JPS62192574A - ドツトピン用窒化焼結高速度鋼の製造方法 - Google Patents

ドツトピン用窒化焼結高速度鋼の製造方法

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JPS62192574A
JPS62192574A JP3214086A JP3214086A JPS62192574A JP S62192574 A JPS62192574 A JP S62192574A JP 3214086 A JP3214086 A JP 3214086A JP 3214086 A JP3214086 A JP 3214086A JP S62192574 A JPS62192574 A JP S62192574A
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
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    • C23C8/26—Nitriding of ferrous surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/23—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material using print wires
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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】 [産業上の利用分野] 本発明はワードプロセッサーやパーソナルコンピュータ
ー等のオフィスオートメーション機器のワイヤドツトプ
リンター用印字ピン(以下ドツトピンという)に使用さ
れる焼結高速度鋼線材の製造方法に関し、詳細には耐摩
耗性及び疲労強度の優れた窒化焼結高速度鋼線材の製造
方法に関するものである。
[従来の技術] 最近のオフィスオートメーションの技術革新はめざまし
いものがあり、オフィスコンピューターやワードプロセ
ッサ等が急速に普及してきている。これらのオフィスオ
ートメーション機器に用いられるプリンターとしては、
インパクト方式のものが主流となっており、これはワイ
ヤドツトプリンターと呼ばれている。即ち該ワイヤドツ
トプリンターは、電磁石の作動によってアーマチュアが
駆動し、アーマチュアに付設されたドツトピンがインク
リボンや印字紙を挟んでプラテンをたたき、印字紙にド
ツトパターン(文字や図形)を印字するものである。
かかるワイヤドツトプリンターのドットピンは、長期に
亘り多数回プラテンをたたくところから、耐摩耗性及び
疲労強度に優れ、且つ曲げ強度の大きなものであること
が要求される。さらにドツトビンの打刻速度は印字速度
の上昇に伴ない増々高速化しつつあり、電磁石の作動に
対する応答速度を上げる為に比重の小さな材料で形成す
る必要がある。
ところで従来から提案されているドツトビン用材料とし
てはタングステン、超硬合金、溶解高速度鋼、焼結高速
度鋼等があり、これらの各特性は夫々下記第1表の通り
である。
′!J1表に示す様に超硬合金は耐摩耗性及び疲労強度
が優れているが、曲げ強度が弱く、又比重が大きい、こ
れに対し高速度鋼殊に焼結高速度鋼は曲げ強度に優れ、
比重も小さいが耐摩耗性及び疲労強度の点で超硬合金よ
り劣っている。
[発明が解決しようとする問題点] この様に従来のドツトビン用材料には要求特性を全て満
足するものがなく、やむをえず要求特性を比較的バラン
ス良く満足しているもの、即ち焼結高速度鋼に頼らざる
を得なかった。
本発明はこうした事情に着目してなされたものでありて
、超硬合金差みの耐摩耗性と疲労強度を有し、焼結高速
度鋼差みの曲げ強度及び比重を持つ材料殊に線材を提供
しようとするものである。
[問題点を解決する為の手段] しかして上記特性を満足する線材を与える本発明方法と
は、下記合金成分を含む焼結高速度鋼を冷間加工して線
材とし、これを900〜1200℃で窒化処理すること
によって窒素量を0.2%以上に富化する工程を含む点
に要旨が存在する。
Cr:3〜5% (Ii量%の意味、以下同じ)Mo=
1〜9% W :2〜10%(但しW +2Mo:16〜20零)
V  :3〜8% N  :0.1%以下 (イ旦し  Ceq−(1,1’11.o17 (W+
21AO)+0.22V)[作用] 前述した様に焼結高速度鋼は要求特性を比較的バランス
良く満足しており、焼結高速度鋼において不足する特性
即ち耐摩耗性及び疲労強度を超硬合金差みに高めること
ができれば上記目的を達成することができるはずである
0本発明は上記方針の下に種々研究を重ね完成するに至
ったものである。
即ち焼結高速度鋼において超硬合金差みの耐摩耗性及び
疲労強度を得さしめるには、超硬合金並みの硬さを得る
必要がある。
そこで硬さを上げる為に焼結高速度鋼の合金成分量を増
加させて見た。ところが硬度が高まり過ぎ、焼結した高
速度鋼ビレットを線材に冷間加工することが難しくなり
、たとえ焼なましを行なってもビレットは十分に軟化せ
ず、冷間加工が困難となることが分かった。即ち製品ド
ツトピンとしての最終硬さ、即ち焼入れ硬さを高める上
では、ある程度の高合金化は不可欠であるが、上記の様
に冷間加工性を阻害するものであると、線材形状を得る
ことができず、結局工業的実施には適さない。そこで本
発明ではある程度の高合金化をはかりつつ他方では焼な
まし硬さを低下させるという目的を揚げ焼結高速度鋼成
分中のC量を下げることとしている。もっともC量の抑
制は他の合金成分添加量との関係で制御しなければなら
ず、本発明では実験データに基づいて後記(1)式に示
される関係式を求め、(2)式に示す様なC量添加範囲
を定めている。こうして冷間加工性を阻害することなく
合金元素の添加量を増大させることに成功しているが、
これだけでは冷間加工後に焼入れを行なっても十分な硬
度を得ることができない。そこで本発明では冷間加工材
に窒化処理を施し、熱処理硬さを高めている。尚窒化処
理によって同時に耐焼付性も向上させることができる。
以下本発明の構成を順を追ってさらに詳述する。
まず始めに本発明に係る焼結高速度鋼の合金成分は下記
の通りに設計する必要がある。
(1)  Cr : 3〜5%、Mo:1〜9%1w:
2〜10%(但しW+2Mo : 16〜20% )、
V:3〜8% これらの金属は、複合炭化物(W、Mo。
Cr、VをMで代表したときMCやMG C等で表わさ
れる炭化物)を形成して硬さの向上に寄与するものであ
り、上記下限値に達しない場合は上記硬さが必ずしも十
分であるとは言えず、一方上限値を超えると靭性が低下
する。またW+2Mo :16〜20%と規定したのは
、W及びMOの含有量を評価する指標として一般にMo
十%Wの値が用いられている慣行に従い、該(Mo+5
4W)の2倍値を用いて検討したところ上記計算式によ
って与えられる答が16%未満では硬さ不足を生じ20
%を超えると加工性が悪くなることが分かフなからであ
る。尚Crの含有率を規定するに当たっては、上述の如
き要求硬さ及び靭性を考慮して定めたのであるが、Cr
は、殊に表面層における脱炭防止作用ひいては耐酸化作
用を発揮する金属であることに着目し、これらの作用を
も、Crの上記含有率を規定する指標として加えた。
(2) N : 0.1%以下 Nは下記(1)式に示される様にC量に対してモル比の
比重等価的影響を与える成分であるから、N量が多くな
ると、C量を相対的少なくする必要が生じ、炭化物形成
に寄与するC量が不足することになる。従ってN含有量
はできる限り抑える必要があり、不可避的に混入する量
(0,07%以下)も含めて少なくとも0.1%以下に
抑える必要がある。
(3) 0.4 <C<CeQ−二N −0,05[利
−(2)(但しCeq−0,19+0.017 (W+
2Mo)+0.22V[利・・・(1))後述の実施例
からも理解される様に、焼結高速度鋼の焼なまし硬さを
十分に下げる為には、ΔC= C+ −N −Ceq 
[%]で与えられる値を−0,05%以下にする必要が
ある。ここでCaqは(1)式に示される様に合金元素
であるW、Mo。
■の含有量に左右される値であり、炭化物の形成にあず
かるC量(係数項)と定数項の和で規定されている。即
ち焼結高速度鋼中に含まれるC量と等価N量の和からC
aqを差し引いた値ΔCが−0,05%以下となる様に
C含有量を抑制すれば焼なまし硬さを低下させることが
でき、冷間加工を支障なく行なうことができる。一方C
量が0.4%以下になると炭化物の成形が不十分となり
要求硬さが得られなくなる。
本発明においては上記の如く成分調整した焼結高速度鋼
を冷間加工してドツトピン径の線材とする。尚冷間加工
に供する焼結高速度鋼材料の製造は常法に従って行なえ
ばよい。例えばアトマイズ法等により上記成分組成を満
足する鋼粉を製造し、これをHIP等の手段により焼結
成型してビレットとする。こうして得た焼結高速度鋼材
を熱間加工等により線材とし、さらに焼なまし後冷間加
工を行なえばよい。尚本発明においては上述の如く鋼成
分を調整しているので焼なましによって十分に硬さを低
下させることができ、冷間加工を支障なく行なうことが
できる。
次いで冷間加工して得た線材を900〜1200℃の温
度下で窒化処理することによって線材に窒素を吸収させ
、窒素含有量を0.2%以上に富化する。
尚熱処理温度が900℃未満の場合には窒化速度が遅く
内部までの窒素の拡散が十分でなく、一方1200℃を
超えると炭化物の溶融あるいは結晶粒の粗大化による靭
性が低下する。こうして得た線材を高速度鋼製造の常法
に従って焼入れすると所望硬さのドツトピン用焼結高速
度鋼線材を得ることがで鮒る。さらに焼入れ後常法に従
って焼戻しすることにより靭性を付与することもできる
。
尚本発明においては窒化処理により処理後の窒素含有量
を0.2%以上に富化しているが、これによって耐焼付
性を高めるという副次的効果を得ることができ、ドツト
ピンの寿命をいっそう高めることができる。
[実施例] 実験1 第2表に示す合金組成からなる粉末鋼をガスアトマイズ
法で製造し、)IIP法によって成型し緻密なビレット
を得た。その後熱間加工により5.5 mm+線材に加
工し焼鈍した。このときの硬さは第1図に示す通りであ
った。
この結果からΔCを−0,05以下にすると焼なまし硬
さが著しく低下することが分かった。
次いで焼なまし線材を0.5mm *まで冷間伸線し、
その後N2雰囲気中で1000℃下窒化処理を施した。
伸線性及び窒化処理後の化学成分は第3表の通りである
。又窒化処理後焼入れしたときの硬さは第2図に示す通
りであった。
第   3   表 第3表に示す様に焼なまし硬さの低いAt。
A2.B1.B2は伸線性が良好であるが、ΔCの大き
い即ち焼なまし硬さの高いA3 、A4については伸線
がやや困難であり、B3.B4に至っては伸線が全く不
可能であった。また窒素処理によって窒素が添加されて
ΔCが高まると、第2図に示す様に窒化処理・焼入れ後
の硬さは高まっている。但し焼なまし硬さの低下が少な
いA3゜A4については窒化処理後の硬さの上昇が不十
分であり、Ai、A2.Bi、B2の様な満足し得る硬
さが得られなかった。さらに実施例のうちCoを添加し
たB1.B2については焼入れ性が更に向上し、Ai、
A2より高い熱処理硬さが得られた。
実験2 又窒化処理による窒素添加の程度が異なる4点の窒化焼
結高速度鋼MA、MB、MC,MD (下記第4表)に
ついて夫々ダイスを用いて冷間加工を行なった。このと
きの窒素含有量と摩擦係数の関係を調べたところ第3図
に示す結果が得られた。
第3図から明らかな様に窒素量が0,19%以上のもの
では摩擦係数が大幅に低下している。尚MBでは若干焼
付気味となることからより確実に焼付きを防止する為に
は窒素含有量を0.2%以上とする必要がある。
[発明の効果] 本発明は以上の様に構成されており、曲げ強度に優れ且
つ比重が比較的小さい焼結高速度鋼線材であって、超硬
合金差みの硬さを有する窒化焼結高速度鋼線材を与える
ことに成功した。これにより耐摩耗性及び疲労強度の優
れたワイヤドツトプリンター用ドツトピンを製造するこ
とが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図はΔCと焼なまし硬さの関係を示すグラフ、第2
図はΔCと窒化処理硬さの関係を示すグラフ、第3図は
窒素量と摩擦係数の関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 下記合金成分を含む焼結高速度鋼を冷間加工して線材と
    し、これを900〜1200℃で窒化処理することによ
    って窒素量を0.2%以上に富化する工程を含むことを
    特徴とするドットピン用窒化焼結高速度鋼の製造方法。 Cr:3〜5%(重量%の意味、以下同じ)Mo:1〜
    9% W:2〜10%(但しW+2Mo:16〜20%)V:
    3〜8% N:0.1%以下 0.4≦c<Ceq−(12/14)N−0.05(但
    しCeq=0.19+0.017(W+2Mo)+0.
    22V)
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0322991A1 (en) * 1987-01-09 1989-07-05 Oki Electric Industry Company, Limited Wire dot print head
CH682492A5 (de) * 1990-09-10 1993-09-30 Biennaform Walzprofil Ag Verfahren zur Herstellung von korrosionsfesten, hochfesten und zähen Stahlprofilen.
CN107502773A (zh) * 2017-08-23 2017-12-22 攀钢集团研究院有限公司 氮化硅钒微合金及其制备方法

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