JP2010209388A - Surface treatment method of tool steel and tool steel subjected to surface treatment by the method - Google Patents

Surface treatment method of tool steel and tool steel subjected to surface treatment by the method Download PDF

Info

Publication number
JP2010209388A
JP2010209388A JP2009055655A JP2009055655A JP2010209388A JP 2010209388 A JP2010209388 A JP 2010209388A JP 2009055655 A JP2009055655 A JP 2009055655A JP 2009055655 A JP2009055655 A JP 2009055655A JP 2010209388 A JP2010209388 A JP 2010209388A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool steel
region
laser
tool
carbide
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.)
Granted
Application number
JP2009055655A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5455009B2 (en
Inventor
Yoshiaki Morisada
好昭 森貞
Hidetoshi Fujii
英俊 藤井
Masa Mizuno
雅 水野
Genryu Abe
源隆 阿部
Toru Nagaoka
亨 長岡
Masao Fukuzumi
真男 福角
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.)
Osaka University NUC
Osaka Municipal Technical Research Institute
AMC KK
Original Assignee
Osaka University NUC
Osaka Municipal Technical Research Institute
AMC KK
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 Osaka University NUC, Osaka Municipal Technical Research Institute, AMC KK filed Critical Osaka University NUC
Priority to JP2009055655A priority Critical patent/JP5455009B2/en
Publication of JP2010209388A publication Critical patent/JP2010209388A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5455009B2 publication Critical patent/JP5455009B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment method of a tool steel and the tool steel subjected to surface treatment by the method and to provide the advantageous surface treatment method for forming a satisfactory nitride layer on the surface of the tool steel which can be also applied to a cold tool steel. <P>SOLUTION: In the surface treatment method of tool steel, after locally rapidly heating a surface layer part of a material to be treated having the tool steel as a base material to form a molten pool, the molten pool is rapidly solidified to form a carbide fine region, the carbide fine region is subjected to a friction stirring process to form a structure fine region and a material to be treated having the structure fine region is subjected to nitriding treatment to form the nitride layer on the surface of the material to be treated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、工具鋼の表面処理方法および該方法によって表面処理された工具鋼に関し、特に、工具鋼の表面に良好な窒化層を形成させる有利な表面処理方法に関する。   The present invention relates to a tool steel surface treatment method and a tool steel surface-treated by the method, and more particularly to an advantageous surface treatment method for forming a good nitrided layer on the surface of the tool steel.

各種金型や自動車の構造部品等には、極めて高い耐摩耗性や耐熱衝撃性が求められる。これらの要求に対し、鉄鋼材への浸炭や窒化などの拡散処理、PVDやCVDを用いた表面被覆処理、およびイオン注入やイオン照射を用いた表面改質処理等が検討されている(例えば、特開2003−73800)。   Various molds and automobile structural parts are required to have extremely high wear resistance and thermal shock resistance. In response to these requirements, diffusion treatment such as carburizing and nitriding into steel materials, surface coating treatment using PVD and CVD, surface modification treatment using ion implantation and ion irradiation, and the like have been studied (for example, JP2003-73800).

特に窒化処理を用いると、窒化層(化合物層および拡散層)の形成によって鉄鋼材の表面を大幅に高硬度化することができ、プロセスも比較的簡便であることから、盛んに利用されている。しかしながら、窒素と化合物を形成しやすいクロム(Cr)やモリブデン(Mo)等の合金元素を大量に含有する工具鋼に窒化処理を施した場合、窒化層が不均質となり、窒化によって生成する窒化物の偏在(いわゆる「カモメマーク」の形成)によって窒化層が脆化してしまう。   Especially when nitriding is used, the surface of steel materials can be greatly hardened by the formation of nitrided layers (compound layers and diffusion layers), and the process is relatively simple. . However, when nitriding is applied to tool steel containing a large amount of alloy elements such as chromium (Cr) and molybdenum (Mo), which easily form a compound with nitrogen, the nitride layer becomes inhomogeneous, and nitride is generated by nitriding The uneven distribution (formation of so-called “gull marks”) causes the nitride layer to become brittle.

これに対し、合金元素の添加量が比較的少ない熱間工具鋼(例えばSKD61)の表面に電子ビームを照射して表面層を溶融させ、該溶融部の冷却によって得られる微細樹枝状組織の再凝固層に窒化処理を施す方法が提案されている(特開2008−138223)。該方法によると、再凝固層に微細で均一に分散した窒化物を形成させることができるとされている。   On the other hand, the surface layer of a hot tool steel (for example, SKD61) with a relatively small amount of alloying elements is irradiated with an electron beam to melt the surface layer, and the fine dendritic structure obtained by cooling the molten portion is regenerated. A method of nitriding the solidified layer has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-138223). According to this method, a fine and uniformly dispersed nitride can be formed in the resolidified layer.

また、熱間工具鋼(例えばSKD61)を被処理材として、HV=550〜1100の硬度を有する研磨材を圧縮空気によって噴射し、該被処理材の表面近傍の表層にナノ結晶組織を形成させ、該ナノ結晶組織に対してプラズマ窒化処理を施す方法が提案されている(特開2008−223122)。該方法によると、ナノ結晶組織の付与による硬度および靭性の向上によって摩耗損失や熱疲労によるき裂の生成を抑制でき、例えば、実用金型として高寿命の合金鋼からなる熱間金型を提供することができるとされている。   Further, using hot tool steel (for example, SKD61) as a material to be treated, an abrasive having a hardness of HV = 550 to 1100 is sprayed with compressed air to form a nanocrystalline structure on the surface layer near the surface of the material to be treated. A method of performing plasma nitriding treatment on the nanocrystalline structure has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-223122). According to this method, the generation of cracks due to wear loss and thermal fatigue can be suppressed by improving the hardness and toughness by imparting a nanocrystalline structure. For example, a hot mold made of a long-life alloy steel is provided as a practical mold It is supposed to be possible.

特開2003−73800JP 2003-73800 A 特開2008−138223JP 2008-138223 A 特開2008−223122JP 2008-223122 A

従来の技術では、窒素と化合物を形成しやすいクロム(Cr)等の合金元素を大量に含有する工具鋼に対し、窒化処理によって高い耐摩耗性や耐熱衝撃性を付与することは困難であった。特に、合金元素の添加量が極めて多い冷間工具鋼に関しては窒化層の脆化が顕著であり、実用的な表面処理方法として窒化処理を用いることができない。上述の通り、工具鋼への窒化に対しては種々の提案がなされているが、これらは冷間工具鋼に用いることができない。また、合金元素の含有量が比較的少ない熱間工具鋼(例えばSKD61)についても、より良い窒化層の形成が求められている。   With conventional technology, it has been difficult to impart high wear resistance and thermal shock resistance to tool steel containing a large amount of alloying elements such as chromium (Cr), which easily form compounds with nitrogen, by nitriding. . In particular, in cold tool steel with an extremely large amount of alloy element added, embrittlement of the nitrided layer is remarkable, and nitriding cannot be used as a practical surface treatment method. As described above, various proposals have been made for nitriding into tool steel, but these cannot be used for cold tool steel. In addition, a better nitrided layer is required for hot tool steel (for example, SKD61) having a relatively low alloy element content.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、工具鋼の表面処理方法および該方法によって表面処理された工具鋼を提供し、特に、冷間工具鋼にも適用可能な、工具鋼の表面に良好な窒化層を形成させる有利な表面処理方法を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a tool steel surface treatment method and a tool steel surface-treated by the method. In particular, the present invention is applicable to a cold tool steel surface. An advantageous surface treatment method for forming a good nitrided layer is provided.

本発明の工具鋼の表面処理方法は、工具鋼を素材とする被処理材の表層部を局部的に急速加熱して溶融溜まりを形成した後、該溶融溜まりを急速凝固することで炭化物微細化領域を形成し(第1工程)、該炭化物微細化領域に摩擦攪拌プロセスを施すことで組織微細化領域を形成し(第2工程)、該組織微細化領域を有する被処理材に対して窒化処理を施すことで被処理材の表面に窒化層を形成する(第3工程)ものである。工具鋼としては冷間工具鋼を用いることが好ましく、工具鋼を素材とする被処理材の表層部を局部的に急速加熱するためにはレーザの照射を用いることが好ましい。   The surface treatment method for tool steel according to the present invention is to refine the carbide by rapidly solidifying the molten pool after rapidly heating the surface layer portion of the material to be processed using the tool steel as a raw material and then rapidly solidifying the molten pool. Forming a region (first step), subjecting the carbide refined region to a friction stir process to form a region refined region (second step), and nitriding the workpiece having the tissue refined region By performing the treatment, a nitride layer is formed on the surface of the material to be treated (third step). As the tool steel, it is preferable to use cold tool steel, and it is preferable to use laser irradiation in order to locally rapidly heat the surface layer portion of the material to be processed using the tool steel.

炭化物微細化領域が少なくとも部分的に重なるように第1工程を複数回実行することで、より広い炭化物微細化領域を形成することができる。また、炭化物微細化領域の内側において第2工程を複数回実行することで、より広い組織微細化領域を形成することができる。また、第1工程で用いるレーザとして半導体レーザを用いることで、割れや欠陥等を生じることなく、良好な炭化物微細化領域を形成させることができる。   By executing the first step a plurality of times so that the carbide refined regions at least partially overlap, a wider carbide refined region can be formed. Further, by executing the second step a plurality of times inside the carbide refined region, a wider texture refined region can be formed. Further, by using a semiconductor laser as the laser used in the first step, a good carbide refined region can be formed without causing cracks or defects.

本発明の表面処理された工具鋼は、本発明の工具鋼の表面処理方法によって製造することができる。つまり、工具鋼を素材とする被処理材の表層部を局部的に急速加熱して溶融溜まりを形成した後、該溶融溜まりを急速凝固することで炭化物微細化領域を形成し、該炭化物微細化領域に摩擦攪拌プロセスを施すことで組織微細化領域を形成し、該組織微細化領域を有する被処理材に対して窒化処理を施すことで被処理材の表面に窒化層を形成する。工具鋼としては冷間工具鋼を用いることが好ましく、工具鋼を素材とする被処理材の表層部を局部的に急速加熱するためにはレーザの照射を用いることが好ましい。   The surface-treated tool steel of the present invention can be produced by the surface treatment method for tool steel of the present invention. In other words, after forming a molten pool by rapidly heating the surface layer of the material to be processed using tool steel as a raw material, a carbide refined region is formed by rapidly solidifying the molten pool, and the carbide refined By subjecting the region to a friction stir process, a microstructured region is formed, and a nitrided layer is formed on the surface of the material to be treated by performing nitriding treatment on the material having the textured region. As the tool steel, it is preferable to use cold tool steel, and it is preferable to use laser irradiation in order to locally rapidly heat the surface layer portion of the material to be processed using the tool steel.

本発明の工具鋼の表面処理方法では、レーザによる工具鋼の局所的な急速加熱および急速冷却と摩擦攪拌プロセスによる局所的な攪拌効果および結晶粒微細化効果とを利用して形成させた均質な組織微細化領域に対して窒化処理を施すため、窒素と化合物を形成しやすいクロム(Cr)等の合金元素を大量に含有する工具鋼に関しても、窒化によって生成する窒化物の偏在を抑制した均質な窒化層を形成することができる。   In the surface treatment method for tool steel of the present invention, a homogeneous tool formed by utilizing local rapid heating and cooling of the tool steel by laser and local stirring effect and grain refinement effect by friction stirring process. Nitrogen treatment is applied to the microstructured region, so even with tool steels containing a large amount of alloying elements such as chromium (Cr) that easily form nitrogen and compounds, the uneven distribution of nitrides produced by nitriding is suppressed. A simple nitride layer can be formed.

本発明の表面処理された工具鋼は、窒化物の偏在を抑制した均質な窒化層を有しているため、優れた耐摩耗特性や耐熱衝撃性を発揮することができる。本発明の表面処理された工具鋼は、高硬度、高耐熱衝撃性および高耐摩耗性等が要求される用途に広く利用することができ、例えば、各種金型や動車の構造部品等に用いることができる。   Since the surface-treated tool steel of the present invention has a homogeneous nitride layer that suppresses uneven distribution of nitrides, it can exhibit excellent wear resistance and thermal shock resistance. The surface-treated tool steel of the present invention can be widely used for applications that require high hardness, high thermal shock resistance, high wear resistance, and the like. For example, it is used for various molds and structural parts of moving vehicles. be able to.

本発明の工具鋼の表面処理方法の概念図である。It is a conceptual diagram of the surface treatment method of the tool steel of this invention. 本発明の工具鋼の表面処理方法の第1工程の概念図である。It is a conceptual diagram of the 1st process of the surface treatment method of the tool steel of this invention. 本発明の工具鋼の表面処理方法の第1工程実施後における工具鋼の断面を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the cross section of the tool steel after 1st process implementation of the surface treatment method of the tool steel of this invention. 本発明の工具鋼の表面処理方法の第1工程を複数回実施した後における工具鋼の断面を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the cross section of the tool steel after implementing the 1st process of the surface treatment method of the tool steel of this invention in multiple times. 本発明の工具鋼の表面処理方法の第2工程の概念図である。It is a conceptual diagram of the 2nd process of the surface treatment method of the tool steel of this invention. 本発明の工具鋼の表面処理方法の第2工程実施後における工具鋼の断面を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the cross section of the tool steel after 2nd process implementation of the surface treatment method of the tool steel of this invention. 本発明の工具鋼の表面処理方法の第3工程実施後における工具鋼の断面を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the cross section of the tool steel after 3rd process implementation of the surface treatment method of the tool steel of this invention. 本発明の表面処理された工具鋼の断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section of the surface-treated tool steel of the present invention. 実施例1で得られた試料の全体写真である。2 is an overall photograph of the sample obtained in Example 1. 未処理のDC53板材の光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph of an unprocessed DC53 board | plate material. レーザの照射によって溶融、急速凝固した領域の光学顕微鏡写真である。It is an optical micrograph of a region melted and rapidly solidified by laser irradiation. 図11の拡大写真である。It is an enlarged photograph of FIG. 実施例2で得られた試料の全体写真である。2 is an overall photograph of a sample obtained in Example 2. 実施例2で得られた試料の断面の光学顕微鏡写真である。3 is an optical micrograph of a cross section of a sample obtained in Example 2. 実施例2で得られた試料のビッカース硬度測定結果である。It is a Vickers hardness measurement result of the sample obtained in Example 2. 組織微細化領域の走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of a structure | tissue refinement | miniaturization area | region. 未処理のDC53板材のEDX定性分析結果である。It is an EDX qualitative analysis result of unprocessed DC53 board | plate material. 組織微細化領域のEDX定性分析結果である。It is an EDX qualitative analysis result of a structure | tissue refinement | miniaturization area | region. 実施例3で得られた試料の全体写真である。4 is an overall photograph of the sample obtained in Example 3. 実施例3で得られた試料の断面の光学顕微鏡写真である。4 is an optical micrograph of a cross section of a sample obtained in Example 3. 実施例3で得られた試料のビッカース硬度測定結果である。It is a Vickers hardness measurement result of the sample obtained in Example 3. 実施例4で得られた未処理のDC53板材に生成した窒化層の光学顕微鏡写真である。4 is an optical micrograph of a nitrided layer formed on an untreated DC53 plate material obtained in Example 4. 実施例4で得られたレーザ処理のみを施したDC53板材に生成した窒化層の光学顕微鏡写真である。4 is an optical micrograph of a nitride layer formed on a DC53 plate material that has been subjected to only laser treatment obtained in Example 4. FIG. 実施例4で得られたレーザ処理および摩擦攪拌プロセスを施したDC53板材に生成した窒化層の光学顕微鏡写真である。It is an optical microscope photograph of the nitride layer produced | generated on the DC53 board | plate material which performed the laser processing and friction stirring process obtained in Example 4. FIG. 未処理のDC53板材に窒化処理を施した試料のビッカース硬度測定結果である。It is a Vickers hardness measurement result of the sample which gave the nitriding process to the unprocessed DC53 board | plate material. レーザ処理のみを施したDC53板材に窒化処理を施した試料のビッカース硬度測定結果である。It is a Vickers hardness measurement result of the sample which performed the nitriding process on the DC53 board | plate material which performed only the laser process. レーザ処理および摩擦攪拌プロセスを施したDC53板材に窒化処理を施した試料のビッカース硬度測定結果である。It is a Vickers hardness measurement result of the sample which gave the DC53 board | plate material which gave the laser treatment and the friction stirring process to the nitriding treatment.

図1に本発明の工具鋼の表面処理方法の概念図を示す。本発明の工具鋼の表面処理方法は炭化物微細化領域を形成する第1工程(S01)と、組織微細化領域を形成する第2工程(S02)と、組織微細化領域を有する被処理材に窒化処理を施す第3工程(S03)とを有している。第1工程として、工具鋼の表層部をレーザ照射等によって局部的に急速加熱して溶融溜まりを形成した後、該溶融溜まりを急速凝固することで炭化物微細化領域を形成する。第2工程として、第1工程で形成した炭化物微細化領域に摩擦攪拌プロセスを施し、組織微細化領域を形成する。第3工程として、第2工程で形成した組織微細化領域を有する被処理材に対して窒化処理を施し、被処理材表面に窒化層を形成する。   FIG. 1 shows a conceptual diagram of the surface treatment method for tool steel of the present invention. The surface treatment method for tool steel according to the present invention includes a first step (S01) for forming a carbide refined region, a second step (S02) for forming a refined region, and a material to be treated having a refined region. And a third step (S03) for performing nitriding treatment. As a first step, the surface layer portion of the tool steel is rapidly heated locally by laser irradiation or the like to form a molten pool, and then the molten pool is rapidly solidified to form a carbide refined region. As a second step, a friction stir process is applied to the carbide refined region formed in the first step to form a microstructure refined region. As a third step, nitriding treatment is performed on the material to be processed having the microstructured region formed in the second step, and a nitride layer is formed on the surface of the material to be processed.

図2は第1工程の実施例を示したものである。レーザ光源10から射出されたレーザビーム12を工具鋼14の表面近傍に集光させる。このようにレーザビーム12を工具鋼14に照射することで、工具鋼14の表層部を局部的に急速加熱し、表層部に溶融溜まり16を形成させる。また、レーザビーム12は走査方向に所定速度で走査され、レーザビーム12が溶融溜まり16から移動すると、周辺領域への熱拡散によって溶融溜まり16が急速凝固する。したがって、工具鋼14の表層部のうちレーザビーム12が走査された領域がレーザビーム12による急速加熱および急速凝固を受けることとなる。なお、レーザ光源10は工具鋼14の表層部を局部的に急速加熱することで溶融溜まり16を形成し得るレーザを発生するものであればよいが、半導体レーザを用いることが好ましい。また、レーザビーム12の代わりに、マイクロプラズマ溶接等を用いることも可能である。   FIG. 2 shows an example of the first step. The laser beam 12 emitted from the laser light source 10 is condensed near the surface of the tool steel 14. By irradiating the tool steel 14 with the laser beam 12 in this manner, the surface layer portion of the tool steel 14 is rapidly heated locally, and a molten pool 16 is formed in the surface layer portion. The laser beam 12 is scanned at a predetermined speed in the scanning direction, and when the laser beam 12 moves from the melt pool 16, the melt pool 16 rapidly solidifies due to thermal diffusion to the peripheral region. Therefore, the region scanned with the laser beam 12 in the surface layer portion of the tool steel 14 is subjected to rapid heating and rapid solidification by the laser beam 12. The laser light source 10 may be any laser source that can generate a laser capable of forming the molten pool 16 by locally rapidly heating the surface layer portion of the tool steel 14, but a semiconductor laser is preferably used. Further, instead of the laser beam 12, micro plasma welding or the like can be used.

図3は第1工程実施後における工具鋼の断面を示した模式図である。上述の溶融溜まり16が急速凝固し、工具鋼14の表層部に炭化物微細化領域20が形成される。より広い炭化物微細化領域20が必要な場合には、1回のレーザ走査で形成される炭化物微細化領域20が少なくとも部分的に重なるようにレーザの走査を複数回実行することで図4に示すような広い炭化物微細化領域20を得ることができる。   FIG. 3 is a schematic view showing a cross section of the tool steel after the first step. The molten pool 16 is rapidly solidified, and a carbide refined region 20 is formed in the surface layer portion of the tool steel 14. When a wider carbide refined region 20 is required, the laser scan is performed a plurality of times so that the carbide refined region 20 formed by one laser scan at least partially overlaps, as shown in FIG. Such a wide carbide refined region 20 can be obtained.

第2工程は第1工程で形成させた炭化物微細化領域に摩擦攪拌プロセスを施す工程である。摩擦攪拌プロセスは、1991年に英国のTWI(The
Welding Institute)で考案された接合技術である摩擦攪拌接合法を、金属材の表面改質法として応用したものである。摩擦攪拌接合は高速で回転する円柱状のツールを接合したい領域に圧入(ツール底面にプローブと呼ばれる突起を有しており、該プローブが圧入される)し、摩擦熱によって軟化した被接合材を攪拌しながら接合したい方向に走査することで接合を達成する技術である。回転するツールによって攪拌された領域は一般的に攪拌部と呼ばれ、接合条件によっては材料の均質化および結晶粒径の減少に伴う機械的特性の向上がもたらされる。摩擦攪拌による材料の均質化および結晶粒径の減少に伴う機械的特性の向上を表面改質として用いる技術が摩擦攪拌プロセスであり、近年広く研究の対象になっている。
The second step is a step of subjecting the carbide refined region formed in the first step to a friction stirring process. The friction stir process was established in 1991 by British TWI (The
The friction stir welding method, which is a joining technique devised by Welding Institute), is applied as a surface modification method for metal materials. Friction stir welding is performed by press-fitting into a region where a cylindrical tool rotating at a high speed is to be joined (having a protrusion called a probe on the bottom of the tool, and the probe is press-fitted), and softened by frictional heat. This technique achieves joining by scanning in the direction of joining while stirring. The region agitated by the rotating tool is generally called an agitator, and depending on the joining conditions, the material is homogenized and the mechanical properties are improved with the reduction of the crystal grain size. A technique that uses as a surface modification a material homogenization by friction stirrer and an improvement in mechanical properties accompanying a decrease in crystal grain size is a friction stir process, and has been widely studied in recent years.

図5は第2工程の実施例を示したものである。炭化物微細化領域20に回転する円柱状のツール30を圧入し、炭化物微細化領域20に沿って走査させることで組織微細化領域22が形成される。ツール30の回転速度は100〜2000
rpm、移動速度は10〜1000 mm/min、圧縮荷重は4903〜98066N(500〜10000 kgf)が好ましいが、摩擦攪拌が達成できればこの限りではない。また、圧入されたツール30が炭化物微細化領域20の外に出てしまうと粗大な炭化物を巻き込んでしまうため、ツール30は炭化物微細化領域20の内側に圧入することが好ましい。ツール30の形状は炭化物微細化領域20に対する摩擦攪拌プロセスを達成できるものであればよく、ツール30の底面におけるプローブの有無やその形状等に制約を受けるものではない。
FIG. 5 shows an example of the second step. A columnar tool 30 that rotates into the carbide refined region 20 is press-fitted and scanned along the carbide refined region 20 to form the tissue refined region 22. The rotation speed of the tool 30 is 100 to 2000
The rpm, the moving speed is preferably 10 to 1000 mm / min, and the compressive load is preferably 4903 to 98066 N (500 to 10000 kgf), but this is not limited as long as frictional stirring can be achieved. Moreover, since the coarse carbide | carbonized_material will be involved when the press-fitted tool 30 comes out of the carbide | carbonized_material refinement | miniaturization area | region 20, it is preferable to press-fit the tool 30 inside the carbide | carbonized_material refinement | miniaturization area | region 20. The shape of the tool 30 may be any shape as long as it can achieve a friction stir process for the carbide refined region 20, and is not limited by the presence or absence of the probe on the bottom surface of the tool 30 or the shape thereof.

図6は第2工程実施後における工具鋼の断面を示した模式図である。炭化物微細化領域20に摩擦攪拌プロセスを施すことで、工具鋼14の表層部に組織微細化領域22が形成される。より広い組織微細化領域22が必要な場合には、1回のレーザ走査で形成される炭化物微細化領域20が少なくとも部分的に重なるようにレーザの走査を複数回実行することで広い炭化物微細化領域20を得た後、該炭化物微細化領域20に対して第2工程を複数回実行すればよい。   FIG. 6 is a schematic view showing a cross section of the tool steel after the second step. By subjecting the carbide refined region 20 to a friction stirring process, a microstructure refined region 22 is formed in the surface layer portion of the tool steel 14. When a wider structure refinement region 22 is required, a wider carbide refinement is performed by performing laser scanning a plurality of times so that the carbide refinement region 20 formed by one laser scan at least partially overlaps. After obtaining the region 20, the second step may be performed a plurality of times on the carbide refined region 20.

図7は第3工程実施後における工具鋼の断面を示した模式図である。組織微細化領域22を有する工具鋼14に窒化処理を施すことで、窒化層24が形成される。組織微細化領域22に生成した窒化層24には顕著なカモメマークが存在しない。本発明において、窒化処理の方法は特に限定されず、例えば、ガス窒化、塩浴窒化およびイオン窒化等を用いることができる。   FIG. 7 is a schematic view showing a cross section of the tool steel after the third step. Nitriding layer 24 is formed by nitriding the tool steel 14 having the microstructured region 22. There are no noticeable seagull marks in the nitride layer 24 formed in the microstructured region 22. In the present invention, the nitriding method is not particularly limited, and for example, gas nitriding, salt bath nitriding, ion nitriding, or the like can be used.

本発明における工具鋼14としては、JIS規格で規定されている工具鋼(炭素工具鋼、ダイス鋼、高速度工具鋼、合金工具鋼)を用いることができる。また、JIS規格で規定されている工具鋼に類似する組成を有する鋼および工具鋼と同等程度の合金元素を含有する鋼を用いることができる。また、本発明における工具鋼14として用いることが好ましい冷間工具鋼としては、例えばSKD11およびSKD11に類似する組成を有する鋼(例えば、大同特殊鋼製のDC53等)等を用いることができる。   As the tool steel 14 in the present invention, tool steel (carbon tool steel, die steel, high-speed tool steel, alloy tool steel) defined by JIS standards can be used. In addition, steel having a composition similar to tool steel defined by JIS standards and steel containing an alloy element equivalent to tool steel can be used. Further, as the cold tool steel preferably used as the tool steel 14 in the present invention, for example, steel having a composition similar to SKD11 and SKD11 (for example, DC53 made by Daido Special Steel) and the like can be used.

本発明の表面処理された工具鋼は図8に示されるような断面を有している。工具鋼14は炭化物微細化領域20、組織微細化領域22および窒化層24を有している。組織微細化領域22における炭化物の粒径は10nm〜数μmであり、組織微細化領域22に生成した窒化層24には顕著なカモメマークが存在しない。工具鋼14と組織微細化領域22は炭化物微細化領域20を介して連続的に存在しており、工具鋼14と組織微細化領域22を接合、接着等したものではない。   The surface-treated tool steel of the present invention has a cross section as shown in FIG. The tool steel 14 has a carbide refined region 20, a texture refined region 22, and a nitride layer 24. The grain size of the carbide in the tissue refinement region 22 is 10 nm to several μm, and there is no remarkable seagull mark in the nitride layer 24 generated in the tissue refinement region 22. The tool steel 14 and the structure refinement region 22 are continuously present via the carbide refinement region 20, and the tool steel 14 and the structure refinement region 22 are not joined or bonded.

以下に本発明の実施例及び比較例を図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例で被処理材として用いているDC53は汎用冷間ダイス鋼であり、優れた靭性等を有する工具鋼である。
実施例1
DC53板材に対し、半導体レーザ(出力:1kW)を用いて炭化物微細化領域を形成させた。レーザはDC53板材の表面でジャストフォーカス(DC53板材の表面におけるレーザ径は約1mm)とし、レーザの走査速度は1000mm/minとした。1回のレーザ走査で形成される炭化物微細化領域が少なくとも部分的に重なるように、1回のレーザ走査終了毎にレーザの照射位置をレーザ走査方向に対して垂直に0.7mmずつ移動させ、計5回のレーザ走査を実行した。得られた試料の写真を図9に示す。DC53板材の表面にレーザの照射によって形成された領域が存在するのが確認できる。
EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these examples. In addition, DC53 used as a to-be-processed material in an Example is general purpose cold die steel, and is tool steel which has the outstanding toughness etc.
Example 1
A carbide refined region was formed on the DC53 plate using a semiconductor laser (output: 1 kW). The laser was just focused on the surface of the DC53 plate (the laser diameter on the surface of the DC53 plate was about 1 mm), and the laser scanning speed was 1000 mm / min. The laser irradiation position is moved by 0.7 mm perpendicularly to the laser scanning direction at the end of each laser scan so that the carbide refined regions formed by one laser scan at least partially overlap each other. A total of 5 laser scans were performed. A photograph of the obtained sample is shown in FIG. It can be confirmed that there is a region formed by laser irradiation on the surface of the DC53 plate material.

図10に未処理のDC53板材の光学顕微鏡写真、図11にレーザの照射によって溶融、急速凝固した領域の光学顕微鏡写真をそれぞれ示す。なお、光学顕微鏡観察にあたっては組織観察を容易にするために、各試料に対して3%ナイタール液でエッチング処理を行っている。未処理領域には10μmを超えるような粗大な炭化物が確認されるが、レーザによる処理を受けた領域の炭化物は1μm以下にまで微細化されている。図12に図11で示した領域をより高倍率で観察した結果を示すが、微細化された炭化物が母材の結晶粒界に並んで存在しているのが確認される。   FIG. 10 shows an optical micrograph of an untreated DC53 plate, and FIG. 11 shows an optical micrograph of a region melted and rapidly solidified by laser irradiation. In the observation with an optical microscope, each sample is etched with a 3% nital solution in order to facilitate the observation of the structure. Coarse carbides exceeding 10 μm are confirmed in the untreated region, but the carbides in the region subjected to the laser treatment are refined to 1 μm or less. FIG. 12 shows the result of observing the region shown in FIG. 11 at a higher magnification, and it is confirmed that the refined carbides exist side by side at the crystal grain boundaries of the base material.

表1にレーザの照射によって溶融、急速凝固した領域の表面から深さ方向へのビッカース硬度を示す。ビッカース硬度は荷重2.94N(300gf)、保持時間15秒の条件で測定を行った。未処理領域のビッカース硬度は200〜300
Hv程度であるが、レーザによる処理を施した領域のビッカース硬度は500Hv前後にまで上昇している。
Table 1 shows the Vickers hardness in the depth direction from the surface of the region melted and rapidly solidified by laser irradiation. The Vickers hardness was measured under the conditions of a load of 2.94 N (300 gf) and a holding time of 15 seconds. Vickers hardness of untreated area is 200-300
Although it is about Hv, the Vickers hardness of the region subjected to the treatment with the laser has increased to around 500 Hv.

実施例2
DC53板材にレーザによる処理を施して炭化物微細化領域を形成させた後、該炭化物微細化領域に対して摩擦攪拌プロセスを施した。炭化物微細化領域の形成には半導体レーザ(出力:1kW)を用い、レーザはDC53板材の表面でジャストフォーカス(DC53板材の表面におけるレーザ径は約1mm)とした。また、レーザの走査速度は1200mm/minとした。1回のレーザ走査で形成される炭化物微細化領域が少なくとも部分的に重なるように、1回のレーザ走査終了毎にレーザの照射位置をレーザ走査方向に対して垂直に0.7mmずつ移動させ、計15回のレーザ走査を実行した。摩擦攪拌プロセスには直径が10mmの円柱形状をした超硬合金製のツールを用い、400rpmの速度で回転する該ツールを2600kgの荷重で炭化物微細化領域に圧入させた。ツールの移動速度は400mm/minとし、アルゴンガスをフローさせることでツールおよび試料の酸化を防止した。なお、ツールの挿入位置は炭化物微細化領域の中央とし、ツールが未処理のDC53板材を攪拌しないように十分留意した。
Example 2
After the DC53 plate material was treated with a laser to form a carbide refined region, a friction stirring process was applied to the carbide refined region. A semiconductor laser (output: 1 kW) was used to form the carbide refined region, and the laser was just focused on the surface of the DC53 plate (the laser diameter on the surface of the DC53 plate was about 1 mm). The laser scanning speed was 1200 mm / min. The laser irradiation position is moved by 0.7 mm perpendicularly to the laser scanning direction at the end of each laser scan so that the carbide refined regions formed by one laser scan at least partially overlap each other. A total of 15 laser scans were performed. A cemented carbide tool having a cylindrical shape with a diameter of 10 mm was used for the friction stirring process, and the tool rotating at a speed of 400 rpm was press-fitted into the carbide refined region with a load of 2600 kg. The moving speed of the tool was set to 400 mm / min, and oxidation of the tool and the sample was prevented by flowing argon gas. The insertion position of the tool was set at the center of the carbide refined region, and sufficient care was taken so that the tool did not stir the untreated DC53 plate material.

図13に得られた試料の表面の写真を示す。レーザによって処理された領域に対して摩擦攪拌プロセスが施されている。摩擦攪拌プロセスはレーザ処理によって処理された領域内で施されており、未処理のDC53板材を摩擦攪拌していないことが確認できる。   FIG. 13 shows a photograph of the surface of the obtained sample. A friction stir process is applied to the area treated by the laser. The friction stir process is performed in the region treated by the laser treatment, and it can be confirmed that the untreated DC 53 plate material is not friction stir.

図14に得られた試料の断面の光学顕微鏡写真を示す。なお、光学顕微鏡観察にあたっては組織観察を容易にするために、3%ナイタール液でエッチング処理を行っている。DC53板材の表面から約1mmの深さにかけてレーザ処理によって形成された炭化物微細化領域が存在し、該炭化物微細化領域において表面から約200μmの深さにかけて組織微細化領域が存在している。本実施例では摩擦攪拌プロセスにプローブを有さない円柱状ツールを使用しているため炭化物微細化領域に対するツールの圧入量が小さく、摩擦攪拌の影響が炭化物微細化領域の全域には至っていない。   FIG. 14 shows an optical micrograph of a cross section of the obtained sample. In the observation with an optical microscope, an etching process is performed with a 3% nital solution in order to facilitate the observation of the structure. There is a carbide refined region formed by laser processing from the surface of the DC53 plate material to a depth of about 1 mm, and a microstructure refined region exists from the surface to a depth of about 200 μm in the carbide refined region. In this embodiment, since a cylindrical tool having no probe is used in the friction stir process, the amount of press-fitting of the tool into the carbide refined region is small, and the influence of the friction stir does not reach the entire region of the carbide refined region.

図15に得られた試料に対するビッカース硬度の測定結果を示す。ビッカース硬度は荷重2.94N(300gf)、保持時間15秒の条件で測定を行った。摩擦攪拌プロセスによって形成された組織微細化領域のビッカース硬度はレーザ処理のみで形成された炭化物微細化領域の硬度を大幅に上回っている。   FIG. 15 shows the measurement results of Vickers hardness for the obtained sample. The Vickers hardness was measured under the conditions of a load of 2.94 N (300 gf) and a holding time of 15 seconds. The Vickers hardness of the microstructure refined region formed by the friction stir process is significantly higher than the hardness of the carbide refined region formed only by the laser treatment.

図16に組織微細化領域の走査型電子顕微鏡写真を示す。なお、走査型電子顕微鏡観察にあたっては組織観察を容易にするために、3%ナイタール液でエッチング処理を行っている。母材の結晶粒径は明らかに1μmを下回っており、炭化物は母材の結晶粒径よりも微細になっているものと考えられる。   FIG. 16 shows a scanning electron micrograph of the microstructured region. In the observation with a scanning electron microscope, an etching process is performed with a 3% nital solution in order to facilitate the observation of the structure. The crystal grain size of the base material is clearly less than 1 μm, and it is considered that the carbide is finer than the crystal grain size of the base material.

図17に未処理のDC53板材のEDX定性分析結果を、図18にレーザ処理および摩擦攪拌プロセスによって形成された組織微細化領域のEDX定性分析結果をそれぞれ示す。未処理のDC53板材と組織微細化領域との構成元素は同じであり、本発明の工具鋼の組織微細化方法が他元素の添加等によるものでないことが明らかである。   FIG. 17 shows the EDX qualitative analysis result of the unprocessed DC53 plate material, and FIG. 18 shows the EDX qualitative analysis result of the structure refinement region formed by the laser processing and the friction stir process. It is clear that the constituent elements of the untreated DC53 plate material and the structure refinement region are the same, and the structure refinement method of the tool steel of the present invention is not due to the addition of other elements.

実施例3
DC53板材にレーザによる処理を施して炭化物微細化領域を形成させた後、該炭化物微細化領域に対して摩擦攪拌プロセスを施した。炭化物微細化領域の形成には半導体レーザ(出力:1kW)を用い、レーザはDC53板材の表面でジャストフォーカス(DC53板材の表面におけるレーザ径は約1mm)とした。また、レーザの走査速度は1200mm/minとした。1回のレーザ走査で形成される炭化物微細化領域が少なくとも部分的に重なるように、1回のレーザ走査終了毎にレーザの照射位置をレーザ走査方向に対して垂直に0.7mmずつ移動させ、計15回のレーザ走査を実行した。摩擦攪拌プロセスには直径が10mmの円柱形状をした超硬合金製のツールを用い、400rpmの速度で回転する該ツールを2600kgの荷重で炭化物微細化領域に圧入させた。ツールの移動速度は400mm/minとし、アルゴンガスをフローさせることでツールおよび試料の酸化を防止した。なお、ツールの挿入位置は炭化物微細化領域からツールの約半分が未処理のDC53板材にかかるように調整し、ツールが未処理のDC53板材と炭化物微細化領域を同時に攪拌するようにした。
Example 3
After the DC53 plate material was treated with a laser to form a carbide refined region, a friction stirring process was applied to the carbide refined region. A semiconductor laser (output: 1 kW) was used to form the carbide refined region, and the laser was just focused on the surface of the DC53 plate (the laser diameter on the surface of the DC53 plate was about 1 mm). The laser scanning speed was 1200 mm / min. The laser irradiation position is moved by 0.7 mm perpendicularly to the laser scanning direction at the end of each laser scan so that the carbide refined regions formed by one laser scan at least partially overlap each other. A total of 15 laser scans were performed. A cemented carbide tool having a cylindrical shape with a diameter of 10 mm was used for the friction stirring process, and the tool rotating at a speed of 400 rpm was press-fitted into the carbide refined region with a load of 2600 kg. The moving speed of the tool was set to 400 mm / min, and oxidation of the tool and the sample was prevented by flowing argon gas. The insertion position of the tool was adjusted so that about half of the tool was applied to the unprocessed DC53 plate material from the carbide refined region, and the tool stirred the unprocessed DC53 plate material and the carbide refined region simultaneously.

図19に得られた試料の表面の写真を示す。レーザによって処理された領域と未処理の領域とに対して同時に摩擦攪拌プロセスが施されている。摩擦攪拌プロセスに用いたツールのほぼ中心が、レーザによって処理された領域と未処理の領域との境界付近を通過しているのが確認できる。   FIG. 19 shows a photograph of the surface of the obtained sample. A friction stir process is simultaneously applied to the region treated by the laser and the untreated region. It can be confirmed that almost the center of the tool used in the friction stir process passes near the boundary between the region treated by the laser and the untreated region.

図20に得られた試料の断面の光学顕微鏡写真を示す。なお、光学顕微鏡観察にあたっては組織観察を容易にするために、3%ナイタール液でエッチング処理を行っている。DC53板材の表面から約1mmの深さにかけてレーザ処理によって形成された炭化物微細化領域が存在し、該炭化物微細化領域において表面から約200μmの深さにかけて組織微細化領域が存在している。また、摩擦攪拌プロセスを炭化物微細化領域と未処理のDC53板材とに対して同時に行っているため、組織微細化領域が炭化物微細化領域外にも存在していることに加え、表面近傍の組織微細化領域には比較的粗大な炭化物が存在している。摩擦攪拌プロセスによる塑性流動によって未処理のDC53板材に存在する粗大な炭化物が組織微細化領域に混入したものと考えられる。本実施例では摩擦攪拌プロセスにプローブを有さない円柱状ツールを使用しているため炭化物微細化領域に対するツールの圧入量が小さく、摩擦攪拌の影響が炭化物微細化領域の全域には至っていない。   FIG. 20 shows an optical micrograph of a cross section of the obtained sample. In the observation with an optical microscope, an etching process is performed with a 3% nital solution in order to facilitate the observation of the structure. There is a carbide refined region formed by laser processing from the surface of the DC53 plate material to a depth of about 1 mm, and a microstructure refined region exists from the surface to a depth of about 200 μm in the carbide refined region. In addition, since the friction stir process is simultaneously performed on the carbide refined region and the unprocessed DC53 plate material, the microstructure refined region exists outside the carbide refined region, and the structure in the vicinity of the surface A relatively coarse carbide exists in the miniaturized region. It is considered that coarse carbides present in the untreated DC 53 plate material are mixed into the refined region of the structure due to plastic flow by the friction stir process. In this embodiment, since a cylindrical tool having no probe is used in the friction stir process, the amount of press-fitting of the tool into the carbide refined region is small, and the influence of the friction stir does not reach the entire region of the carbide refined region.

図21に得られた試料に対するビッカース硬度の測定結果を示す。ビッカース硬度は荷重2.94N(300gf)、保持時間15秒の条件で測定を行った。摩擦攪拌プロセスによって形成された組織微細化領域のビッカース硬度はレーザ処理のみで形成された炭化物微細化領域の硬度を大幅に上回っている。   FIG. 21 shows the measurement results of Vickers hardness for the obtained sample. The Vickers hardness was measured under the conditions of a load of 2.94 N (300 gf) and a holding time of 15 seconds. The Vickers hardness of the microstructure refined region formed by the friction stir process is significantly higher than the hardness of the carbide refined region formed only by the laser treatment.

実施例4
DC53板材にレーザによる処理を施して炭化物微細化領域を形成させた後、該炭化物微細化領域に対して摩擦攪拌プロセスを施した。炭化物微細化領域の形成には半導体レーザ(出力:1kW)を用い、レーザはDC53板材の表面でジャストフォーカス(DC53板材の表面におけるレーザ径は約1mm)とした。また、レーザの走査速度は1200mm/minとした。1回のレーザ走査で形成される炭化物微細化領域が少なくとも部分的に重なるように、1回のレーザ走査終了毎にレーザの照射位置をレーザ走査方向に対して垂直に0.7mmずつ移動させ、計15回のレーザ走査を実行した。摩擦攪拌プロセスには直径が10mmの円柱形状をした超硬合金製のツールを用い、400rpmの速度で回転する該ツールを2600kgの荷重で炭化物微細化領域に圧入させた。ツールの移動速度は400mm/minとし、アルゴンガスをフローさせることでツールおよび試料の酸化を防止した。その後、3L/hのアンモニアガスと1L/hの窒素ガスとをフローさせた炉中にレーザ処理および摩擦攪拌プロセスを施したDC53板材を保持して窒化処理を施した。なお、窒化温度は540℃、窒化時間は5hとした。また、比較材として、未処理のDC53板材およびレーザ処理のみを施したDC53板材についても同様の窒化処理を施した。
Example 4
After the DC53 plate material was treated with a laser to form a carbide refined region, a friction stirring process was applied to the carbide refined region. A semiconductor laser (output: 1 kW) was used to form the carbide refined region, and the laser was just focused on the surface of the DC53 plate (the laser diameter on the surface of the DC53 plate was about 1 mm). The laser scanning speed was 1200 mm / min. The laser irradiation position is moved by 0.7 mm perpendicularly to the laser scanning direction at the end of each laser scan so that the carbide refined regions formed by one laser scan at least partially overlap each other. A total of 15 laser scans were performed. A cemented carbide tool having a cylindrical shape with a diameter of 10 mm was used for the friction stirring process, and the tool rotating at a speed of 400 rpm was press-fitted into the carbide refined region with a load of 2600 kg. The moving speed of the tool was set to 400 mm / min, and oxidation of the tool and the sample was prevented by flowing argon gas. Thereafter, the DC53 plate material subjected to the laser treatment and the friction stirring process was held in a furnace in which 3 L / h ammonia gas and 1 L / h nitrogen gas were flowed to perform nitriding treatment. The nitriding temperature was 540 ° C. and the nitriding time was 5 h. Further, as a comparative material, the same nitriding treatment was applied to the untreated DC53 plate material and the DC53 plate material subjected to only the laser treatment.

未処理のDC53板材に生成した窒化層の光学顕微鏡写真を図22に、レーザ処理のみを施したDC53板材に生成した窒化層の光学顕微鏡写真を図23に、レーザ処理および摩擦攪拌プロセスを施したDC53板材に生成した窒化層の光学顕微鏡写真を図24にそれぞれ示す。未処理およびレーザ処理のみを施したDC53板材に生成した窒化層中にはカモメマークが明瞭に確認できるが、レーザ処理および摩擦攪拌プロセスを施したDC53板材に生成した窒化層中には顕著なカモメマークが存在しない。   An optical micrograph of the nitride layer formed on the unprocessed DC53 plate material is shown in FIG. 22, and an optical micrograph of the nitride layer generated on the DC53 plate material subjected to only the laser treatment is shown in FIG. FIG. 24 shows optical micrographs of the nitride layer formed on the DC53 plate material. Seagull marks can be clearly seen in the nitrided layer formed on the unprocessed and laser-treated DC53 plate material, but noticeable seagulls are seen in the nitrided layer produced on the DC53 plate material subjected to the laser treatment and friction stirring process. There is no mark.

未処理のDC53板材に窒化処理を施した試料の表面から深さ方向へのビッカース硬度の変化を図25に、レーザ処理のみを施したDC53板材に窒化処理を施した試料の表面から深さ方向へのビッカース硬度の変化を図26に、レーザ処理および摩擦攪拌プロセスを施したDC53板材に窒化処理を施した試料の表面から深さ方向へのビッカース硬度の変化を図27にそれぞれ示す。レーザ処理および摩擦攪拌プロセスを施したDC53板材に窒化処理を施した試料に関しては、表面から深さ方向にかけて硬度がなだらかに低下しており、理想的な硬度変化を示している。   FIG. 25 shows the change in the Vickers hardness in the depth direction from the surface of the sample obtained by nitriding the untreated DC53 plate material, and the depth direction from the surface of the sample obtained by nitriding the DC53 plate material subjected to only laser treatment. FIG. 26 shows the change in the Vickers hardness toward the depth, and FIG. 27 shows the change in the Vickers hardness in the depth direction from the surface of the sample obtained by nitriding the DC53 plate subjected to the laser treatment and the friction stirring process. With respect to a sample obtained by nitriding a DC53 plate material subjected to laser treatment and friction stirring process, the hardness gradually decreases from the surface to the depth direction, indicating an ideal change in hardness.

10…レーザ光源
12…レーザビーム
14…工具鋼
16…溶融溜まり
20…炭化物微細化領域
22…組織微細化領域
24…窒化層
30…ツール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser light source 12 ... Laser beam 14 ... Tool steel 16 ... Molten pool 20 ... Carbide refinement | miniaturization area | region 22 ... Structure refinement | miniaturization area | region 24 ... Nitride layer 30 ... Tool

Claims (4)

工具鋼を素材とする被処理材の表層部を局部的に急速加熱して溶融溜まりを形成した後、前記溶融溜まりを急速凝固することで炭化物微細化領域を形成し、
前記炭化物微細化領域に摩擦攪拌プロセスを施すことで組織微細化領域を形成し、
前記組織微細化領域を有する被処理材に対して窒化処理を施すことを特徴とする工具鋼の表面処理方法。
After forming the molten pool by rapidly heating the surface layer portion of the material to be processed using tool steel as a raw material, the carbide refined region is formed by rapidly solidifying the molten pool,
By applying a friction stirring process to the carbide refined region, a microstructure refined region is formed,
A surface treatment method for tool steel, characterized in that nitriding treatment is performed on a material to be processed having the microstructured region.
前記工具鋼が冷間工具鋼であることを特徴とする請求項1に記載の工具鋼の表面処理方法。 The tool steel surface treatment method according to claim 1, wherein the tool steel is cold tool steel. 前記急速加熱にレーザの照射を用いることを特徴とする請求項1〜2いずれか1項に記載の工具鋼の表面処理方法。   The surface treatment method for tool steel according to claim 1, wherein laser irradiation is used for the rapid heating. 請求項1〜3いずれか1項に記載の工具鋼の表面処理方法によって表面処理された工具鋼。   The tool steel surface-treated by the surface treatment method of the tool steel of any one of Claims 1-3.
JP2009055655A 2009-03-09 2009-03-09 Tool steel surface treatment method and tool steel surface-treated by the method Expired - Fee Related JP5455009B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009055655A JP5455009B2 (en) 2009-03-09 2009-03-09 Tool steel surface treatment method and tool steel surface-treated by the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009055655A JP5455009B2 (en) 2009-03-09 2009-03-09 Tool steel surface treatment method and tool steel surface-treated by the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010209388A true JP2010209388A (en) 2010-09-24
JP5455009B2 JP5455009B2 (en) 2014-03-26

Family

ID=42969858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009055655A Expired - Fee Related JP5455009B2 (en) 2009-03-09 2009-03-09 Tool steel surface treatment method and tool steel surface-treated by the method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5455009B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102672276A (en) * 2011-03-17 2012-09-19 中国科学院金属研究所 Short-process plastic processing method for prolonging service life of saw blade
CN103849741A (en) * 2012-12-05 2014-06-11 中国科学院金属研究所 Preparation process of high-strength high-toughness low-carbon steel
WO2015037071A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-19 株式会社日立製作所 Friction stir welding method, friction stir welding device and friction stir welded object
CN107675166A (en) * 2017-08-18 2018-02-09 江苏大学 Injection force is formed with laser-impact work(and realizes the molten method for noting subparticle of continuous laser impact

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102672276A (en) * 2011-03-17 2012-09-19 中国科学院金属研究所 Short-process plastic processing method for prolonging service life of saw blade
CN102672276B (en) * 2011-03-17 2014-10-22 中国科学院金属研究所 Short-process plastic processing method for prolonging service life of saw blade
CN103849741A (en) * 2012-12-05 2014-06-11 中国科学院金属研究所 Preparation process of high-strength high-toughness low-carbon steel
CN103849741B (en) * 2012-12-05 2015-11-18 中国科学院金属研究所 A kind of preparation technology of high-strength and high ductility soft steel
WO2015037071A1 (en) * 2013-09-11 2015-03-19 株式会社日立製作所 Friction stir welding method, friction stir welding device and friction stir welded object
US9962787B2 (en) 2013-09-11 2018-05-08 Hitachi, Ltd. Friction stir welding method, friction stir welding device and friction stir welded material
CN107675166A (en) * 2017-08-18 2018-02-09 江苏大学 Injection force is formed with laser-impact work(and realizes the molten method for noting subparticle of continuous laser impact

Also Published As

Publication number Publication date
JP5455009B2 (en) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7121001B2 (en) 3D printable hard ferrous metal alloys for powder bed fusion bonding
US20130068735A1 (en) Method for forming metal membrane
Saewe et al. Feasability investigation for laser powder bed fusion of high-speed steel AISI M50 with base preheating system
CN110520238B (en) Linear friction engagement method
JP5419046B2 (en) Method for refining the structure of steel material, steel material having fine structure and blade
JP5371139B2 (en) Friction stir processing tool
JP5455009B2 (en) Tool steel surface treatment method and tool steel surface-treated by the method
CN106148644B (en) Short pulse laser metal surface hardening method
WO2020110891A1 (en) Powder for shaping
WO2019156169A1 (en) Tool material manufacturing method and tool material
JP6735497B2 (en) Method for producing intermetallic compound alloy, metal member and clad layer
JP6026777B2 (en) Sliding member and manufacturing method thereof
Sim et al. Effect of laser-assisted nitriding with a high-power diode laser on surface hardening of aluminum-containing martensitic steel
US20120031249A1 (en) Method for refining texture of ferrous material, and ferrous material and blade having microscopic texture
JP2011105991A (en) Method for reforming surface of metallic material and metallic material having high hardness surface layer
Saewe et al. Feasibility investigation for laser powder bed fusion of high-speed steels
JP5682534B2 (en) Metal nitride member and manufacturing method thereof
Mitelea et al. Enhancement of cavitation erosion resistance of cast iron with TIG remelted surface
JP2008013835A (en) High-strength metal member and manufacturing method therefor
Rathod et al. Laser surface hardening of ductile irons
JP7432842B2 (en) Partial composite steel material and its manufacturing method
Tillmann et al. Investigation of joints from laser powder fusion processed and conventional material grades of 18MAR300 nickel maraging steel
JP2008138223A (en) Method for improving durability of die alloy tool steel
JP2010167529A (en) Cut-wire-type long-life shot and manufacturing method of the same
JP2007297703A (en) High-strength tool excellent in softening characteristic and surface finish acceptance and its production method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20120312

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120312

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120406

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131008

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5455009

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees