JP2004323874A - Slitter blade and its manufacturing method - Google Patents

Slitter blade and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2004323874A
JP2004323874A JP2003116612A JP2003116612A JP2004323874A JP 2004323874 A JP2004323874 A JP 2004323874A JP 2003116612 A JP2003116612 A JP 2003116612A JP 2003116612 A JP2003116612 A JP 2003116612A JP 2004323874 A JP2004323874 A JP 2004323874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass
steel
slitter blade
carbides
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003116612A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kozo Ozaki
公造 尾崎
Yukinori Matsuda
幸紀 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daido Steel Co Ltd filed Critical Daido Steel Co Ltd
Priority to JP2003116612A priority Critical patent/JP2004323874A/en
Publication of JP2004323874A publication Critical patent/JP2004323874A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slitter blade which is composed of tool steel having high toughness and high wear resistance and is practically free from edge chipping over a long period of time even if used for cutting steel sheets, and to provide a method for manufacturing the slitter blade. <P>SOLUTION: The slitter blade is composed of matrix high speed steel having a composition containing, by mass, Fe as a principal component, 0.7 to 0.9% C, 0.15 to 0.35% Si, ≤2% Mn, 5 to 6% Cr, 2.5 to 3.5% Mo and 1.8 to 2.3% V. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、スリッタ刃及びその製造方法に関し、更に詳細には、鋼板を切削しても長期に亘り刃先の欠けが少ないスリッタ刃と、該スリッタ刃の製造方法とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、スリッタ刃、特に鋼板の切削用等のスリッタ刃には、工具の中でも取り分け、刃先の欠け難さや長寿命が要求されている。そのため、スリッタ刃の材料となる工具鋼には、切削のために必要な高硬度に加えて、更に高靭性及び高耐磨耗性が求められる。
【0003】
また、一般に工具鋼の用途に応じた選定は、ロックウェルCスケール硬さが例えばHRC60程度の高硬度を有する炭素鋼、高Cr鋼及び高速度工具鋼(いわゆるハイス鋼)のうち、所望の靭性及び耐磨耗性を有するものの中から行われている。これらのうち、特に耐磨耗性が要求される用途には、凝固状態で形成される晶出炭化物を積極的に利用する鋼が用いられており、その代表としては、M炭化物を利用する高C高Cr系冷間ダイス鋼(JIS:SKD11他)、MC及びMC炭化物を利用する高速度工具鋼(JIS:SKH51他)が挙げられる。一方、特に靭性が要求される用途には、高速度工具鋼の基地組成を主成分としたマトリックス型の鋼(以下、マトリックスハイス鋼という)が用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スリッタ刃のように、高靭性及び高耐磨耗性が同時に要求される用途には、それに適した工具鋼がなく、それに対応するため、高靭性を有するマトリックスハイス鋼中のCや炭化物形成元素であるMo、Wなどの元素の含有量を、高速度工具鋼(いわゆるハイス)の組成に近づけ、硬度及び耐磨耗性を強化させるという試みがなされていたが、この場合マトリックスハイス鋼の本来の靭性を損ねてしまい、実用に耐え得るものを得ることができなかった。
【0005】
また、耐磨耗性を向上させるにはそれに見合う硬度が必要とされるため、硬度を高めることが不可欠である。だが、今日の焼入れ焼戻し処理は真空熱処理炉で行われる場合が一般的であり、真空焼入れに対応する焼入れ性を改善し、硬度を高めるためにCrの増量が図られているが、この場合Mo−W系の晶出炭化物が粗大化してしまい、これによっても靭性が低下してしまうという問題があった。
以上のように、工具鋼において高靭性及び高耐磨耗性を両立させることは困難であり、スリット刃の材料として適した工具鋼がないのが現状であった。
【0006】
そこで、本発明の課題は、高靭性及び高耐磨耗性を備える工具鋼からなる、鋼板を切削しても長期に亘り刃先の欠けが少ないスリッタ刃と、該スリッタ刃の製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用・発明の効果】
上記課題を解決するため、スリッタ刃に好適に用いることができる工具鋼に関して本発明者等が鋭意研究を重ねた結果、SKH51の高速度工具鋼の基地組成を主成分としたマトリックスハイス鋼(以下、SKH51系マトリックスハイス鋼という)をベースに、MC炭化物の晶出を低減させ、MC炭化物の晶出を増大させることが可能で、そして且つ、硬度向上のために増量させたCrによる晶出炭化物の粗大化を阻止することも可能なマトリックスハイス鋼の組成を見出した。
【0008】
すなわち、本発明のスリッタ刃は、
主成分としてのFeと、
0.7質量%以上0.9質量%以下のCと、
0.15質量%以上0.35質量%以下のSiと、
2質量%以下のMnと、
5質量%以上6質量%以下のCrと、
2.5質量%以上3.5質量%以下のMoと、
1.8質量%以上2.3質量%以下のVと、
を含有するマトリックスハイス鋼からなることを特徴とする。
【0009】
上記マトリックスハイス鋼では、溶融状態から直接晶出する一次炭化物として、MC炭化物とMC炭化物が存在する。MC炭化物はMC炭化物よりも高硬度であるため、高靭性を有するマトリクスハイスにおいて、晶出する一次炭化物のうち、MC炭化物の割合をより小さく、MC炭化物の割合をより大きくさせることで、鋼の硬度及び耐磨耗性を補強することができ、これによって高硬度、高靭性及び高耐磨耗性を備え、スリッタ刃に好適に用いることができるマトリックスハイス鋼を得ることができる。また、MC炭化物の中でも、Vを含むもの(いわゆるVC炭化物)は特に高硬度を有するため、VC炭化物を積極的に増加させることで、鋼の硬度及び耐磨耗性を更に補強することが可能となる。
【0010】
具体的には、上記マトリックスハイス鋼において、鋼中に存在するMC炭化物とMC炭化物は、観察される断面組織上において、MC炭化物が占める面積をA、MC炭化物が占める面積をBとしたとき、面積比A/(A+B)は0.25以下である。
【0011】
断面組織上を観察する手段としては、例えば公知のSEM−EDX装置、すなわちSEM(Scanning Electron Microscope:走査型電子顕微鏡)とEDX(Energy−Dispersive X−ray Spectroscopy:エネルギ−分散型X線分析装置)とが組み合わされた装置を用いることで行うことができる。これにより、表面における組成の二次元マッピングが可能となるため、MC炭化物とMC炭化物の区別を行うことが可能であり、そしてそれら炭化物の形態を知ることができる。
【0012】
さらに、本発明者等は、上述の晶出したMC炭化物の形状について、負荷が加わったときに応力集中が少ない球形状に近い場合に、鋼の耐磨耗性を向上させることが可能なことを見出し、またそのような形状とするためには、鋼に高温ソーキングを施すことが有効であるとの知見を得た。
【0013】
具体的には、上記マトリックスハイス鋼において、鋼中に存在するMC炭化物は、断面組織上において観察される外形線に接する最大幅平行線の間隔をC、最小幅平行線の間隔をDとしたとき、最小最大幅比D/Cが0.4以上となる場合である。このように、MC炭化物の形状が球状に近づくことで、負荷が加わった場合の応力集中を低減できることになる。また、最小最大幅比D/Cは0.6以上である場合がより好ましい。
【0014】
また、晶出炭化物は余りに大き過ぎる場合、鋼の靭性を低下させる原因となるが、上記マトリックスハイス鋼において、靭性に影響を及ぼさない程度の大きさのMC炭化物のうち(例えば、上記最大幅平行線の間隔Cが40μm以下で規定される)、より大きいもの(例えば、上記最大幅平行線の間隔Cが5μm以上で規定される)はそれよりも小さいものと比べて、より球状に近い形状であることが分かった。そして、そのような範囲の大きさ(応力集中をより低減できる形状)のMC炭化物が、適度に鋼中に分散していることにより鋼の耐磨耗性の更なる向上が可能となる。具体的には、上記マトリックスハイス鋼において、鋼中に存在するMC炭化物のうち、上記最大幅平行線の間隔Cが5μm以上40μm以下のものが、断面組織上における視野面積0.01mm当たり20個以上存在する場合に、耐磨耗性がより向上する。また、より好ましくは50個以上である。
【0015】
また、MC炭化物を上記のような形態にするには、高温ソーキングを必要とするが、具体的には、上記成分を含有する鋳造または鍛造された鋼に対し、1150℃以上1280℃以下の温度で10時間以上100時間以下の時間保持する熱処理を行う。このような熱処理を施すことにより、鋼中のMC炭化物は、オストワルド成長(析出物粒子のうち、小さい粒径の粒子が消滅し、大きい粒径の粒子が成長する)するため、上記のように最小最大幅比D/Cが増大して球状に近づき、また比較的大きい粒径(最大幅平行線の間隔Cが5μm以上40μm以下)のものの数が増え、且つ適度に分散されたと考えられる。また、より好ましくは1180℃以上1240℃以下の温度で20時間以上50時間以下の時間保持する熱処理を行う。
【0016】
以下、本発明における各数値範囲の限定理由を説明する。
本発明のスリッタ刃に用いるマトリックスハイス鋼の組成限定理由は以下の通りである。
・Fe(鉄):主成分
上記マトリックスハイス鋼は、スリッタ刃としての機能が発揮されることを基礎としており、Feは鋼を構成するのに必須の成分であるため、主成分として含有させる。
【0017】
・C(炭素):0.7質量%以上0.9質量%以下
Cは、マトリックスに固溶することによって鋼の焼入性を高め、焼入れ時のマルテンサイトの硬さを高めるために必要な元素である。また、同時に添加されるCr、Mo、Vの炭化物形成元素と結合して一次炭化物を晶出させるとともに、焼戻しにより微細な二次炭化物をマトリックス中に析出させてこれを析出強化させるためにも必要な元素である。これらの効果を得るためには0.7質量%以上の含有が必要であるが、0.9質量%を超えて含有させると靭性の低下を招くため、上記の含有量とする。以上の効果を主として、上記マトリックスハイス鋼は、高硬度(例えば、HRC60程度以上)のものとなる。
【0018】
Si(ケイ素):0.15質量%以上0.35質量%以下
Siは、合金溶製時に脱酸元素として添加され、またマトリックス中に固溶しることで高温焼戻し硬さ向上に寄与する効果がある。これらの効果を得るためには0.15質量%以上の含有が必要であるが、0.35質量%を超えて含有させると高靱性を得ることができなくなるため、上記の含有量とする。
【0019】
Mn(マンガン):2質量%以下
Mnは、合金溶製時に脱酸元素として添加され、また焼入性を高めて硬度を向上させる効果も有する。しかし、2質量%を超えて含有させると、熱処理時に焼割れを生じたり、多量の残留オーステナイトを生成して鋼を脆化させたりするので、上記の含有量とする。
【0020】
Cr(クロム):5質量%以上6質量%以下
Crは、焼入れ時にマトリックス中に固溶して焼入性を高めるとともに、Cr炭化物を形成して耐摩耗性を向上させるために含有させる元素である。また、焼戻し時に微細な二次炭化物を析出させ、硬度を上昇させる効果も有する。これらの効果を得るためには5質量%以上の含有が必要であるが、6質量%を超えて含有させると、固液共存温度幅の増加により、粗大な炭化物の形成量が多くなってしまい、鋼の靭性を低下させてしまうので、上記の含有量とする。また、より好ましい含有量は4.5質量%以上6質量%以下である。
【0021】
Mo(モリブデン):2.5質量%以上3.5質量%以下
Moは、焼入れ時にマトリックスに固溶させるとともに、炭化物を形成して硬度及び耐摩耗性を向上させるために含有させる元素である。また、焼入れ焼戻しにおける軟化抵抗性を高める効果も有する。これらの効果を得るためには2.5質量%以上の含有が必要であるが、3.5質量%を超えて含有させると粗大な炭化物の形成量が多くなってしまい、鋼の靭性を低下させてしまうので、上記の含有量とする。また、より好ましい含有量は2.7質量%以上3.2質量%以下である。
【0022】
V(バナジウム):1.8質量%以上2.3質量%以下
Vは、高硬度のMC炭化物(いわゆるVC炭化物)を形成し、鋼の硬度及び耐磨耗性を向上させるため、本発明において積極的に含有させる元素である。また、マトリックスのオーステナイト結晶粒の粗大化を防止する効果も有する。これらの効果を得るためには1.8質量%以上の含有が必要であるが、2.3質量%を超えて含有させると粗大なMC炭化物が増大し、鋼の靭性が低下してしまうため、上記の含有量とする。また、より好ましい含有量は1.9質量%以上2.2質量%以下である。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスリッタ刃の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図1はスリッタ刃1の主面を表す模式図であり、図2はスリッタ刃1の断面を表す模式図である。スリッタ刃1はディスク状に構成されている。その外周縁2にはテーパ形状が施され、鋭角部21と鈍角部22とを有し、該鋭角部21が刃先とされる。スリッタ刃1の中心には、スリッタ刃1を外周縁2に沿う方向(図中の矢印方向)に回転させるための回転軸部(図示せず)が挿通される挿通孔3が形成されている。また、挿通孔3には、回転軸部に設けられた凸部に係合し、スリッタ刃1を回転軸部に対し、回転方向に固定する凹部31が形成されている。
【0024】
スリッタ刃1は、例えば、直径W1が75mm、挿通孔3の直径W2が30mm、厚さDが7mmで構成される。また、刃先となる鋭角部21は角度θが例えば45°で構成される。
【0025】
裁断に際しては、図3に示すように、挿通孔3に回転軸部4a、4bがそれぞれ挿通された2つのスリッタ刃1が、互いに平行に、且つ、鋭角部21を互いに近接させて配置される。該鋭角部21が近接した領域を裁断領域6とする。そして、回転軸部4a、4bに対して、例えば図中の矢印に示すごとく、回転軸部4aを時計回り、回転軸部4bを反時計回りといったように、一方の回転方向とは逆方向の回転を与えることにより、2つのスリッタ刃1をそれぞれ逆方向に回転させ、裁断領域6にて例えば鋼板5等を裁断する。本発明のスリッタ刃1は、上述のように、高硬度であるうえ、さらに高靭性及び高耐磨耗性も有するので、鋼板等の高硬度部材の裁断にも好適に用いることができる。
【0026】
上記の2つのスリッタ刃1の配置は、具体的には図4に示すように、主面に沿った方向において、スリッタ刃1の鋭角部21側の主面の一部の領域が互いに重なるよう配される。重なった領域の径方向の長さORは、例えば5mmである。また、厚さ方向においては、2つのスリッタ刃1は接触しないようにされており、その間隔Sは例えば切断しようとする材料板厚さの5〜10%である。
【0027】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するために行った実験結果について説明する。
上述した本発明の実施形態のスリッタ刃、及び該スリッタ刃を構成する鋼材の試験品を得るため、表1に示す成分組成を有する150kgの鋳塊を、真空炉で溶解後、φ80となるよう熱間で鍛伸し、焼なましを施した後、φ75×φ30×8Lの形状のスリッタと、各種試験片とをそれぞれ製造し、表2中に示す条件の熱処理後に仕上げ研削した。また、実施鋼4及び5、比較鋼14は表2に示す条件で高温ソーキングを施している。なお、比較鋼11〜16のそれぞれの含有元素において、請求項1に記載の組成から外れているものは印を付けている。
【0028】
【表1】

Figure 2004323874
【0029】
【表2】
Figure 2004323874
【0030】
上記実施鋼1〜5及び比較鋼11〜16の試験品に対し、以下の特性評価を行った。
・硬さ評価
前記試験品の外周面のロックウェルCスケール硬さHRCを、JIS:Z2245に規定された方法により測定した。
・靭性評価
シャルピー衝撃試験により実施した。試験片は、前記試験品の長手方向から切り出した10R・C型ノッチ試験片(ノッチ深さ2mm、R径10mm)とし、JIS:Z2242に規定された方法によりシャルピー衝撃試験を行って、シャルピー衝撃値を測定した。
・耐磨耗性評価
焼なまし材で製造したφ30、幅3mmのスリッタ刃のリング円周面を、リング外周の回転速度を1m/secとして、平板試験片(SCM425鋼)に荷重100kgfで200mこすりつけ、摩耗幅から算定した摩耗体積により耐摩耗性を評価した。
以上の評価結果を表3に示す。
【0031】
また、上記実施鋼1〜5及び比較鋼11〜16からなるスリッタ刃に対して、以下の条件の寿命試験を行った。厚さ0.5mmのSPCC鋼を、スリッタ刃により一定のバリが発生するまで切断し、その切断長さを測定した。条件は、加圧1t、回転数100rpmである。なお、各々の測定値は比較鋼11の切断長さを100としたときの、比で表している。
以上の試験結果を表3に示す。
【0032】
さらに、上記実施鋼1〜5及び比較鋼11〜16の試験品に対し、硝酸アルコールにより表面のエッチングを行い、SEM−EDX装置(元素分析機器付き走査型電子顕微鏡)を用いて表面における炭化物組織の形態観察を行った。具体的には、観察視野において以下のパラメータを測定した。
・MC炭化物が占める面積をA、MC炭化物が占める面積をBとしたときの面積比A/(A+B)。
・MC炭化物の外形線に接する最大幅平行線の間隔をC、最小幅平行線の間隔をDとしたときの最小最大幅比D/C。
・最大幅平行線の間隔Cが5μm以上40μm以下のMC炭化物の個数(視野面積0.01mm当たり)
表4に観察結果を示す。
【0033】
【表3】
Figure 2004323874
【0034】
【表4】
Figure 2004323874
【0035】
表3の評価結果によると、ロックウェルCスケール硬さにおいて、実施鋼1〜5の平均がHRC59、比較鋼11〜16の平均がHRC57、と実施鋼の方が若干の高硬度を有する。靭性を表すシャルピー衝撃値では、実施鋼の方が、比較鋼11〜15よりも大きく、高靭性を有することがわかる。耐磨耗性を表す摩耗体積では、実施鋼の方が、比較鋼11、12、14〜16よりも小さく、高耐磨耗性を有することがわかる。これによると、実施鋼では高靭性及び高耐磨耗性が両立しており、本発明のスリッタ刃に好適に用いることができると予想される。なお、比較鋼について、靭性が優れている比較鋼16は耐磨耗性に劣り、また耐磨耗性が優れている比較鋼13は靭性に劣るという結果になっており、靭性と耐磨耗性の両立がなされていない。また、スリッタ刃の寿命試験は、実施鋼からなるスリッタ刃の方が比較鋼のものよりも、2.05〜13.33倍程度大きく、長寿命であることがわかる。つまり、上記実施鋼の高靭性及び高耐磨耗性を証明する結果となっている。
【0036】
また、実施鋼4及び5と比較鋼14の高温ソーキングを施した鋼材は、高温ソーキングを施してないものと比べて、更に靭性、耐磨耗性、及びスリッタ刃の寿命が向上していることがわかる。これによって、高温ソーキングが鋼の靭性及び耐磨耗性の向上に寄与していると考えられる。
【0037】
表4の炭化物の形態観察結果によると、面積比A/(A+B)は、実施鋼では全て0.25以下となっており、比較鋼14〜16と比べて、MC炭化物が少なく、MC炭化物が多く生成している。また、最小最大幅比D/Cは、実施例では全て0.45以上となっており、全ての比較例と比べて、より球状に近い形態となっている。さらに、高温ソーキングを施した発明鋼4、5は、施していない発明鋼1〜3と比べてもD/Cが大きく、より球状に近い形態となっている。また、視野面積0.01mm当たりにおける最大幅平行線の間隔Cが5μm以上40μm以下のMC炭化物の個数は、実施例では全て20個を超えており、比較鋼11、12、14〜16と比べて多くなっている。さらに、高温ソーキングを施した発明鋼4、5は、施していない発明鋼1〜3と比べても個数が多い。
【0038】
以上の結果から、高温ソーキングにより、MC炭化物の形状がより球状化し、また靭性に影響を及ぼさない程度の大きさのMC炭化物が適度に分散することがわかる。これらは、オストワルド成長によるものと推測される。これにより、高温ソーキングはMC炭化物を球状化且つ径大化させるため、鋼の靭性及び耐磨耗性を向上させることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スリッタ刃の主面を表す模式図
【図2】スリッタ刃の断面を表す模式図
【図3】スリッタ刃を用いた裁断を表す模式図
【図4】図3における2つのスリッタ刃の近接した部分を拡大した図
【符号の説明】
1 スリッタ刃
2 外周縁
21 鋭角部(刃先)
3 挿通孔
31 凹部
4a、4b 回転軸部
5 裁断される鋼板
6 裁断領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a slitter blade and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a slitter blade that has a small number of chip edges for a long time even after cutting a steel plate, and a method of manufacturing the slitter blade.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a slitter blade, particularly a slitter blade for cutting a steel plate or the like, is particularly required among tools, and is required to have a hard cutting edge and a long life. Therefore, tool steel used as a material for the slitter blade is required to have high toughness and high wear resistance in addition to high hardness required for cutting.
[0003]
In general, selection according to the use of tool steel is performed by selecting a desired toughness among carbon steel, high Cr steel, and high-speed tool steel (so-called high-speed steel) having Rockwell C scale hardness of, for example, high hardness of about HRC60. And those having abrasion resistance. Of these, steels that actively utilize crystallized carbides formed in a solidified state are used in applications that require abrasion resistance, and typical examples thereof include M 7 C 3 carbides. high C high Cr-based cold die steel utilizing (JIS: SKD11 other), high-speed tool steel utilizing M 6 C and MC carbides (JIS: SKH51 other) can be mentioned. On the other hand, for applications requiring particularly toughness, a matrix type steel (hereinafter, referred to as a matrix high-speed steel) having a base composition of a high-speed tool steel as a main component is used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in applications where high toughness and high wear resistance are required at the same time, such as slitter blades, there is no tool steel suitable for that purpose. Attempts have been made to bring the contents of elements such as Mo and W, which are forming elements, closer to the composition of high-speed tool steel (so-called high-speed steel) to enhance hardness and wear resistance. The original toughness was impaired, and a material that could withstand practical use could not be obtained.
[0005]
Further, in order to improve abrasion resistance, a hardness commensurate with the abrasion resistance is required. Therefore, it is essential to increase the hardness. However, today's quenching and tempering treatments are generally performed in a vacuum heat treatment furnace, and the amount of Cr is increased in order to improve the hardenability corresponding to vacuum quenching and increase the hardness. There has been a problem that the -W-based crystallized carbides are coarsened and the toughness is also reduced.
As described above, it is difficult to achieve both high toughness and high wear resistance in tool steel, and at present, there is no tool steel suitable as a material for the slit blade.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a slitter blade made of tool steel having high toughness and high abrasion resistance and having a small chipping of the cutting edge for a long time even when cutting a steel plate, and a method of manufacturing the slitter blade. That is.
[0007]
Means for Solving the Problems and Functions / Effects of the Invention
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies on tool steel that can be suitably used for a slitter blade, and as a result, it has been found that a matrix high-speed steel (hereinafter, referred to as SKH51) having a base composition of a high-speed tool steel as a main component. SKH51-based matrix high-speed steel), it is possible to reduce the crystallization of M 6 C carbides and increase the crystallization of MC carbides, and to increase the crystallinity of Cr for increasing the hardness. A composition of a matrix high-speed steel capable of preventing coarsening of carbides has been found.
[0008]
That is, the slitter blade of the present invention
Fe as a main component,
0.7% by mass or more and 0.9% by mass or less of C;
0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less of Si;
Mn of 2% by mass or less;
5% by mass or more and 6% by mass or less of Cr;
2.5% by mass or more and 3.5% by mass or less of Mo;
V of 1.8% by mass or more and 2.3% by mass or less;
And a matrix high-speed steel containing
[0009]
In the above matrix high-speed steel, MC carbide and M 6 C carbide exist as primary carbides that are directly crystallized from a molten state. Since MC carbide has higher hardness than M 6 C carbide, in the matrix high-speed steel having high toughness, the proportion of M 6 C carbide among the primary carbides to be crystallized should be smaller and the proportion of MC carbide should be larger. Thus, the hardness and wear resistance of the steel can be reinforced, whereby a matrix high-speed steel having high hardness, high toughness and high wear resistance, which can be suitably used for a slitter blade can be obtained. . Further, among MC carbides, those containing V (so-called VC carbides) have particularly high hardness, so that the hardness and wear resistance of steel can be further reinforced by positively increasing VC carbides. It becomes.
[0010]
Specifically, in the matrix high-speed steel, the MC carbide and the M 6 C carbide present in the steel indicate that the area occupied by the M 6 C carbide is A and the area occupied by the MC carbide is B on the observed sectional structure. , The area ratio A / (A + B) is 0.25 or less.
[0011]
As means for observing the cross-sectional structure, for example, a publicly known SEM-EDX apparatus, that is, an SEM (Scanning Electron Microscope: scanning electron microscope) and an EDX (Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy: energy-dispersive X-ray analyzer) Can be performed by using a device in which is combined. This enables two-dimensional mapping of the composition on the surface, so that it is possible to distinguish between MC carbides and M 6 C carbides, and to know the morphology of these carbides.
[0012]
Further, the present inventors have found that the above-mentioned crystallized MC carbide can improve the wear resistance of steel when the stress concentration is close to a spherical shape with little stress concentration when a load is applied. To obtain such a shape, it has been found that it is effective to subject steel to high-temperature soaking.
[0013]
Specifically, in the above matrix high-speed steel, the MC carbide present in the steel was defined as C, the interval between the maximum width parallel lines in contact with the outline observed on the cross-sectional structure, and D, the interval between the minimum width parallel lines. Sometimes, the minimum / maximum width ratio D / C is 0.4 or more. As described above, when the shape of the MC carbide approaches the sphere, the stress concentration when a load is applied can be reduced. Further, it is more preferable that the minimum / maximum width ratio D / C is 0.6 or more.
[0014]
Also, if the crystallized carbide is too large, it causes a decrease in the toughness of the steel. However, in the matrix high-speed steel, MC carbide having a size that does not affect the toughness (for example, the maximum width parallelism) Line spacing C is defined as 40 μm or less, and larger ones (for example, the maximum width parallel line spacing C is defined as 5 μm or more) are more spherical in shape than smaller ones. It turned out that. Further, since the MC carbide having a size in such a range (a shape capable of further reducing stress concentration) is appropriately dispersed in the steel, the wear resistance of the steel can be further improved. Specifically, in the matrix high-speed steel, among the MC carbides present in the steel, those having an interval C between the maximum width parallel lines of 5 μm or more and 40 μm or less have a visual field area of 0.01 mm 2 on a cross-sectional structure of 20 mm per 0.01 mm 2. When there is more than one, the wear resistance is further improved. Further, the number is more preferably 50 or more.
[0015]
In addition, high-temperature soaking is required to form the MC carbide into the above-described form. Specifically, a cast or forged steel containing the above-mentioned components is subjected to a temperature of 1150 ° C or more and 1280 ° C or less. For 10 hours or more and 100 hours or less. By performing such a heat treatment, the MC carbides in the steel undergo Ostwald ripening (small particles of the precipitate particles disappear and large particles grow). It is conceivable that the minimum / maximum width ratio D / C increased and became closer to a sphere, and the number of particles having a relatively large particle size (the interval C between the parallel lines of the maximum width was 5 μm or more and 40 μm or less) increased and was appropriately dispersed. More preferably, heat treatment is performed at a temperature of 1180 ° C. to 1240 ° C. for 20 hours to 50 hours.
[0016]
Hereinafter, the reasons for limiting each numerical range in the present invention will be described.
The reasons for limiting the composition of the matrix high-speed steel used for the slitter blade of the present invention are as follows.
Fe (iron): main component The matrix high-speed steel is based on exhibiting a function as a slitter blade, and Fe is an essential component for constituting steel, and is therefore contained as a main component.
[0017]
C (carbon): 0.7% by mass or more and 0.9% by mass or less C is necessary for improving the hardenability of steel by solid solution in the matrix and increasing the hardness of martensite at the time of quenching. Element. It is also necessary to combine with the carbide forming elements of Cr, Mo and V added simultaneously to crystallize primary carbides, and to precipitate fine secondary carbides in the matrix by tempering to strengthen the precipitation. Element. To obtain these effects, the content must be 0.7% by mass or more. However, if the content exceeds 0.9% by mass, the toughness is reduced. Mainly on the above effects, the matrix high-speed steel has high hardness (for example, about HRC60 or more).
[0018]
Si (silicon): 0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less Si is added as a deoxidizing element at the time of melting the alloy, and contributes to improving the high temperature tempering hardness by forming a solid solution in the matrix. There is. In order to obtain these effects, the content of 0.15% by mass or more is necessary. However, if the content exceeds 0.35% by mass, high toughness cannot be obtained.
[0019]
Mn (manganese): 2% by mass or less Mn is added as a deoxidizing element at the time of melting the alloy, and also has the effect of increasing hardenability and improving hardness. However, if the content exceeds 2% by mass, sintering cracks occur during heat treatment or a large amount of retained austenite is generated to embrittle the steel.
[0020]
Cr (chromium): 5% by mass or more and 6% by mass or less Cr is an element contained in the matrix to improve the hardenability by forming a solid solution in the matrix during quenching and to form a Cr carbide to improve wear resistance. is there. Further, it has an effect of precipitating fine secondary carbides during tempering and increasing the hardness. To obtain these effects, the content of 5 mass% or more is necessary. However, if the content exceeds 6 mass%, the formation amount of coarse carbides increases due to an increase in the solid-liquid coexistence temperature range. Since the toughness of steel is reduced, the content is set as described above. Further, a more preferable content is 4.5% by mass or more and 6% by mass or less.
[0021]
Mo (Molybdenum): Mo is not less than 2.5% by mass and not more than 3.5% by mass. Mo is an element contained in the matrix at the time of quenching to form a carbide and improve hardness and wear resistance. It also has the effect of increasing the softening resistance in quenching and tempering. In order to obtain these effects, the content of 2.5 mass% or more is necessary. However, if the content exceeds 3.5 mass%, the formation amount of coarse carbides increases, and the toughness of steel decreases. Therefore, the content is set as described above. Further, the more preferable content is 2.7% by mass or more and 3.2% by mass or less.
[0022]
V (Vanadium): 1.8 mass% or more and 2.3 mass% or less V forms high hardness MC carbide (so-called VC carbide) and improves the hardness and wear resistance of steel. It is an element that is positively contained. It also has the effect of preventing the austenite crystal grains of the matrix from becoming coarse. In order to obtain these effects, the content of 1.8 mass% or more is necessary. However, if the content exceeds 2.3 mass%, coarse MC carbides increase and the toughness of steel decreases. And the above content. Further, a more preferable content is 1.9% by mass or more and 2.2% by mass or less.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the slitter blade of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main surface of the slitter blade 1, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of the slitter blade 1. The slitter blade 1 is formed in a disk shape. The outer peripheral edge 2 is tapered and has an acute angle portion 21 and an obtuse angle portion 22. The acute angle portion 21 is a cutting edge. At the center of the slitter blade 1, there is formed an insertion hole 3 through which a rotary shaft (not shown) for rotating the slitter blade 1 in a direction along the outer peripheral edge 2 (the direction of the arrow in the figure) is inserted. . Further, the insertion hole 3 is formed with a concave portion 31 which engages with a convex portion provided on the rotating shaft portion and fixes the slitter blade 1 to the rotating shaft portion in the rotation direction.
[0024]
The slitter blade 1 has, for example, a diameter W1 of 75 mm, a diameter W2 of the insertion hole 3 of 30 mm, and a thickness D of 7 mm. In addition, the acute angle portion 21 serving as the cutting edge has an angle θ of, for example, 45 °.
[0025]
At the time of cutting, as shown in FIG. 3, two slitter blades 1 each having the rotary shaft portions 4a and 4b inserted through the insertion holes 3 are arranged in parallel with each other and with the acute angle portions 21 close to each other. . A region where the acute angle portion 21 is close is defined as a cutting region 6. Then, for example, as shown by arrows in the figure, the rotating shaft 4a and the rotating shaft 4b are rotated counterclockwise with respect to the rotating shafts 4a and 4b. By applying the rotation, the two slitter blades 1 are rotated in opposite directions, and the steel plate 5 or the like is cut in the cutting area 6. As described above, since the slitter blade 1 of the present invention has high hardness, and also has high toughness and high wear resistance, it can be suitably used for cutting high-hardness members such as steel plates.
[0026]
As shown in FIG. 4, the arrangement of the two slitter blades 1 is such that a part of the main surface on the acute angle portion 21 side of the slitter blade 1 overlaps with each other in a direction along the main surface. Be placed. The radial length OR of the overlapping area is, for example, 5 mm. In the thickness direction, the two slitter blades 1 do not contact each other, and the interval S is, for example, 5 to 10% of the thickness of the material to be cut.
[0027]
【Example】
Hereinafter, the results of experiments performed to confirm the effects of the present invention will be described.
In order to obtain a slitter blade of the above-described embodiment of the present invention and a test piece of a steel material constituting the slitter blade, a 150 kg ingot having a component composition shown in Table 1 is melted in a vacuum furnace to have a diameter of φ80. After hot forging and annealing and annealing, a slitter having a shape of φ75 × φ30 × 8 L and various test pieces were respectively manufactured, and were subjected to finish grinding after heat treatment under the conditions shown in Table 2. Further, the working steels 4 and 5 and the comparative steel 14 were subjected to high-temperature soaking under the conditions shown in Table 2. In addition, among the contained elements of the comparative steels 11 to 16, those that deviate from the composition described in claim 1 are marked.
[0028]
[Table 1]
Figure 2004323874
[0029]
[Table 2]
Figure 2004323874
[0030]
The following characteristic evaluation was performed with respect to the test samples of the above-described Examples 1 to 5 and Comparative Steels 11 to 16.
Hardness evaluation The Rockwell C scale hardness HRC of the outer peripheral surface of the test sample was measured by the method specified in JIS: Z2245.
-Toughness evaluation It was carried out by a Charpy impact test. The test piece was a 10R · C-type notch test piece (notch depth 2 mm, R diameter 10 mm) cut out from the longitudinal direction of the test piece, and a Charpy impact test was performed by the method specified in JIS: Z2242. The value was measured.
・ Evaluation of abrasion resistance The ring circumferential surface of a slitter blade with a diameter of 30 mm and a width of 3 mm manufactured from an annealed material was 200 m on a flat plate test piece (SCM425 steel) at a load of 100 kgf with a rotation speed of the ring outer circumference of 1 m / sec. The wear resistance was evaluated by the rubbing and the wear volume calculated from the wear width.
Table 3 shows the above evaluation results.
[0031]
In addition, a life test under the following conditions was performed on slitter blades made of the above-described working steels 1 to 5 and comparative steels 11 to 16. A 0.5 mm-thick SPCC steel was cut by a slitter blade until certain burrs were generated, and the cut length was measured. The conditions are 1 t of pressure and 100 rpm. In addition, each measured value is represented by the ratio when the cutting length of the comparative steel 11 is set to 100.
Table 3 shows the above test results.
[0032]
Furthermore, the test specimens of the above-described Examples 1 to 5 and Comparative Steels 11 to 16 were etched on the surface with nitric acid alcohol, and the carbide structure on the surface was measured using a SEM-EDX apparatus (scanning electron microscope with an elemental analyzer). Was observed. Specifically, the following parameters were measured in the observation visual field.
The area ratio A / (A + B), where A is the area occupied by M 6 C carbides and B is the area occupied by MC carbides.
A minimum / maximum width ratio D / C, where C is the distance between the maximum width parallel lines in contact with the outline of the MC carbide, and D is the distance between the minimum width parallel lines.
-The number of MC carbides whose distance C between the parallel lines with the maximum width is 5 μm or more and 40 μm or less (per 0.01 mm 2 of visual field area)
Table 4 shows the observation results.
[0033]
[Table 3]
Figure 2004323874
[0034]
[Table 4]
Figure 2004323874
[0035]
According to the evaluation results in Table 3, in the Rockwell C scale hardness, the average of the execution steels 1 to 5 is HRC59, the average of the comparison steels 11 to 16 is HRC57, and the execution steel has slightly higher hardness. In the Charpy impact value indicating toughness, the working steel is larger than the comparative steels 11 to 15, and it is understood that the working steel has high toughness. With respect to the wear volume representing the wear resistance, the working steel is smaller than the comparative steels 11, 12, 14 to 16, indicating that the steel has high wear resistance. According to this, high toughness and high abrasion resistance are compatible in the practical steel, and it is expected that the steel can be suitably used for the slitter blade of the present invention. As for the comparative steel, the comparative steel 16 having excellent toughness is inferior in abrasion resistance, and the comparative steel 13 having excellent abrasion resistance is inferior in toughness. Gender compatibility has not been achieved. In addition, in the life test of the slitter blade, it is found that the slitter blade made of the working steel is about 2.05 to 13.33 times larger than that of the comparative steel, and has a longer life. In other words, the results prove the high toughness and high wear resistance of the above-described steel.
[0036]
Further, the steel material subjected to high-temperature soaking of Example Steels 4 and 5 and Comparative Steel 14 has further improved toughness, abrasion resistance, and the life of the slitter blade as compared with those not subjected to high-temperature soaking. I understand. Thereby, it is considered that the high-temperature soaking contributes to the improvement of the toughness and the wear resistance of the steel.
[0037]
According to the morphological observation results of the carbides in Table 4, the area ratio A / (A + B) was 0.25 or less in all of the working steels, the amount of M 6 C carbide was smaller than that of the comparative steels 14 to 16, and MC Many carbides are generated. In addition, the minimum / maximum width ratio D / C is 0.45 or more in all of the examples, and has a more spherical shape than all the comparative examples. Further, the inventive steels 4 and 5 subjected to the high-temperature soaking have a larger D / C than those of the inventive steels 1 to 3 not subjected to the high-temperature soaking, and have a more spherical shape. Also, the number of MC carbides having a maximum width parallel line interval C of 5 μm or more and 40 μm or less per 0.01 mm 2 of the visual field area is more than 20 in all examples, and the comparative steels 11, 12, 14 to 16 More than in comparison. Furthermore, the number of the inventive steels 4 and 5 subjected to the high-temperature soaking are larger than those of the inventive steels 1 to 3 not subjected to the high-temperature soaking.
[0038]
From the above results, it is understood that the MC carbide becomes more spherical by the high-temperature soaking, and the MC carbide having a size that does not affect the toughness is appropriately dispersed. These are presumed to be due to Ostwald ripening. This shows that high-temperature soaking increases the toughness and abrasion resistance of the steel because MC carbides are spheroidized and have a large diameter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main surface of a slitter blade. FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of a slitter blade. FIG. 3 is a schematic diagram showing cutting using a slitter blade. FIG. 4 is a diagram showing two slitter blades in FIG. Enlarged view of the close part of [Description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Slitter blade 2 Outer peripheral edge 21 Sharp corner (blade edge)
3 Insertion hole 31 Recesses 4a, 4b Rotation shaft 5 Steel plate 6 to be cut 6 Cutting area

Claims (5)

主成分としてのFeと、
0.7質量%以上0.9質量%以下のCと、
0.15質量%以上0.35質量%以下のSiと、
2質量%以下のMnと、
5質量%以上6質量%以下のCrと、
2.5質量%以上3.5質量%以下のMoと、
1.8質量%以上2.3質量%以下のVと、
を含有するマトリックスハイス鋼からなることを特徴とするスリッタ刃。
Fe as a main component,
0.7% by mass or more and 0.9% by mass or less of C;
0.15% by mass or more and 0.35% by mass or less of Si;
Mn of 2% by mass or less;
5% by mass or more and 6% by mass or less of Cr;
2.5% by mass or more and 3.5% by mass or less of Mo;
V of 1.8% by mass or more and 2.3% by mass or less;
A slitter blade comprising a matrix high-speed steel containing
前記マトリックスハイス鋼において、該鋼中に存在するMC炭化物とMC炭化物は、観察される断面組織上において、前記MC炭化物が占める面積をA、前記MC炭化物が占める面積をBとしたとき、面積比A/(A+B)は0.25以下であることを特徴とする請求項1に記載のスリッタ刃。In the matrix high-speed steel, MC carbides and M 6 C carbides present in the steel were defined as A, the area occupied by the M 6 C carbides on the observed cross-sectional structure, and B, the area occupied by the MC carbides. The slitter blade according to claim 1, wherein the area ratio A / (A + B) is 0.25 or less. 前記マトリックスハイス鋼において、該鋼中に存在する前記MC炭化物は、断面組織上において観察される外形線に接する最大幅平行線の間隔をC、最小幅平行線の間隔をDとしたとき、最小最大幅比D/Cが0.4以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のスリッタ刃。In the matrix high-speed steel, the MC carbide present in the steel has a minimum distance C when the interval between the maximum width parallel lines in contact with the outline observed on the cross-sectional structure and D when the minimum width parallel line is D. The slitter blade according to claim 1 or 2, wherein the maximum width ratio D / C is 0.4 or more. 前記マトリックスハイス鋼において、該鋼中に存在する前記MC炭化物のうち、前記最大幅平行線の間隔Cが5μm以上40μm以下のものは、断面組織上における視野面積0.01mm当たり20個以上存在することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のスリッタ刃。Present in the matrix high-speed steel, of the MC carbides present in the steel, the ones spacing C of the maximum width parallel lines following 40μm or 5μm is field area 0.01 mm 2 per 20 or more on the cross section structure The slitter blade according to any one of claims 1 to 3, wherein the slitter blade is formed. 請求項3または4に記載のスリッタ刃の製造方法であって、請求項1に記載の成分を含有する鋳造または鍛造された鋼に対し、1150℃以上1280℃以下の温度で10時間以上100時間以下の時間保持する熱処理を行い、前記マトリックスハイス鋼を得る工程を含むことを特徴とするスリッタ刃の製造方法。The method for producing a slitter blade according to claim 3 or 4, wherein the cast or forged steel containing the component according to claim 1 is at a temperature of 1150 ° C to 1280 ° C for 10 hours to 100 hours. A method for producing a slitter blade, comprising a step of performing a heat treatment for holding for the following time to obtain the matrix high-speed steel.
JP2003116612A 2003-04-22 2003-04-22 Slitter blade and its manufacturing method Pending JP2004323874A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003116612A JP2004323874A (en) 2003-04-22 2003-04-22 Slitter blade and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003116612A JP2004323874A (en) 2003-04-22 2003-04-22 Slitter blade and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004323874A true JP2004323874A (en) 2004-11-18

Family

ID=33496761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003116612A Pending JP2004323874A (en) 2003-04-22 2003-04-22 Slitter blade and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004323874A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006116664A (en) * 2004-10-22 2006-05-11 Jfe Steel Kk Trimmer blade and trimming method for steel plate
JP2013213256A (en) * 2012-04-02 2013-10-17 Sanyo Special Steel Co Ltd Matrix high-speed steel with high strength
JP7372774B2 (en) 2019-07-24 2023-11-01 山陽特殊製鋼株式会社 high speed steel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006116664A (en) * 2004-10-22 2006-05-11 Jfe Steel Kk Trimmer blade and trimming method for steel plate
JP2013213256A (en) * 2012-04-02 2013-10-17 Sanyo Special Steel Co Ltd Matrix high-speed steel with high strength
JP7372774B2 (en) 2019-07-24 2023-11-01 山陽特殊製鋼株式会社 high speed steel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5328331B2 (en) Steel materials for wear-resistant quenched and tempered parts and manufacturing method
WO2011040587A1 (en) Steel for machine structural use, manufacturing method for same, case hardened steel components, and manufacturing method for same
TWI654318B (en) High speed tool steel and manufacturing method thereof
JP2004018925A (en) Steel of excellent machinability
JP5152441B2 (en) Steel parts for machine structure and manufacturing method thereof
JP5260460B2 (en) Case-hardened steel parts and manufacturing method thereof
WO2017119224A1 (en) Large crankshaft
JP2021155808A (en) Steel material
JP4144094B2 (en) Blade material for metal band saw
JP2002212679A (en) EDGE TOOL AND Fe-BASED ALLOY FOR EDGE TOOL USED THEREFOR
JP2004323874A (en) Slitter blade and its manufacturing method
JP6525115B1 (en) Nitriding bars and machine parts
JP5286220B2 (en) Steel for machine structure and manufacturing method thereof
JP2009161809A (en) Steel material for cutlery excellent in wear resistance and toughness
JP5459197B2 (en) Alloy steel for machine structural use
JP6772915B2 (en) Cold tool steel
JP6292362B1 (en) Roll outer layer material for hot rolling and composite roll for hot rolling
CN109154042B (en) Hot forged article
JP2012117098A (en) Free-cutting steel for cold forging
JP7464822B2 (en) Steel for bearing raceways and bearing raceways
JP3903966B2 (en) Case-hardened steel with excellent chip control
JPH09316601A (en) Cold tool steel suitable for surface treatment, die and tool for the same
JP2006297427A (en) Method for manufacturing forged sleeve roll for rolling wide flange shape
JP3900102B2 (en) Non-tempered steel and non-tempered steel products
JP2006219726A (en) Method for manufacturing race of rolling bearing

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20060224

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Effective date: 20080319

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080324

A02 Decision of refusal

Effective date: 20080731

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02