JP2000063975A - Hot extrusion die for forming shape steel - Google Patents
Hot extrusion die for forming shape steelInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する分野】本発明は熱間押出により形鋼を成
形するための熱間押出ダイスに関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a hot extrusion die for forming a shaped steel by hot extrusion.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般的に熱間押出形鋼や鋼管は、１２０
０℃程度に昇温したビレットを、所定の形状をくり抜い
たダイスに押し込み、押し出すことによって成形され
る。ここで使用されるダイスの材料には、ダイス鋼（Ｓ
ＫＤ鋼など）やこれを母材として表面に金属材料を肉盛
したものが用いられている。代表的な材料にはＳＵＳ３
１６（Ｆｅ基）やステライト２１（Ｃｏ基合金）などが
ある。これらの肉盛材料は、肉盛材料の中では熱衝撃性
が比較的高く、肉盛および補修肉盛が容易であることが
特徴である。2. Description of the Related Art Generally, hot-extruded shaped steel and steel pipe are
The billet heated to about 0 ° C. is pressed into a die having a predetermined shape and then extruded. The die material used here is die steel (S
(KD steel, etc.) or a base material of which a metal material is built up on the surface is used. SUS3 is a typical material
16 (Fe-based) and stellite 21 (Co-based alloy). These overlay materials have a relatively high thermal shock resistance among the overlay materials, and are characterized in that they are easy to overlay and repair.
【０００３】しかしながら、ダイス表面の硬度が十分に
高くないため、鋼と強く接触する誘導部の表面は、熱間
押出中に磨耗や塑性流動を起こし、損傷・形状変化す
る。そのため、成形される形鋼の形状は、熱間押出初期
と最後で若干変化する。形鋼の寸法精度が厳しい場合
は、熱間押出によって成形できないことがある。また、
仮に押出１回分の寸法変化は許容できても、それ以降使
用できなくなることもある。更に形状、寸法によっては
数回使用できるものもあるが、高々数回の押出で使用で
きなくなるのが常である。However, since the hardness of the surface of the die is not sufficiently high, the surface of the induction portion that is in strong contact with steel undergoes wear and plastic flow during hot extrusion, and is damaged and changes its shape. Therefore, the shape of the shaped steel to be formed changes slightly at the beginning and the end of hot extrusion. If the dimensional accuracy of the shaped steel is severe, it may not be possible to form it by hot extrusion. Also,
Even if the dimensional change for one extrusion is acceptable, it may not be usable thereafter. Further, although some of them can be used several times depending on the shape and size, they are usually unusable after several extrusions.
【０００４】このような課題を解決するためには、ダイ
スの表面に更に硬度が高い材料を肉盛することが考えら
れる。例えば、ステライト６や１、トリバアロイ系（Ｃ
ｏ基合金）などがある。これらの材料は室温硬度はダイ
ス鋼やステライト２１よりもビッカース硬度で１００〜
４００高く、磨耗は受けにくい。しかしながら必ずしも
熱間押出には使えない。これは熱間押出中にダイス表面
の温度が１０００℃以上に上昇するのに対して、ダイス
表面の温度が７００℃程度から材料の硬度が急激に低下
し、８００℃以上の高温ではほとんど硬度がないからで
ある。これらの材料の高硬度機構は、ＣｒＭｏ合金相あ
るいは少量含まれるＷＣ炭化物によるもので、温度を上
げると母相の硬度劣化が著しいために硬度が劣化する。In order to solve such a problem, it is conceivable to build up a material having higher hardness on the surface of the die. For example, stellite 6 or 1, triba alloy (C
o-based alloy). The room temperature hardness of these materials is 100 to 100 in Vickers hardness than die steel and stellite 21.
400 high, less susceptible to wear. However, it cannot always be used for hot extrusion. This is because the temperature of the die surface rises to 1000 ° C. or higher during hot extrusion, whereas the hardness of the material sharply decreases from a die surface temperature of about 700 ° C. Because there is no. The high hardness mechanism of these materials is due to the CrMo alloy phase or the WC carbide contained in a small amount. When the temperature is raised, the hardness of the matrix phase is significantly deteriorated, so that the hardness is deteriorated.
【０００５】そこで、上記のＣｏ基合金にＣｒ3 Ｃ2 、
ＮｂＣ、ＴｉＣ、ＷＣ、ＳｉＣなどの炭化物を混合した
サーメット材料が開発されている。これらの材料は室温
硬度は高く、炭化物の含有量によっては１０００℃の高
温でもビッカース硬度３００以上を有するものもある。
従来サーメット材料を熱間押出用のダイスに用いると、
高硬度であるがために磨耗量は減少するけれども、押出
中に肉盛材料にクラックが発生し、被膜が剥離して使用
できないという難点があった。Therefore, the above Co-based alloy is added to Cr 3 C 2 ,
Cermet materials in which carbides such as NbC, TiC, WC, and SiC are mixed have been developed. These materials have a high room temperature hardness, and depending on the content of carbides, some materials have a Vickers hardness of 300 or more even at a high temperature of 1000 ° C.
When the conventional cermet material is used for a die for hot extrusion,
Although the amount of wear is reduced due to the high hardness, there is a problem that the overlay material is cracked during extrusion and the coating film is peeled off and cannot be used.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、形鋼成形用
の熱間押出ダイスの肉盛材料として用いても剥離せず、
かつ耐久性に優れた新規なサーメット材料を提供して、
ダイスの長寿命化を図るると共に、従来熱間押出成形が
不可能であった複雑な形状の形鋼および寸法精度の高い
形状の形鋼を成形することができる形鋼成形用熱間押出
ダイスを提供することを目的とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention does not peel off even when used as a build-up material for hot extrusion dies for forming shaped steel,
And provide a new durable cermet material,
A hot extrusion die for shaping steel that can extend the life of the die and form shaped steel with a complicated shape and shape with high dimensional accuracy, which was previously impossible with hot extrusion. The purpose is to provide.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは超合金系材
料の中で、高温強度、熱衝撃性に優れているのはＮｉ基
あるいはＮｉＣｒ基であること、炭化物セラミックスの
中で先のＮｉ基あるいはＮｉＣｒ基と接合性がよいのは
Ｃｒ3 Ｃ2 であること、また、高温での安定性にＮｂＣ
が優れていることに着眼し、これらの材料を肉盛材料と
して組み合わせるともに、熱間押出ダイスの使用環境
（負荷環境）や肉盛時の組織の微細化を図るための施工
上に付随する問題点解決すべく本発明に至った。Among the superalloy-based materials, the present inventors have found that Ni-based or NiCr-based are superior in high temperature strength and thermal shock resistance. It is Cr 3 C 2 that has good bondability with Ni-based or NiCr-based, and NbC has high stability at high temperature.
In addition to combining these materials as a build-up material, the problems associated with the working environment (load environment) of the hot extrusion die and the miniaturization of the structure during build-up The present invention has been accomplished to solve the problems.
【０００８】本発明の要旨とするところは下記のとおり
である。
（１）ダイス誘導部の表面に、サーメット材料を厚み４
〜１５ｍｍに肉盛したことを特徴とする形鋼成形用熱間
押出ダイス。
（２）前記サーメット材料が、Ｎｉ基あるいはＮｉＣｒ
基の合金をマトリックスとし、これにＣｒ3 Ｃ2 、Ｎｂ
Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＳｉＣなどの炭化物系セラミックス
の１種もしくは２種以上の混合物が分散したものであ
り、セラミックスの含有量がサーメット材料全体の１０
〜３０重量％であることを特徴とする前項１記載の形鋼
成形用熱間押出ダイス。The gist of the present invention is as follows. (1) Cermet material with a thickness of 4 on the surface of the die induction part
A hot-extrusion die for forming shaped steel, characterized by being overlaid to ~ 15 mm. (2) The cermet material is Ni-based or NiCr
The base alloy is used as a matrix, on which Cr 3 C 2 , Nb is added.
One or a mixture of two or more kinds of carbide ceramics such as C, WC, TiC, and SiC is dispersed, and the content of the ceramics is 10% of the whole cermet material.
The hot extrusion die for forming shaped steel according to the above item 1, characterized in that the content is from 30 to 30% by weight.
【０００９】（３）１パスあたりの厚みを１ｍｍ以下で
肉盛したことを特徴とする前項１または２記載の形鋼成
形用熱間押出ダイス。(3) The hot extrusion die for forming a shaped steel according to the above 1 or 2, wherein the thickness per pass is 1 mm or less.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】熱間押出ではダイスは加熱され
る。具体的には塑性流動や磨耗が発生する部位の温度は
表面から１ｍｍ以内で１０００℃以上、４ｍｍ以内で７
００℃以上である。このような高温使用環境下でダイス
は磨耗（機械的な負荷）を受ける。従って、母材のＳＫ
Ｄ鋼が硬度を有しなくなる範囲は少なくとも肉盛を施す
必要がある。即ち、ＳＫＤの硬度がほとんど０になる温
度が７００℃であり、７００℃以上になるのがダイス表
面から４ｍｍ以上であることから肉盛の厚みは４ｍｍ以
上必要である。一方、肉盛厚みの上限としては、熱押時
の熱衝撃によるクラック発生を抑制し、肉盛層を剥離に
至らしめないために１５ｍｍ以下にする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In hot extrusion, a die is heated. Specifically, the temperature of the part where plastic flow or wear occurs is 1000 ° C or more within 1 mm from the surface and 7 below 4 mm.
The temperature is 00 ° C or higher. In such a high temperature use environment, the die is subject to wear (mechanical load). Therefore, the base material SK
It is necessary to build up at least the area where D steel has no hardness. That is, the temperature at which the hardness of SKD becomes almost 0 is 700 ° C., and the temperature of 700 ° C. or higher is 4 mm or more from the surface of the die. Therefore, the buildup thickness needs to be 4 mm or more. On the other hand, the upper limit of the buildup thickness is 15 mm or less in order to prevent cracking due to thermal shock during hot pressing and to prevent the buildup layer from being peeled off.
【００１１】肉盛材料としては７００℃以上でも硬度を
ある程度（ＳＫＤ鋼や超合金材料）よりも高くするため
に金属とセラミックスの混合体であるサーメットにす
る。サーメットの金属成分としては、高温強度、熱衝撃
性に優れるという観点からＮｉ基あるいはＮｉＣｒ基と
する。セラミックスとしては炭化物、酸化物、窒化物、
ほう化物などがあるが、その中で金属との接合性が良い
ことから炭化物セラミックスが好ましい。特にこの中で
先のＮｉ基あるいはＮｉＣｒ基と接合性がよいのはＣｒ
3 Ｃ2 であること、また、高温での安定性にＮｂＣが優
れていることから、これらの材料を用いることが最も望
ましい。A cermet, which is a mixture of metal and ceramics, is used as a build-up material so as to have a hardness higher than a certain degree (SKD steel or superalloy material) even at 700 ° C. or higher. The metal component of the cermet is Ni-based or NiCr-based from the viewpoint of high temperature strength and thermal shock resistance. Ceramics include carbides, oxides, nitrides,
There are borides and the like, but among them, carbide ceramics are preferable because of their good bondability with metals. In particular, it is Cr that has good bondability with the above Ni-based or NiCr-based
It is most desirable to use these materials because they are 3 C 2 and NbC is excellent in stability at high temperature.
【００１２】成分比率としては高温硬度を確保するため
にセラミックス含有量は、サーメット材料全体の１０重
量％以上に、一方、耐熱衝撃性をある程度確保するため
に３０重量％以下にする必要がある。また、一般的な肉
盛では１パスあたりの肉盛厚みは３ｍｍ程度であるが、
これでは組織が大きくなりすぎて肉盛層の強度、靱性値
が高くない。この値を向上させるための組織の微細化法
として１パスあたりの肉盛厚みは１ｍｍ以下にする。As a component ratio, the ceramics content must be 10% by weight or more of the whole cermet material in order to secure high temperature hardness, and 30% by weight or less in order to secure thermal shock resistance to some extent. Also, in a general overlay, the overlay thickness per pass is about 3 mm,
In this case, the structure becomes too large and the strength and toughness of the overlay are not high. As a microstructure refinement method for improving this value, the build-up thickness per pass is set to 1 mm or less.
【００１３】また、肉盛後の冷却過程での肉盛層のクラ
ック発生や母材であるＳＫＤ鋼の硬度調整のために、必
要に応じて、予備加熱あるいは後熱処理をすることは本
発明を逸脱するものではないことはいうまでもない。Further, in order to generate cracks in the overlay layer in the cooling process after overlaying and adjust the hardness of the SKD steel as the base material, preheating or post-heat treatment may be carried out according to the present invention. It goes without saying that there is no deviation.
【００１４】[0014]
【実施例】（実施例１）各種材料をＳＫＤダイス表面に
肉盛をして熱押を行った結果を表１に示す。従来肉盛材
料に比べて本発明品の熱衝撃特性、剥離性が向上してい
ることが判る。EXAMPLES Example 1 Table 1 shows the results of overlaying various materials on the surface of an SKD die and hot pressing. It can be seen that the product of the present invention has improved thermal shock characteristics and peelability as compared with the conventional overlay material.
【００１５】[0015]
【表１】 [Table 1]
【００１６】（実施例２）ＮｉＣｒ／Ｃｒ3 Ｃ2 ／Ｎｂ
ＣをＳＫＤダイス表面に厚みを変えて肉盛をしたダイス
の熱押試験結果を表２に示す。厚みが４ｍｍ未満では耐
磨耗性に問題があり、１５ｍｍ超では耐熱衝撃・耐剥離
性に問題があることが判る。(Example 2) NiCr / Cr 3 C 2 / Nb
Table 2 shows the results of the hot pressing test of a die in which C was built up by changing the thickness on the surface of the SKD die. It can be seen that when the thickness is less than 4 mm, there is a problem in abrasion resistance, and when it exceeds 15 mm, there is a problem in thermal shock resistance and peeling resistance.
【００１７】[0017]
【表２】 [Table 2]
【００１８】（実施例３）ＮｉＣｒ／Ｃｒ3 Ｃ2 ／Ｎｂ
ＣのＣｒ3 Ｃ2 ＋ＮｂＣの組成を変えて、ＳＫＤダイス
表面に肉盛を行い、熱押試験を行った結果を表３に示
す。Ｃｒ3 Ｃ2 ＋ＮｂＣの含有量が１０〜３０重量％の
範囲で優れた肉盛が得られる。(Example 3) NiCr / Cr 3 C 2 / Nb
Table 3 shows the results of a hot pressing test in which the composition of C 3 Cr 2 C 2 + NbC was changed and the surface of the SKD die was built up. Overlaying the content of Cr 3 C 2 + NbC is excellent in the range of 10 to 30% by weight.
【００１９】[0019]
【表３】 [Table 3]
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明によれば、ダイス寿命が３倍以上
で、かつ従来熱間押出が不可能であった複雑形状の形鋼
および寸法精度の高い形鋼の押出が可能となる熱間押出
ダイスを提供することができる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, a hot working die having a die life of three times or more and capable of extruding a shaped steel having a complicated shape and a shaped steel with high dimensional accuracy, which has been impossible to hot extrude conventionally. An extrusion die can be provided.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 光弘 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内 (72)発明者 高橋 常利 光市島田625−２ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Mitsuhiro Matsumoto 3434 Shimada, Hikari-shi, Nippon Steel Works Inside the Shoko Ironworks (72) Inventor Tsunetoshi Takahashi 625-2 Shimada, Hikariichi
Claims (3)
を厚み４〜１５ｍｍに肉盛したことを特徴とする形鋼成
形用熱間押出ダイス。1. A hot extrusion die for forming a shaped steel, characterized in that a cermet material having a thickness of 4 to 15 mm is built up on the surface of a die induction part.
ＮｉＣｒ基の合金をマトリックスとし、これにＣｒ3 Ｃ
2 、ＮｂＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＳｉＣなどの炭化物系セラ
ミックスの１種もしくは２種以上の混合物が分散したも
のであり、セラミックスの含有量がサーメット材料全体
の１０〜３０重量％であることを特徴とする請求項１記
載の形鋼成形用熱間押出ダイス。2. The cermet material comprises a Ni-based or NiCr-based alloy as a matrix, on which Cr 3 C is added.
2 , one or a mixture of two or more kinds of carbide ceramics such as NbC, WC, TiC, and SiC are dispersed, and the content of the ceramics is 10 to 30% by weight of the whole cermet material. The hot extrusion die for forming a shaped steel according to claim 1.
したことを特徴とする請求項１または２記載の形鋼成形
用熱間押出ダイス。3. The hot extrusion die for forming a shaped steel according to claim 1, wherein the thickness per pass is 1 mm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10227025A JP2000063975A (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Hot extrusion die for forming shape steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10227025A JP2000063975A (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Hot extrusion die for forming shape steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000063975A true JP2000063975A (en) | 2000-02-29 |
Family
ID=16854345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10227025A Withdrawn JP2000063975A (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Hot extrusion die for forming shape steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000063975A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007224640A (en) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Uemura Giken Kogyo Kk | Joint structure of building steel pipe |
| CN108359983A (en) * | 2018-05-22 | 2018-08-03 | 苏州热工研究院有限公司 | A kind of centrifugal pump impeller choma surface abrasion resistance sealing coating and preparation method thereof |
-
1998
- 1998-08-11 JP JP10227025A patent/JP2000063975A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007224640A (en) * | 2006-02-24 | 2007-09-06 | Uemura Giken Kogyo Kk | Joint structure of building steel pipe |
| JP4675798B2 (en) * | 2006-02-24 | 2011-04-27 | 植村技研工業株式会社 | Steel pipe joint structure for construction |
| CN108359983A (en) * | 2018-05-22 | 2018-08-03 | 苏州热工研究院有限公司 | A kind of centrifugal pump impeller choma surface abrasion resistance sealing coating and preparation method thereof |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20051101 |