１種または２種以上を各々0.001〜
0.6％含み、残部Feおよび不可避的不純物からな
る鋳造工具用合金。６重量％で、Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：25.0〜35.0
％、Ｗ：10.0〜25.0％、Co：35.0〜65.0％、Si：
0.03〜3.0％、およびMo：0.05〜15.0％，Ｖ：0.1
〜15.0％，Nb：0.1〜15.0％，Ta：0.1〜10.0％，
Ti：0.01〜0.5％，Zr：0.01〜0.5％，Al：0.1〜
0.5％，Ｎ：0.02〜0.15％，Ｂ：0.005〜0.8％より
なる群から選ばれる１種または２種以上を含み、
さらにREM，Ｙ，Sc，Hfよりなる群から選ばれ
る１種または２種以上を各々0.001〜0.6％含み、
残部Feおよび不可避的不純物からなる鋳造工具
用合金。７重量％で、Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：25.0〜35.0
％、Ｗ：10.0〜25.0％、Co：35.0〜65.0％、およ
びNi：0.01〜15.0％，Mn：0.05〜10％よりなる群
から選ばれる１種または２種を含み、さらに
Mo：0.05〜15.0％，Ｖ：0.1〜15.0％，Nb：0.1〜
15.0％，Ta：0.1〜10.0％，Ti：0.01〜0.5％，
Zr：0.01〜0.5％，Al：0.1〜0.5％，Ｎ：0.02〜
0.15％，Ｂ：0.005〜0.8％よりなる群から選ばれ
る１種または２種以上を含み、さらにREM，
Ｙ，Sc，Hfよりなる群から選ばれる１種または
２種以上を各々0.001〜0.6％含み、残部Feおよび
不可避的不純物からなる鋳造工具用合金。８重量％で、Ｃ：1.0〜4.0％、Cr：25.0〜35.0
％、Ｗ：10.0〜25.0％、Co：35.0〜65.0％、Si：
0.03〜3.0％、およびNi：0.01〜15.0％，Mn：
0.05〜10％よりなる群から選ばれる１種または２
種を含み、さらにMo：0.05〜15.0％，Ｖ：0.1〜
15.0％，Nb：0.1〜15.0％，Ta：0.1〜10.0％，
Ti：0.01〜0.5％，Zr：0.01〜0.5％，Al：0.1〜
0.5％，Ｎ：0.02〜0.15％，Ｂ：0.005〜0.8％より
なる群から選ばれる１種または２種以上を含み、
さらにREM，Ｙ，Sc，Hfよりなる群から選ばれ
る１種または２種以上を各々0.001〜0.6％含み、
残部Feおよび不可避的不純物からなる鋳造工具
用合金。