JP2021154344A - 硬質金属部材の製造方法及び硬質金属部材 - Google Patents
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Abstract
Description
金属基材の表面に形成させたマルテンサイト変態を生じる鋼からなる金属肉盛層にレーザ照射を施し、
前記レーザ照射によって前記金属肉盛層を再溶融させて溶融凝固領域を形成し、
前記溶融凝固領域の一部が重畳するように、前記レーザ照射を繰り返して熱処理を施すこと、
を特徴とする硬質金属部材の製造方法、を提供する。
金属基材の表面に金属肉盛層を有し、
前記金属肉盛層におけるビッカース硬度の標準偏差(σ)が30Hv以下であること、
を特徴とする硬質金属部材、も提供する。
図1に本発明の硬質金属部材の製造方法に関する模式図を示す。なお、図1においては、金属肉盛層をレーザ粉体肉盛溶接によって形成させた場合について示している。本発明の硬質金属部材の製造方法においては、金属基材2の表面に形成した金属肉盛層4にレーザ6を照射し、金属肉盛層4を再溶融させて溶融凝固領域8を形成し、溶融凝固領域8の一部が重畳するようにレーザ照射を繰り返すことで、熱処理を施すことができる。
金属基材2の表面に形成させた金属肉盛層4は、マルテンサイト変態を生じる鋼からなっている。金属肉盛層4は、マルテンサイト変態によって硬化する鋼である限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々の鋼とすることができるが、工具鋼であることが好ましく、高速度工具鋼であることがより好ましい。
金属肉盛層4を再溶融して溶融凝固領域8を形成し、改質が必要な全ての領域に溶融凝固領域8を形成できる限りにおいて、レーザ照射条件は特に限定されず、従来公知の種々のレーザ波長、ビーム径、レーザ出力、レーザ走査速度及びレーザ走査パターンを用いることができるが、金属肉盛層4をレーザ粉体肉盛溶接で形成させた場合、当該レーザ粉体肉盛溶接におけるレーザ照射条件をそのまま適用することが好ましい。また、金属肉盛層4及び金属基材2の酸化を抑制するために、不活性雰囲気で処理を施すことが好ましい。
図3に本発明の硬質金属部材の概略断面図を示す。硬質金属部材20は、金属基材2の表面に金属肉盛層4を有し、金属肉盛層4は幅が0.1〜45mmの溶接ビード10からなり、金属肉盛層4におけるビッカース硬度の標準偏差(σ)が30Hv以下となっている。ここで、硬質金属部材20における溶接ビード10は、レーザ粉体肉盛溶接によって金属基材2の表面に形成された溶接ビードからなる金属肉盛層に対して、レーザ照射で溶融熱処理を施したものである。即ち、レーザ粉体肉盛溶接によって形成された溶接ビードの全領域に溶融凝固領域8が形成された場合、溶融凝固領域8が溶接ビード10となる。
粒径53〜150μmの高速度工具鋼(JIS−SKH51)粉末を原料とし、レーザ粉体肉盛溶接を用いて、SS400基材上に5パスの溶接ビードを水平方向に一部重複させた金属肉盛層を形成させた。各溶接ビードの重複幅は2mmとした。レーザ粉体肉盛溶接の条件は、レーザ出力2kW、レーザビーム径φ4.3mm、レーザ走査速度6mm/s、粉末供給速度15.5g/minとし、シールドガスとして流量23l/minでArガスを流通させた。レーザにはディスク発振のYAGレーザを用いた。当該YAGレーザの波長は1.06μmである。
金属肉盛層のビッカース硬度分布に及ぼすレーザ粉体肉盛溶接条件の影響を検討した。具体的には、粉末供給速度を7.75g/min又は15.5g/min、レーザ走査速度を6mm/s、8mm/s又は10mm/sとしたこと以外は実施例と同様にして、金属肉盛層を形成させた。なお、レーザ照射による再溶融熱処理は施していない。
4・・・金属肉盛層、
6・・・レーザ、
8・・・溶融凝固領域、
10・・・溶接ビード、
20・・・硬質金属部材。
Claims (10)
- 金属基材の表面に形成させたマルテンサイト変態を生じる鋼からなる金属肉盛層にレーザ照射を施し、
前記レーザ照射によって前記金属肉盛層を再溶融させて溶融凝固領域を形成し、
前記溶融凝固領域の一部が重畳するように、前記レーザ照射を繰り返して熱処理を施すこと、
を特徴とする硬質金属部材の製造方法。 - 先のレーザ照射による前記金属肉盛層の予熱及び/又は後のレーザ照射による前記溶融凝固領域の後熱により、前記溶融凝固領域が前記鋼のMs点以上の温度に維持され、
前記後のレーザ照射の終了以降に前記溶融凝固領域において前記マルテンサイト変態が生じること、
を特徴とする請求項1に記載の硬質金属部材の製造方法。 - 同一領域に対して前記熱処理を2回以上施すこと、
を特徴とする請求項1又は2に記載の硬質金属部材の製造方法。 - 前記金属肉盛層がレーザ粉体肉盛溶接によって形成されていること、
を特徴とする請求項1〜3のうちのいずれかに記載の硬質金属部材の製造方法。 - 前記金属肉盛層の形成に用いた前記レーザ粉体肉盛溶接と同一のレーザ照射条件を用いて前記熱処理を施すこと、
を特徴とする請求項4に記載の硬質金属部材の製造方法。 - 前記鋼が高速度工具鋼であること、
を特徴とする請求項1〜5のうちのいずれかに記載の硬質金属部材の製造方法。 - 金属基材の表面に金属肉盛層を有し、
前記金属肉盛層におけるビッカース硬度の標準偏差(σ)が30Hv以下であること、
を特徴とする硬質金属部材。 - 前記金属肉盛層は幅が0.1〜45mmの溶接ビードからなること、
を特徴とする請求項7に記載の硬質金属部材。 - 前記金属肉盛層が高速度工具鋼であること、
を特徴とする請求項7又は8に記載の硬質金属部材。 - 前記金属肉盛層の平均ビッカース硬度が700Hv以上であること、
を特徴とする請求項7〜9のうちのいずれかに記載の硬質金属部材。
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