JP2000144333A - 溶解法による高硬度高速度工具鋼 - Google Patents
溶解法による高硬度高速度工具鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 溶解法にて製造される工具用材料として、Ｃ
ｏ無添加でも６８ＨＲＣ以上の高硬度が得られ、かつ実
用上必要な靭性をも維持する高速度工具鋼を提供する。 【解決手段】 重量％にて、Ｃ：１．０５〜２．００
％、Ｓｉ：０．３〜２．０%、Ｍｎ≦２．０％、Ｃｒ：
３．０〜５．０％、Ｗ、Ｍｏの１種以上を（Ｗ＋２Ｍ
ｏ）：１９．０〜２５．０％、Ｖ：１．５〜５．０％、
残部実質的にＦｅからなり、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×
Ｓｉ：０．４〜１．０を満たし、焼入れ焼戻し硬さが６
８ＨＲＣ以上となる溶解法による高速度工具鋼である。
好ましくは、Ｃ：１．０５〜１．４０％、あるいは、Ｓ
ｉ：０．３〜１．０％、あるいは、Ｖ：１．５〜２．５
％、あるいは、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）：０．７〜１．
０とし、焼入れ焼戻した時の断面組織中に確認される炭
化物のうち、円相当直径で1μｍ以上の炭化物が、断面
の１４〜２０（面積％）を占めることが望ましい。
ｏ無添加でも６８ＨＲＣ以上の高硬度が得られ、かつ実
用上必要な靭性をも維持する高速度工具鋼を提供する。 【解決手段】 重量％にて、Ｃ：１．０５〜２．００
％、Ｓｉ：０．３〜２．０%、Ｍｎ≦２．０％、Ｃｒ：
３．０〜５．０％、Ｗ、Ｍｏの１種以上を（Ｗ＋２Ｍ
ｏ）：１９．０〜２５．０％、Ｖ：１．５〜５．０％、
残部実質的にＦｅからなり、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×
Ｓｉ：０．４〜１．０を満たし、焼入れ焼戻し硬さが６
８ＨＲＣ以上となる溶解法による高速度工具鋼である。
好ましくは、Ｃ：１．０５〜１．４０％、あるいは、Ｓ
ｉ：０．３〜１．０％、あるいは、Ｖ：１．５〜２．５
％、あるいは、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）：０．７〜１．
０とし、焼入れ焼戻した時の断面組織中に確認される炭
化物のうち、円相当直径で1μｍ以上の炭化物が、断面
の１４〜２０（面積％）を占めることが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンドミル、タッ
プに代表される切削工具として使用される溶解法による
高硬度の高速度工具鋼に関する。
プに代表される切削工具として使用される溶解法による
高硬度の高速度工具鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンドミル、タップに代表される切削工
具の材料のひとつとして、高速度工具鋼が用いられてい
る。高速度工具鋼は製造方法の観点からは溶解法と粉末
法に分類され、化学組成の観点からは主要元素である
Ｗ、Ｍｏの添加量及び両元素の添加割合によりＷ系、Ｍ
ｏ系に主として分類される。また高速度工具鋼を構成す
る主要元素のひとつにＣｏがあるが、ＪＩＳ ＳＫＨ５
１に代表されるようなＣｏ無添加材、及びＳＫＨ５９の
ようにＣｏを含むものがある。
具の材料のひとつとして、高速度工具鋼が用いられてい
る。高速度工具鋼は製造方法の観点からは溶解法と粉末
法に分類され、化学組成の観点からは主要元素である
Ｗ、Ｍｏの添加量及び両元素の添加割合によりＷ系、Ｍ
ｏ系に主として分類される。また高速度工具鋼を構成す
る主要元素のひとつにＣｏがあるが、ＪＩＳ ＳＫＨ５
１に代表されるようなＣｏ無添加材、及びＳＫＨ５９の
ようにＣｏを含むものがある。
【０００３】近年の加工技術の高度化、加工工数の合理
化に伴って、高硬度といった難削材には、高精度の切
削、仕上が求められており、これらに用いられる工具の
寿命向上の要求が高まっている。工具の寿命向上につい
ては、工具材料の耐摩耗性の更なる向上が求められてお
り、材料に含まれる硬質の炭化物量を増加させたり、材
料の基地の硬さを高めることで工具材料の硬度を上げる
ことが重要な項目となる。なお、炭化物量を増やすこと
は、炭化物自体の高硬度によりアブレッシブ摩耗の抑制
などによる耐摩耗性向上の効果もある。
化に伴って、高硬度といった難削材には、高精度の切
削、仕上が求められており、これらに用いられる工具の
寿命向上の要求が高まっている。工具の寿命向上につい
ては、工具材料の耐摩耗性の更なる向上が求められてお
り、材料に含まれる硬質の炭化物量を増加させたり、材
料の基地の硬さを高めることで工具材料の硬度を上げる
ことが重要な項目となる。なお、炭化物量を増やすこと
は、炭化物自体の高硬度によりアブレッシブ摩耗の抑制
などによる耐摩耗性向上の効果もある。
【０００４】高速度工具鋼においては、高硬度化を行な
う上で、材料の基地の硬さを高めるために基地に固溶す
るＣ量を高めたり、残留オーステナイトの分解を促進さ
せるなどのことが行なわれる。また炭化物量を増加させ
るために、炭化物を形成させる元素であるＣ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｖの添加量を増やしたりすることがなされている。
しかしながら、これらの手段による高合金化を単に進め
ると、靭性の低下を招き、高硬度は得られても工具とし
て使用する場合の折損、破壊の問題が生じる。
う上で、材料の基地の硬さを高めるために基地に固溶す
るＣ量を高めたり、残留オーステナイトの分解を促進さ
せるなどのことが行なわれる。また炭化物量を増加させ
るために、炭化物を形成させる元素であるＣ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｖの添加量を増やしたりすることがなされている。
しかしながら、これらの手段による高合金化を単に進め
ると、靭性の低下を招き、高硬度は得られても工具とし
て使用する場合の折損、破壊の問題が生じる。
【０００５】そこで、工具材料として靭性面をも考慮す
ると、ＪＩＳ ＳＫＨ５１に代表されるようなＣｏを含
まない鋼種では実用上、６８ＨＲＣ以上の硬さを得るこ
とは困難であるのが現状である。一方、高速度工具鋼に
おいて硬さを高める目的でＣｏを添加したＳＫＨ５９や
特公昭４７−３１４８５号等においては、実用的に必要
な靭性を保てる程度のＷ、Ｍｏ、Ｖ等の添加量にて、６
８ＨＲＣ以上の硬度を得ることができる。しかし、７０
ＨＲＣ以上の高硬度を得る場合は、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ等の添
加による高合金化は避けられず、その場合は靭性の低下
を抑制するために、粉末法が用いられる。
ると、ＪＩＳ ＳＫＨ５１に代表されるようなＣｏを含
まない鋼種では実用上、６８ＨＲＣ以上の硬さを得るこ
とは困難であるのが現状である。一方、高速度工具鋼に
おいて硬さを高める目的でＣｏを添加したＳＫＨ５９や
特公昭４７−３１４８５号等においては、実用的に必要
な靭性を保てる程度のＷ、Ｍｏ、Ｖ等の添加量にて、６
８ＨＲＣ以上の硬度を得ることができる。しかし、７０
ＨＲＣ以上の高硬度を得る場合は、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ等の添
加による高合金化は避けられず、その場合は靭性の低下
を抑制するために、粉末法が用いられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粉末法
による高硬度工具材料の製造は、コスト面及び製造工程
が複雑となる観点から溶解法によるものに比べ不利であ
る。また、溶解法による高硬度工具材料の製造の場合
は、希少・高価なＣｏの添加を必要とし、コスト面で不
利となる。また、Ｃｏを添加した場合は、高硬度を得る
にあたって、Ｃｏ無添加の材料に比べ焼戻し回数を増や
す必要があり、製造工数面においても不利となる。
による高硬度工具材料の製造は、コスト面及び製造工程
が複雑となる観点から溶解法によるものに比べ不利であ
る。また、溶解法による高硬度工具材料の製造の場合
は、希少・高価なＣｏの添加を必要とし、コスト面で不
利となる。また、Ｃｏを添加した場合は、高硬度を得る
にあたって、Ｃｏ無添加の材料に比べ焼戻し回数を増や
す必要があり、製造工数面においても不利となる。
【０００７】溶解法によるＣｏ無添加の高速度工具鋼の
場合、その高硬度に係るものとしては、例えばＤＥＷ−
Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ １２． Ｂ
ａｎｄ １９７２ Ｈｅｆｔ ３ Ｓ．２１３の開示が
あり、これは、Ｗ量とＭｏ量に対するＭｏの割合が高い
もの、いわゆる高Ｍｏ系の高速度工具鋼において、その
Ｓｉ添加の影響を述べたものである。つまり、高Ｍｏ系
の高速度工具鋼では、凝固時にＭ２Ｃ型の共晶炭化物が
形成され、Ｍ２Ｃ型の炭化物量が多いと、焼入れ焼戻し
時において板状のＭ２Ｃ型の炭化物が残存することとな
る。しかし、Ｓｉ添加量を高めると、共晶Ｍ２Ｃ型炭化
物がＭ６Ｃ型炭化物とＭＣ型炭化物へと分解する反応が
促進され、その結果、凝固時の炭化物が微細になり、炭
化物量が増加する。また、Ｓｉの添加により残留オース
テナイトの分解も促進され、これらの作用によって硬度
の上昇がなされるというものである。
場合、その高硬度に係るものとしては、例えばＤＥＷ−
Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｂｅｒｉｃｈｔｅ １２． Ｂ
ａｎｄ １９７２ Ｈｅｆｔ ３ Ｓ．２１３の開示が
あり、これは、Ｗ量とＭｏ量に対するＭｏの割合が高い
もの、いわゆる高Ｍｏ系の高速度工具鋼において、その
Ｓｉ添加の影響を述べたものである。つまり、高Ｍｏ系
の高速度工具鋼では、凝固時にＭ２Ｃ型の共晶炭化物が
形成され、Ｍ２Ｃ型の炭化物量が多いと、焼入れ焼戻し
時において板状のＭ２Ｃ型の炭化物が残存することとな
る。しかし、Ｓｉ添加量を高めると、共晶Ｍ２Ｃ型炭化
物がＭ６Ｃ型炭化物とＭＣ型炭化物へと分解する反応が
促進され、その結果、凝固時の炭化物が微細になり、炭
化物量が増加する。また、Ｓｉの添加により残留オース
テナイトの分解も促進され、これらの作用によって硬度
の上昇がなされるというものである。
【０００８】しかしながら、単にＳｉ添加量を増加させ
たのみでは、十分な高硬度化及び諸特性が得られず、焼
入れ焼戻し時に６８ＨＲＣ以上の硬さを得るには、上記
の手段をしても不十分である。そこで、本発明は、溶解
法にて製造される工具用材料として、Ｃｏ無添加でも６
８ＨＲＣ以上の高硬度が得られ、かつ実用上必要な靭性
をも維持する高速度工具鋼を提供することを目的とし、
これによって、低合金でも高硬度の耐摩耗性に優れる工
具用材料の提供を可能とするものである。
たのみでは、十分な高硬度化及び諸特性が得られず、焼
入れ焼戻し時に６８ＨＲＣ以上の硬さを得るには、上記
の手段をしても不十分である。そこで、本発明は、溶解
法にて製造される工具用材料として、Ｃｏ無添加でも６
８ＨＲＣ以上の高硬度が得られ、かつ実用上必要な靭性
をも維持する高速度工具鋼を提供することを目的とし、
これによって、低合金でも高硬度の耐摩耗性に優れる工
具用材料の提供を可能とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を解決すべく、高速度工具鋼の焼入れ焼戻し硬さやそ
の他諸特性に及ぼす構成元素種およびその含有量、更に
は、その組織形態の影響について検討を行なった。その
結果、Ｃｏ無添加でも６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼戻し硬
さが得られ、かつ実用上必要な靭性を維持する成分バラ
ンスを見いだし、本発明に至った。
題を解決すべく、高速度工具鋼の焼入れ焼戻し硬さやそ
の他諸特性に及ぼす構成元素種およびその含有量、更に
は、その組織形態の影響について検討を行なった。その
結果、Ｃｏ無添加でも６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼戻し硬
さが得られ、かつ実用上必要な靭性を維持する成分バラ
ンスを見いだし、本発明に至った。
【００１０】すなわち、本発明は、重量％にて、Ｃ：
１．０５〜２．００％、Ｓｉ：０．３〜２．０%、Ｍｎ
≦２．０％、Ｃｒ：３．０〜５．０％、Ｗ、Ｍｏの１種
以上を（Ｗ＋２Ｍｏ）：１９．０〜２５．０％、Ｖ：
１．５〜５．０％、残部実質的にＦｅからなり、２Ｍｏ
／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ：０．４〜１．０を満たし、焼
入れ焼戻し硬さが６８ＨＲＣ以上となる溶解法による高
硬度高速度工具鋼であり、好ましくは、Ｃ：１．０５〜
１．４０％、あるいは、Ｓｉ：０．３〜１．０％、ある
いは、Ｖ：１．５〜２．５％を満たすものである。
１．０５〜２．００％、Ｓｉ：０．３〜２．０%、Ｍｎ
≦２．０％、Ｃｒ：３．０〜５．０％、Ｗ、Ｍｏの１種
以上を（Ｗ＋２Ｍｏ）：１９．０〜２５．０％、Ｖ：
１．５〜５．０％、残部実質的にＦｅからなり、２Ｍｏ
／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ：０．４〜１．０を満たし、焼
入れ焼戻し硬さが６８ＨＲＣ以上となる溶解法による高
硬度高速度工具鋼であり、好ましくは、Ｃ：１．０５〜
１．４０％、あるいは、Ｓｉ：０．３〜１．０％、ある
いは、Ｖ：１．５〜２．５％を満たすものである。
【００１１】また、本発明の高硬度化には、ＷとＭｏに
対するＭｏの割合を高くすることが有効である。すなわ
ち、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）：０．７〜１．０を満たす
ものであることが望ましい。さらに、本発明の高硬度化
には、焼入れ焼戻した際の炭化物量を調節することが有
効である。すなわち、焼入れ焼戻した時の断面組織中に
確認される炭化物のうち、円相当直径で１μｍ以上の炭
化物が、断面の１４〜２０（面積％）を占めるものであ
ることが望ましい。
対するＭｏの割合を高くすることが有効である。すなわ
ち、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）：０．７〜１．０を満たす
ものであることが望ましい。さらに、本発明の高硬度化
には、焼入れ焼戻した際の炭化物量を調節することが有
効である。すなわち、焼入れ焼戻した時の断面組織中に
確認される炭化物のうち、円相当直径で１μｍ以上の炭
化物が、断面の１４〜２０（面積％）を占めるものであ
ることが望ましい。
【００１２】なお、本発明の高速度工具鋼は、Ｃｏを添
加せずとも十分な靭性を維持した上で硬度の向上が可能
であるところに特徴を有するが、Ｃｏの含有にて本発明
の作用・効果が損なわれるというものでもない。但し、
この場合、本発明においては、例えば重量％にて１．０
％未満、更には、０．５％以下のＣｏを含有するような
高速度工具鋼を対象とすることが、本発明の効果をより
有効に利用できるものとして好ましい。
加せずとも十分な靭性を維持した上で硬度の向上が可能
であるところに特徴を有するが、Ｃｏの含有にて本発明
の作用・効果が損なわれるというものでもない。但し、
この場合、本発明においては、例えば重量％にて１．０
％未満、更には、０．５％以下のＣｏを含有するような
高速度工具鋼を対象とすることが、本発明の効果をより
有効に利用できるものとして好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の特徴は、成分バランス、
特にＭｏ、Ｗ、Ｓｉのバランスにある。以下に、本発明
での成分の限定理由について述べる。Ｃは、Ｃｒ、Ｗ、
Ｍｏ、Ｖなどの炭化物形成元素と結合して炭化物を形成
し、一部は基地中に固溶することで、工具の高硬度及び
耐摩耗性、耐熱性、耐焼付性に寄与する。Ｃが少な過ぎ
ると工具に必要な硬度及び耐摩耗性が得られず、多過ぎ
ると巨大な炭化物が形成され靭性が低下するので、Ｃ
は、１．０５〜２．００％とする。この範囲においても
目的の特性が得られるが、本発明の効果を特に引き出す
に好ましくは、１．０５〜１．４０％である。
特にＭｏ、Ｗ、Ｓｉのバランスにある。以下に、本発明
での成分の限定理由について述べる。Ｃは、Ｃｒ、Ｗ、
Ｍｏ、Ｖなどの炭化物形成元素と結合して炭化物を形成
し、一部は基地中に固溶することで、工具の高硬度及び
耐摩耗性、耐熱性、耐焼付性に寄与する。Ｃが少な過ぎ
ると工具に必要な硬度及び耐摩耗性が得られず、多過ぎ
ると巨大な炭化物が形成され靭性が低下するので、Ｃ
は、１．０５〜２．００％とする。この範囲においても
目的の特性が得られるが、本発明の効果を特に引き出す
に好ましくは、１．０５〜１．４０％である。
【００１４】Ｓｉは、本発明の効果を得る上で重要な元
素である。その重要な効果については、後述の２Ｍｏ／
（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉの限定理由の項目で述べるが、他
にＳｉは、溶製過程における脱酸剤として含有するもの
でもある。そのため、Ｓｉは０．３％以上の含有を必要
とするが、多過ぎると偏析による靭性の低下を招くので
２．０％以下とする。本発明の特徴を特に引き出すに好
ましくは、０．３〜１．０％の範囲である。Ｍｎは、溶
製過程における脱酸及び脱硫を目的として含有させても
よいが、多過ぎると靭性の添加を招くので２．０％以下
とする。
素である。その重要な効果については、後述の２Ｍｏ／
（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉの限定理由の項目で述べるが、他
にＳｉは、溶製過程における脱酸剤として含有するもの
でもある。そのため、Ｓｉは０．３％以上の含有を必要
とするが、多過ぎると偏析による靭性の低下を招くので
２．０％以下とする。本発明の特徴を特に引き出すに好
ましくは、０．３〜１．０％の範囲である。Ｍｎは、溶
製過程における脱酸及び脱硫を目的として含有させても
よいが、多過ぎると靭性の添加を招くので２．０％以下
とする。
【００１５】Ｃｒは、焼入性、耐摩耗性、耐酸化性を得
るため、その含有量を３．０％以上とする。しかしなが
ら、多過ぎると高温強度、焼戻し軟化抵抗を低下させ、
また靭性も下げるので５．０％以下とする。Ｗ及びＭｏ
は、本発明の効果を得る上で重要な元素である。Ｗ及び
ＭｏはＣと結合して特殊炭化物を形成し、一部基地中に
も固溶することで、高硬度化及び耐摩耗性、耐焼付性の
向上に寄与する。また、焼戻しによる二次硬化作用を大
きくし、高温強度に寄与する。以上の効果を得るため
に、Ｗ、Ｍｏの含有量は、その１種以上を（Ｗ＋２Ｍ
ｏ）で１９．０％以上とする。しかしながら、多過ぎる
と靭性、熱間加工性を損なうので（Ｗ＋２Ｍｏ）で２
５．０％以下とする。
るため、その含有量を３．０％以上とする。しかしなが
ら、多過ぎると高温強度、焼戻し軟化抵抗を低下させ、
また靭性も下げるので５．０％以下とする。Ｗ及びＭｏ
は、本発明の効果を得る上で重要な元素である。Ｗ及び
ＭｏはＣと結合して特殊炭化物を形成し、一部基地中に
も固溶することで、高硬度化及び耐摩耗性、耐焼付性の
向上に寄与する。また、焼戻しによる二次硬化作用を大
きくし、高温強度に寄与する。以上の効果を得るため
に、Ｗ、Ｍｏの含有量は、その１種以上を（Ｗ＋２Ｍ
ｏ）で１９．０％以上とする。しかしながら、多過ぎる
と靭性、熱間加工性を損なうので（Ｗ＋２Ｍｏ）で２
５．０％以下とする。
【００１６】Ｖは、Ｃと結合して硬いＶＣ型炭化物を形
成し、耐摩耗性の向上に寄与する。この効果を得るため
に、Ｖの含有量は１．５％とするが、多過ぎると靭性の
低下を招くので５．０％以下とする。発明の特徴を特に
引き出すに好ましくは、１．５〜２．５％の範囲であ
る。
成し、耐摩耗性の向上に寄与する。この効果を得るため
に、Ｖの含有量は１．５％とするが、多過ぎると靭性の
低下を招くので５．０％以下とする。発明の特徴を特に
引き出すに好ましくは、１．５〜２．５％の範囲であ
る。
【００１７】次に、本発明の効果を得るにあたって重要
な構成要素となる、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ及び
２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）の限定理由について述べる。２
Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）は、Ｗ、Ｍｏ全量に対するＭｏ量
の割合を示す値である。なお、高速度工具鋼において、
その含有されるＷとＭｏの効果は、各特性に対して同等
のものが多く、その効果の程度は重量比でＷがＭｏの２
倍相当であるため、高速度工具鋼の特性を考える上での
Ｗ、Ｍｏの含有量には、（Ｗ＋２Ｍｏ）、いわゆるＷ当
量を用いることが有効である。
な構成要素となる、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ及び
２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）の限定理由について述べる。２
Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）は、Ｗ、Ｍｏ全量に対するＭｏ量
の割合を示す値である。なお、高速度工具鋼において、
その含有されるＷとＭｏの効果は、各特性に対して同等
のものが多く、その効果の程度は重量比でＷがＭｏの２
倍相当であるため、高速度工具鋼の特性を考える上での
Ｗ、Ｍｏの含有量には、（Ｗ＋２Ｍｏ）、いわゆるＷ当
量を用いることが有効である。
【００１８】２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）の値が大きいも
の、いわゆる高Ｍｏ系で、かつＣ量も高い高速度工具鋼
の場合は、先述したように、その凝固過程にて生成され
たＭ２Ｃ型の共晶炭化物が、その後の鍛造、焼入れ焼戻
しによっても板状の残留Ｍ２Ｃ型炭化物として存在し、
この板状のＭ２Ｃ型炭化物の存在は材料の靭性を損ね
る。これは、先述したＳｉ量の増加による共晶Ｍ２Ｃ型
炭化物の分解反応の促進にて、凝固時の炭化物の微細化
および炭化物量の増加、そして、板状Ｍ２Ｃ型炭化物を
減少させることに加え、更には、焼戻し時の残留オース
テナイトの分解を促進させることで、焼入れ焼戻し硬さ
の増加及び靭性の低下を抑制できる。
の、いわゆる高Ｍｏ系で、かつＣ量も高い高速度工具鋼
の場合は、先述したように、その凝固過程にて生成され
たＭ２Ｃ型の共晶炭化物が、その後の鍛造、焼入れ焼戻
しによっても板状の残留Ｍ２Ｃ型炭化物として存在し、
この板状のＭ２Ｃ型炭化物の存在は材料の靭性を損ね
る。これは、先述したＳｉ量の増加による共晶Ｍ２Ｃ型
炭化物の分解反応の促進にて、凝固時の炭化物の微細化
および炭化物量の増加、そして、板状Ｍ２Ｃ型炭化物を
減少させることに加え、更には、焼戻し時の残留オース
テナイトの分解を促進させることで、焼入れ焼戻し硬さ
の増加及び靭性の低下を抑制できる。
【００１９】以上より、Ｗ、Ｍｏに加えて、Ｓｉ量を調
整することは、本発明の効果を得る上で重要な要素とな
るのだが、これらＷ、Ｍｏ量とＳｉ量を単独で調整する
のみでは本発明の特徴である６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼
戻し硬さを得、かつ実用上で必要な靭性を維持すること
は困難である。そこで、本発明者らは、これらＷ、Ｍｏ
およびＳｉ含有の効果に加え、それら元素の含有バラン
スによる効果までをも考慮するに至り、その結果、２Ｍ
ｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）による値とＳｉ量を相互適正化する
ことが、上記効果の達成・向上に有効である知見を得
た。
整することは、本発明の効果を得る上で重要な要素とな
るのだが、これらＷ、Ｍｏ量とＳｉ量を単独で調整する
のみでは本発明の特徴である６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼
戻し硬さを得、かつ実用上で必要な靭性を維持すること
は困難である。そこで、本発明者らは、これらＷ、Ｍｏ
およびＳｉ含有の効果に加え、それら元素の含有バラン
スによる効果までをも考慮するに至り、その結果、２Ｍ
ｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）による値とＳｉ量を相互適正化する
ことが、上記効果の達成・向上に有効である知見を得
た。
【００２０】つまり、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）による値
とＳｉ量の兼ね合い、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ値
を調整することが本発明の効果を得るにおいて最も有効
であり、その適性値を見いだしたのである。具体的に
は、靭性低下を招かず、かつ６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼
戻し硬さを得るために、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ
の範囲を０．４〜１．０とするものである。このバラン
スを損ねると、炭化物の分解の不十分により板状Ｍ２Ｃ
型炭化物量の残存による靭性低下を招き、高硬度も得ら
れない。
とＳｉ量の兼ね合い、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ値
を調整することが本発明の効果を得るにおいて最も有効
であり、その適性値を見いだしたのである。具体的に
は、靭性低下を招かず、かつ６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼
戻し硬さを得るために、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ
の範囲を０．４〜１．０とするものである。このバラン
スを損ねると、炭化物の分解の不十分により板状Ｍ２Ｃ
型炭化物量の残存による靭性低下を招き、高硬度も得ら
れない。
【００２１】なお、共晶Ｍ２Ｃ型炭化物の生成及び分解
反応は、高Ｍｏ系、つまり２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）の値
が大きい方が顕著であるため、本発明においては、この
２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）の値は高い方が硬度と靭性のバ
ランスを考えた上でより効果的である。好ましくは、２
Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）：０．７〜１．０である。
反応は、高Ｍｏ系、つまり２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）の値
が大きい方が顕著であるため、本発明においては、この
２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）の値は高い方が硬度と靭性のバ
ランスを考えた上でより効果的である。好ましくは、２
Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）：０．７〜１．０である。
【００２２】本発明においては、上述してきた成分範囲
及びＳｉ、Ｗ、Ｍｏ量のバランスの適正化により低合金
でも高硬度の耐摩耗性に優れる工具用材料が得られる
が、より高硬度化を行なう場合は、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ量の
バランス適正化により共晶Ｍ２Ｃ型炭化物の生成及び分
解反応を促進させることに加え、焼入れによる炭化物、
特にＭ６Ｃ型炭化物の固溶をさせ過ぎず、適度に残して
おくことが望ましい。しかし、炭化物量が多すぎると靭
性の低下を招くので、焼入れ焼戻した時の断面組織中に
確認される炭化物のうち、円相当直径で１μｍ以上の炭
化物が、断面の１４〜２０（面積％）であることが望ま
しい。円相当直径とは、炭化物の断面形状を円相当に考
慮した場合の、その断面積から求められる相当直径であ
る。
及びＳｉ、Ｗ、Ｍｏ量のバランスの適正化により低合金
でも高硬度の耐摩耗性に優れる工具用材料が得られる
が、より高硬度化を行なう場合は、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ量の
バランス適正化により共晶Ｍ２Ｃ型炭化物の生成及び分
解反応を促進させることに加え、焼入れによる炭化物、
特にＭ６Ｃ型炭化物の固溶をさせ過ぎず、適度に残して
おくことが望ましい。しかし、炭化物量が多すぎると靭
性の低下を招くので、焼入れ焼戻した時の断面組織中に
確認される炭化物のうち、円相当直径で１μｍ以上の炭
化物が、断面の１４〜２０（面積％）であることが望ま
しい。円相当直径とは、炭化物の断面形状を円相当に考
慮した場合の、その断面積から求められる相当直径であ
る。
【００２３】本発明の高速度工具鋼は、Ｃｏを添加せず
とも十分な靭性を維持した上で硬度の向上が可能である
ところに特徴を有するが、Ｃｏの含有にて本発明の作用
・効果が損なわれるというものでもない。但し、この場
合、本発明においては、例えば重量％にて１．０％未
満、更には、０．５％以下のＣｏを含有するような高速
度工具鋼を対象とすることが、本発明の効果をより有効
に利用できるものとして好ましい。よって、本発明の高
速度工具鋼は、その省資源の観点からリサイクル素材を
用いて製造することによるＣｏの含有によっても、本発
明の特徴を十分に発揮することができ、更なる低コスト
化に有効である。
とも十分な靭性を維持した上で硬度の向上が可能である
ところに特徴を有するが、Ｃｏの含有にて本発明の作用
・効果が損なわれるというものでもない。但し、この場
合、本発明においては、例えば重量％にて１．０％未
満、更には、０．５％以下のＣｏを含有するような高速
度工具鋼を対象とすることが、本発明の効果をより有効
に利用できるものとして好ましい。よって、本発明の高
速度工具鋼は、その省資源の観点からリサイクル素材を
用いて製造することによるＣｏの含有によっても、本発
明の特徴を十分に発揮することができ、更なる低コスト
化に有効である。
【００２４】また、本発明の高速度工具鋼に含有される
Ｖにおいては、その他の４a、５ａ族元素（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ）との置換が可能である。４a、
５ａ族元素は、Ｖと同様にＭＣ型の炭化物を形成し、耐
摩耗性を得るのに有効な元素である。つまり、（Ｖ＋
［Ｖを除く４a、５ａ族元素の少なくとも１種以上の総
量］）を、重量％にて、１．５〜５．０％、好ましく
は、１．５〜２．５％にするものである。
Ｖにおいては、その他の４a、５ａ族元素（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ）との置換が可能である。４a、
５ａ族元素は、Ｖと同様にＭＣ型の炭化物を形成し、耐
摩耗性を得るのに有効な元素である。つまり、（Ｖ＋
［Ｖを除く４a、５ａ族元素の少なくとも１種以上の総
量］）を、重量％にて、１．５〜５．０％、好ましく
は、１．５〜２．５％にするものである。
【００２５】加えて、本発明の高速度工具鋼は、Ａｌの
含有も可能である。つまり、Ａｌは溶製過程における脱
酸剤であると共に、ＭＣ型炭化物の絶対量を増やす効
果、更に、ＭＣ型炭化物を微細に晶出させる効果を有
し、耐摩耗性や砥石による研削性の向上に寄与する。し
かし、多量の含有はＡｌ系介在物を増加させ、疲労強度
を劣化させることから、重量％にて、０．２％以下の含
有を可能とする。
含有も可能である。つまり、Ａｌは溶製過程における脱
酸剤であると共に、ＭＣ型炭化物の絶対量を増やす効
果、更に、ＭＣ型炭化物を微細に晶出させる効果を有
し、耐摩耗性や砥石による研削性の向上に寄与する。し
かし、多量の含有はＡｌ系介在物を増加させ、疲労強度
を劣化させることから、重量％にて、０．２％以下の含
有を可能とする。
【００２６】そして、本発明の高速度工具鋼は、Ｎの含
有も可能である。つまり、ＮはＳｉに同じく、共晶Ｍ２
Ｃ型炭化物のＭ６Ｃ型炭化物とＭＣ型炭化物への分解を
促進する効果を有する。重量％にて、０．０５％を越え
る含有ではその効果は飽和し、また、その固溶限をも考
慮して、本発明では、０．０５％以下とする。
有も可能である。つまり、ＮはＳｉに同じく、共晶Ｍ２
Ｃ型炭化物のＭ６Ｃ型炭化物とＭＣ型炭化物への分解を
促進する効果を有する。重量％にて、０．０５％を越え
る含有ではその効果は飽和し、また、その固溶限をも考
慮して、本発明では、０．０５％以下とする。
【００２７】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。真
空炉により所定の合金を溶解し、表１に示す化学組成を
有する鋼塊を製作した。鋼塊を鍛造して１８ｍｍ×１８
ｍｍの鋼材に仕上げ、焼鈍を行なった。
空炉により所定の合金を溶解し、表１に示す化学組成を
有する鋼塊を製作した。鋼塊を鍛造して１８ｍｍ×１８
ｍｍの鋼材に仕上げ、焼鈍を行なった。
【００２８】
【表１】
【００２９】そして、焼鈍後の鋼材に焼入れ（１２００
℃）、焼戻し（５５０℃）の熱処理を行なった後、炭化
物の分布、焼入れ焼戻し硬さ、抗折力、耐摩耗性を調べ
た。炭化物については、試料をナイタールにて強腐食
後、１０００倍にて観察し、画像解析によって円相当直
径で１μｍ以上の炭化物について、その断面に占める面
積率を測定した。抗折力は、スパン５０ｍｍの中央一点
荷重方式で行なった。耐摩耗性の評価は、大越式迅速摩
耗試験法により、相手材をＳＣＭ４１５とし、摩擦距離
４００ｍ、荷重６．８ｋｇｆ、摩擦速度１．９６ｍ／ｓ
の条件で行ない、比摩耗量で評価した。炭化物の測定結
果を表１に示し、それ以外の結果を表２に示す。
℃）、焼戻し（５５０℃）の熱処理を行なった後、炭化
物の分布、焼入れ焼戻し硬さ、抗折力、耐摩耗性を調べ
た。炭化物については、試料をナイタールにて強腐食
後、１０００倍にて観察し、画像解析によって円相当直
径で１μｍ以上の炭化物について、その断面に占める面
積率を測定した。抗折力は、スパン５０ｍｍの中央一点
荷重方式で行なった。耐摩耗性の評価は、大越式迅速摩
耗試験法により、相手材をＳＣＭ４１５とし、摩擦距離
４００ｍ、荷重６．８ｋｇｆ、摩擦速度１．９６ｍ／ｓ
の条件で行ない、比摩耗量で評価した。炭化物の測定結
果を表１に示し、それ以外の結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】まず、焼入れ焼戻し硬さについて説明す
る。表２に示すように、本発明鋼は６８ＨＲＣ以上の焼
入れ焼戻し硬さが得られている。その中でも本発明鋼Ｎ
ｏ．３、４は、円相当直径で１μｍ以上の炭化物の占め
る面積率が大きく、硬さも高い。比較鋼については、い
ずれも２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ値が本発明の０．
４〜１．０を満たしていない。その上、比較鋼Ｎｏ．８
はＣ量が本発明より低く、比較鋼Ｎｏ．１１はＳｉ量が
本発明より低く、比較鋼Ｎｏ．１２は（Ｗ＋２Ｍｏ）値
が本発明より低い。比較鋼Ｎｏ．８、１２については、
本発明に規定する炭化物の好ましい面積率も小さい。そ
のため、６８ＨＲＣ以上の硬さが得られていない。な
お、比較鋼Ｎｏ．１３は、Ｃｏが添加されているため、
２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ値が本発明の範囲外でも
６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼戻し硬さが得られているが、
Ｃｏの添加がコスト面や製造工数面において不利である
ことは先述の通りである。以上より、本発明によって焼
入れ焼戻し硬さが向上し、６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼戻
し硬さが得られることが分かる。
る。表２に示すように、本発明鋼は６８ＨＲＣ以上の焼
入れ焼戻し硬さが得られている。その中でも本発明鋼Ｎ
ｏ．３、４は、円相当直径で１μｍ以上の炭化物の占め
る面積率が大きく、硬さも高い。比較鋼については、い
ずれも２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ値が本発明の０．
４〜１．０を満たしていない。その上、比較鋼Ｎｏ．８
はＣ量が本発明より低く、比較鋼Ｎｏ．１１はＳｉ量が
本発明より低く、比較鋼Ｎｏ．１２は（Ｗ＋２Ｍｏ）値
が本発明より低い。比較鋼Ｎｏ．８、１２については、
本発明に規定する炭化物の好ましい面積率も小さい。そ
のため、６８ＨＲＣ以上の硬さが得られていない。な
お、比較鋼Ｎｏ．１３は、Ｃｏが添加されているため、
２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×Ｓｉ値が本発明の範囲外でも
６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼戻し硬さが得られているが、
Ｃｏの添加がコスト面や製造工数面において不利である
ことは先述の通りである。以上より、本発明によって焼
入れ焼戻し硬さが向上し、６８ＨＲＣ以上の焼入れ焼戻
し硬さが得られることが分かる。
【００３２】次に、抗折力について説明する。本発明鋼
は、その高硬さにより、比較鋼Ｎｏ．８〜１２に比して
抗折力こそ劣っているものもあるが、同等の硬度でＣｏ
添加の比較鋼Ｎｏ．１３に比べて抗折力はほぼ同程度、
もしくはそれ以上である。なお、比較鋼Ｎｏ．１３はＪ
ＩＳ ＳＫＨ５９であり、実用されている鋼種である。
以上より、本発明であれば、Ｃｏを添加せずとも、Ｃｏ
添加材と同程度の硬度と抗折力が得られ、実用に必要な
靭性を維持できることが分かる。
は、その高硬さにより、比較鋼Ｎｏ．８〜１２に比して
抗折力こそ劣っているものもあるが、同等の硬度でＣｏ
添加の比較鋼Ｎｏ．１３に比べて抗折力はほぼ同程度、
もしくはそれ以上である。なお、比較鋼Ｎｏ．１３はＪ
ＩＳ ＳＫＨ５９であり、実用されている鋼種である。
以上より、本発明であれば、Ｃｏを添加せずとも、Ｃｏ
添加材と同程度の硬度と抗折力が得られ、実用に必要な
靭性を維持できることが分かる。
【００３３】次に、耐摩耗性について説明する。本発明
鋼は、比較鋼Ｎｏ．８〜１２に比して耐摩耗性が改善さ
れていることが分かる。またＣｏ添加材である比較鋼Ｎ
ｏ．１３に比して、同等の耐摩耗性を有している。本発
明であれば、Ｃｏの添加なしでも、Ｃｏ添加材と同等程
度の耐摩耗性を付与できることが分かる。
鋼は、比較鋼Ｎｏ．８〜１２に比して耐摩耗性が改善さ
れていることが分かる。またＣｏ添加材である比較鋼Ｎ
ｏ．１３に比して、同等の耐摩耗性を有している。本発
明であれば、Ｃｏの添加なしでも、Ｃｏ添加材と同等程
度の耐摩耗性を付与できることが分かる。
【００３４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明であれば、成
分の適正なバランス調整により、Ｃｏが無添加でも６８
ＨＲＣ以上の硬度が得られ、かつ実用上必要な靭性が維
持され、耐摩耗性も向上した溶解法による高速度工具鋼
が提供できる。よって、コスト面や製造面で不利な粉末
法やＣｏ添加の適用をせずとも、高硬度、高耐摩耗性の
高速度工具鋼が得られ、高性能な工具を製造し得ること
から、工業上の価値は大きい。
分の適正なバランス調整により、Ｃｏが無添加でも６８
ＨＲＣ以上の硬度が得られ、かつ実用上必要な靭性が維
持され、耐摩耗性も向上した溶解法による高速度工具鋼
が提供できる。よって、コスト面や製造面で不利な粉末
法やＣｏ添加の適用をせずとも、高硬度、高耐摩耗性の
高速度工具鋼が得られ、高性能な工具を製造し得ること
から、工業上の価値は大きい。
Claims (7)
- 【請求項１】 重量％にて、Ｃ：１．０５〜２．００
％、Ｓｉ：０．３〜２．０%、Ｍｎ≦２．０％、Ｃｒ：
３．０〜５．０％、Ｗ、Ｍｏの１種以上を（Ｗ＋２Ｍ
ｏ）：１９．０〜２５．０％、Ｖ：１．５〜５．０％、
残部実質的にＦｅからなり、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）×
Ｓｉ：０．４〜１．０を満たし、焼入れ焼戻し硬さが６
８ＨＲＣ以上となることを特徴とする溶解法による高硬
度高速度工具鋼。 - 【請求項２】 重量％にて、Ｃ：１．０５〜１．４０％
であることを特徴とする請求項１に記載の溶解法による
高硬度高速度工具鋼。 - 【請求項３】 重量％にて、Ｓｉ：０．３〜１．０％で
あることを特徴とする請求項１ないし２に記載の溶解法
による高硬度高速度工具鋼。 - 【請求項４】 重量％にて、Ｖ：１．５〜２．５％であ
ることを特徴とする請求項１ないし３に記載の溶解法に
よる高硬度高速度工具鋼。 - 【請求項５】 重量％にて、２Ｍｏ／（Ｗ＋２Ｍｏ）：
０．７〜１．０であることを特徴とする請求項１ないし
４に記載の溶解法による高硬度高速度工具鋼。 - 【請求項６】 焼入れ焼戻した時の断面組織中に確認さ
れる炭化物のうち、円相当直径で１μｍ以上の炭化物
が、断面の１４〜２０（面積％）を占めることを特徴と
する請求項１ないし５に記載の溶解法による高硬度高速
度工具鋼。 - 【請求項７】 重量％にて、Ｆｅの一部を１．０％未満
のＣｏにて置換したことを特徴とする請求項１ないし６
に記載の溶解法による高硬度高速度工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31442998A JP2000144333A (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 溶解法による高硬度高速度工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31442998A JP2000144333A (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 溶解法による高硬度高速度工具鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000144333A true JP2000144333A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=18053255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31442998A Pending JP2000144333A (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 溶解法による高硬度高速度工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000144333A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015110366A1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | Aktiebolaget Skf | Bearing steel |
| CN108431263A (zh) * | 2015-12-17 | 2018-08-21 | 日立金属株式会社 | 高速工具钢、工具用材料及工具用材料的制造方法 |
| CN109112265A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-01-01 | 江苏万达新能源科技股份有限公司 | 一种用于锂电池分切机的高速钢 |
| JP7417341B2 (ja) | 2020-12-03 | 2024-01-18 | ティーアンドイー インコーポレイテッド | ハイス加工工程の廃棄物からハイス母合金を製造するリサイクル方法 |
-
1998
- 1998-11-05 JP JP31442998A patent/JP2000144333A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015110366A1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | Aktiebolaget Skf | Bearing steel |
| CN108431263A (zh) * | 2015-12-17 | 2018-08-21 | 日立金属株式会社 | 高速工具钢、工具用材料及工具用材料的制造方法 |
| EP3392360A4 (en) * | 2015-12-17 | 2019-07-31 | Hitachi Metals, Ltd. | HIGH-SPEED TOOL STEEL, TOOL MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING MATERIAL FOR TOOLS |
| US10787719B2 (en) | 2015-12-17 | 2020-09-29 | Hitachi Metals, Ltd. | High-speed tool steel, material for tools, and method for producing material for tools |
| CN108431263B (zh) * | 2015-12-17 | 2020-10-23 | 日立金属株式会社 | 高速工具钢、工具用材料及工具用材料的制造方法 |
| CN109112265A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-01-01 | 江苏万达新能源科技股份有限公司 | 一种用于锂电池分切机的高速钢 |
| JP7417341B2 (ja) | 2020-12-03 | 2024-01-18 | ティーアンドイー インコーポレイテッド | ハイス加工工程の廃棄物からハイス母合金を製造するリサイクル方法 |
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