JP2023086206A - 粉末高速度鋼 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐摩耗性及び軟化抵抗に優れた粉末高速度鋼の提供。【解決手段】粉末高速度鋼の金属組織は、マトリックス４、一次炭化物４及び共晶炭化物６を含んでいる。一次炭化物４及び共晶炭化物６は、マトリックス２に分散している。この粉末高速度鋼の、下記数式で算出される元素比ＡＲは、１５以上４０以下である。AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%)この数式において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表し、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。【選択図】図１
Description
本明細書は、粉末冶金法で得られた高速度鋼を開示する。
切削工具に、高速度鋼が用いられている。高速度鋼は、「高速度工具鋼」とも称されている。粉末冶金法によって得られた高速度鋼は、「粉末高速度鋼」と称されている。粉末高速度鋼は、「粉末ハイス」とも称されており、「焼結高速度鋼」とも称されている。
切削工具には、耐摩耗性が必要である。耐摩耗性の改良が意図された粉末高速度鋼が、特開２００１－２９４９８６公報及び特開２０１５－１６０９５７公報に開示されている。
特開２００１－２９４９８６公報に記載された粉末高速度鋼の耐摩耗性は、十分ではない。特開２０１５－１６０９５７公報に記載された粉末高速度鋼には、軟化抵抗の点で、改善の余地がある。
本出願人の意図するところは、耐摩耗性及び軟化抵抗に優れた粉末高速度鋼の提供にある。
好ましい粉末高速度鋼は、
Ｃ：１．００質量％以上１．９０質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｃｒ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｍｏ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ｖ：２．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｃｏ：０．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ａｌ：０．０００質量％以上０．５００質量％以下
及び
Ｎ：０．０００質量％以上０．１００質量％以下
を含有する。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。この高速度鋼は、その金属組織に一次炭化物及び共晶炭化物を含む。下記数式で算出される元素比ＡＲは、１５以上４０以下である。
AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%)
この数式において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表し、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。
Ｃ：１．００質量％以上１．９０質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｃｒ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｍｏ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ｖ：２．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｃｏ：０．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ａｌ：０．０００質量％以上０．５００質量％以下
及び
Ｎ：０．０００質量％以上０．１００質量％以下
を含有する。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。この高速度鋼は、その金属組織に一次炭化物及び共晶炭化物を含む。下記数式で算出される元素比ＡＲは、１５以上４０以下である。
AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%)
この数式において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表し、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。
この粉末高速度鋼は、耐摩耗性及び軟化抵抗に優れる。
本実施形態に係る高速度鋼は、粉末の焼結によって得られる。換言すれば、この合金は、焼結体である。粉末は、典型的にはアトマイズによって得られる。この粉末高速度鋼は、熱処理を経て得られる。典型的な熱処理は、焼きなまし、焼入れ及び焼戻しである。
［組成］
この粉末高速度鋼は、
Ｃ：１．００質量％以上１．９０質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｃｒ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｍｏ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ｖ：２．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｃｏ：０．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ａｌ：０．０００質量％以上０．５００質量％以下
及び
Ｎ：０．０００質量％以上０．１００質量％以下
を含有している。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
この粉末高速度鋼は、
Ｃ：１．００質量％以上１．９０質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｃｒ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｍｏ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ｖ：２．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｃｏ：０．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ａｌ：０．０００質量％以上０．５００質量％以下
及び
Ｎ：０．０００質量％以上０．１００質量％以下
を含有している。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
［金属組織］
粉末高速度鋼の金属組織は、マトリックスと、このマトリックスに分散する多数の金属炭化物とを含んでいる。マトリックスのベースは、Ｆｅである。マトリックスでは、Ｆｅに他の元素が固溶している。金属炭化物は、Ｃと他の元素との化合物である。金属炭化物には、一次炭化物及び共晶炭化物が含まれる。本明細書において一次炭化物とは、凝固過程又は焼入れ過程にて生成する炭化物のうち、共晶炭化物以外のものを意味する。本明細書において共晶炭化物とは、焼入れ過程おいて生成する、複合相である。この複合相では、複数の炭化物が層状に存在するか、又は、炭化物と固溶体とが層状に存在する。
粉末高速度鋼の金属組織は、マトリックスと、このマトリックスに分散する多数の金属炭化物とを含んでいる。マトリックスのベースは、Ｆｅである。マトリックスでは、Ｆｅに他の元素が固溶している。金属炭化物は、Ｃと他の元素との化合物である。金属炭化物には、一次炭化物及び共晶炭化物が含まれる。本明細書において一次炭化物とは、凝固過程又は焼入れ過程にて生成する炭化物のうち、共晶炭化物以外のものを意味する。本明細書において共晶炭化物とは、焼入れ過程おいて生成する、複合相である。この複合相では、複数の炭化物が層状に存在するか、又は、炭化物と固溶体とが層状に存在する。
この金属組織の顕微鏡写真が、図１に示されている。この写真は、粉末高速度鋼がビレラ腐食液で腐食されることで得られる。この金属組織では、マトリックス２に、複数の一次炭化物４と、複数の共晶炭化物６とが、分散している。一次炭化物４は、白色のみで表示されている。この一次炭化物４は、主にＭ１６ＣやＭ１Ｃである。ここでＭ１はＣｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｆｅ又はＣｏである。共晶炭化物６は、白色と黒色が交互に並んで表示されており、この共晶炭化物６は、複数の炭化物からなる、又は炭化物と固溶体とからなる複合相である。白色側は主にＭ１６Ｃであり、黒色側が主にＦｅの固溶体又はＭ２３Ｃである。ここでＭ２は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｆｅ又はＣｏである。
［元素］
以下、粉末高速度鋼に含まれる元素の詳細が説明される。
以下、粉末高速度鋼に含まれる元素の詳細が説明される。
［炭素（Ｃ）］
Ｃは、他の元素と結合して炭化物を形成する。この炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。Ｃはさらに、マトリックスのベースであるＦｅに固溶して粉末高速度鋼の硬さに寄与する。これらの観点から、Ｃの含有率は１．００質量％以上が好ましく、１．１０質量％以上がより好ましく、１．２０質量％以上が特に好ましい。過剰のＣは過大な炭化物の生成を招来し、粉末高速度鋼の靱性を阻害する。この観点から、Ｃの含有率は１．９０質量％以下が好ましく、１．８０質量％以下がより好ましく、１．７５質量％以下が特に好ましい。
Ｃは、他の元素と結合して炭化物を形成する。この炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。Ｃはさらに、マトリックスのベースであるＦｅに固溶して粉末高速度鋼の硬さに寄与する。これらの観点から、Ｃの含有率は１．００質量％以上が好ましく、１．１０質量％以上がより好ましく、１．２０質量％以上が特に好ましい。過剰のＣは過大な炭化物の生成を招来し、粉末高速度鋼の靱性を阻害する。この観点から、Ｃの含有率は１．９０質量％以下が好ましく、１．８０質量％以下がより好ましく、１．７５質量％以下が特に好ましい。
［ケイ素（Ｓｉ）］
Ｓｉは、製鋼工程での脱酸に寄与する。Ｓｉはさらに、焼入れ性にも寄与する。これらの観点から、Ｓｉの含有率は０．１０質量％以上が好ましく、０．２０質量％以上が特に好ましい。過剰のＳｉは、粉末高速度鋼の加工性を阻害する。加工性の観点から、Ｓｉの含有率は１．００質量％以下が好ましく、０．９０質量％以下がより好ましく、０．８０質量％以下が特に好ましい。
Ｓｉは、製鋼工程での脱酸に寄与する。Ｓｉはさらに、焼入れ性にも寄与する。これらの観点から、Ｓｉの含有率は０．１０質量％以上が好ましく、０．２０質量％以上が特に好ましい。過剰のＳｉは、粉末高速度鋼の加工性を阻害する。加工性の観点から、Ｓｉの含有率は１．００質量％以下が好ましく、０．９０質量％以下がより好ましく、０．８０質量％以下が特に好ましい。
［マンガン（Ｍｎ）］
Ｍｎは、焼入れ性に寄与する。この観点から、Ｍｎの含有率は０．１０質量％以上が好ましく、０．２０質量％以上がより好ましく、０．３０質量％以上が特に好ましい。過剰のＭｎは、粉末高速度鋼の加工性を阻害する。この観点から、Ｍｎの含有率は１．００質量％以下が好ましく、０．９０質量％以下がより好ましく、０．８０質量％以下が特に好ましい。
Ｍｎは、焼入れ性に寄与する。この観点から、Ｍｎの含有率は０．１０質量％以上が好ましく、０．２０質量％以上がより好ましく、０．３０質量％以上が特に好ましい。過剰のＭｎは、粉末高速度鋼の加工性を阻害する。この観点から、Ｍｎの含有率は１．００質量％以下が好ましく、０．９０質量％以下がより好ましく、０．８０質量％以下が特に好ましい。
［クロム（Ｃｒ）］
Ｃｒは、一次炭化物及び共晶炭化物を形成する。このうち一次炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与する。さらにＣｒは、粉末高速度鋼の組織のマトリックスに固溶し、耐食性に寄与する。これらの観点から、Ｃｒの含有率は２．０質量％以上が好ましく、２．２質量％以上がより好ましく、２．３質量％以上が特に好ましい。過剰のＣｒは、過大な共晶炭化物の生成を招来する。過大な共晶炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性及び軟化抵抗を阻害する。過大な共晶炭化物はさらに、隙間腐食を招来する。耐摩耗性、軟化抵抗及び耐食性の観点から、Ｃｒの含有率は７．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以下がより好ましく、３．０質量％以下が特に好ましい。
Ｃｒは、一次炭化物及び共晶炭化物を形成する。このうち一次炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与する。さらにＣｒは、粉末高速度鋼の組織のマトリックスに固溶し、耐食性に寄与する。これらの観点から、Ｃｒの含有率は２．０質量％以上が好ましく、２．２質量％以上がより好ましく、２．３質量％以上が特に好ましい。過剰のＣｒは、過大な共晶炭化物の生成を招来する。過大な共晶炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性及び軟化抵抗を阻害する。過大な共晶炭化物はさらに、隙間腐食を招来する。耐摩耗性、軟化抵抗及び耐食性の観点から、Ｃｒの含有率は７．０質量％以下が好ましく、４．０質量％以下がより好ましく、３．０質量％以下が特に好ましい。
［モリブデン（Ｍｏ）］
Ｍｏは、粉末高速度鋼において微細な一次炭化物及び共晶炭化物を形成する。このうち一次炭化物は、粉末高速度鋼の硬度及び耐摩耗性に寄与する。さらにＭｏは、粉末高速度鋼の組織のマトリックスに固溶し、耐食性に寄与する。これらの観点から、Ｍｏの含有率は２．０質量％以上が好ましく、２．５質量％以上がより好ましく、３．０質量％以上が特に好ましい。過剰のＭｏは過大な一次炭化物の生成を招来し、粉末高速度鋼の靭性を阻害する。この観点から、Ｍｏの含有率は７．０質量％以下が好ましく、６．５質量％以下がより好ましく、６．０質量％以下が特に好ましい。
Ｍｏは、粉末高速度鋼において微細な一次炭化物及び共晶炭化物を形成する。このうち一次炭化物は、粉末高速度鋼の硬度及び耐摩耗性に寄与する。さらにＭｏは、粉末高速度鋼の組織のマトリックスに固溶し、耐食性に寄与する。これらの観点から、Ｍｏの含有率は２．０質量％以上が好ましく、２．５質量％以上がより好ましく、３．０質量％以上が特に好ましい。過剰のＭｏは過大な一次炭化物の生成を招来し、粉末高速度鋼の靭性を阻害する。この観点から、Ｍｏの含有率は７．０質量％以下が好ましく、６．５質量％以下がより好ましく、６．０質量％以下が特に好ましい。
［タングステン（Ｗ）］
Ｗは、粉末高速度鋼において微細な一次炭化物及び共晶炭化物を形成する。このうち一次炭化物は、粉末高速度鋼の硬度及び耐摩耗性に寄与する。この観点から、Ｗの含有率は３．０質量％以上が好ましく、３．５質量％以上がより好ましく、４．０質量％以上が特に好ましい。過剰のＷは過大な一次炭化物の生成を招来し、粉末高速度鋼の靭性を阻害する。この観点から、Ｗの含有率は１５．０質量％以下が好ましく、１４．５質量％以下がより好ましく、１３．０質量％以下が特に好ましい。
Ｗは、粉末高速度鋼において微細な一次炭化物及び共晶炭化物を形成する。このうち一次炭化物は、粉末高速度鋼の硬度及び耐摩耗性に寄与する。この観点から、Ｗの含有率は３．０質量％以上が好ましく、３．５質量％以上がより好ましく、４．０質量％以上が特に好ましい。過剰のＷは過大な一次炭化物の生成を招来し、粉末高速度鋼の靭性を阻害する。この観点から、Ｗの含有率は１５．０質量％以下が好ましく、１４．５質量％以下がより好ましく、１３．０質量％以下が特に好ましい。
［バナジウム（Ｖ）］
Ｖは、粉末高速度鋼において微細でありかつ硬質な一次炭化物及び共晶炭化物を形成する。従ってＶは、粉末高速度鋼の硬さ及び耐摩耗性に寄与する。これらの観点から、Ｖの含有率は２．０質量％以上が好ましく、２．３質量％以上がより好ましく、２．５質量％以上が特に好ましい。過剰のＶは、粉末高速度鋼の加工性を阻害する。この観点から、Ｖの含有率は５．０質量％以下が好ましく、４．７質量％以下がより好ましく、４．５質量％以下が特に好ましい。
Ｖは、粉末高速度鋼において微細でありかつ硬質な一次炭化物及び共晶炭化物を形成する。従ってＶは、粉末高速度鋼の硬さ及び耐摩耗性に寄与する。これらの観点から、Ｖの含有率は２．０質量％以上が好ましく、２．３質量％以上がより好ましく、２．５質量％以上が特に好ましい。過剰のＶは、粉末高速度鋼の加工性を阻害する。この観点から、Ｖの含有率は５．０質量％以下が好ましく、４．７質量％以下がより好ましく、４．５質量％以下が特に好ましい。
［コバルト（Ｃｏ）］
Ｃｏは、粉末高速度鋼の硬さ及び耐食性に寄与する。この観点から、Ｃｏの含有率は０．５質量％以上が好ましく、０．８質量％以上がより好ましく、１．０質量％以上が特に好ましい。低コストの観点から、Ｃｏの含有率は１５．０質量％以下が好ましく、１３．０質量％以下がより好ましく、１０．０質量％以下が特に好ましい。粉末高速度鋼が、実質的にＣｏを含まない組成を有してもよい。実質的にＣｏを含まない粉末高速度鋼であっても、この粉末高速度鋼の、前述の効果は奏される。
Ｃｏは、粉末高速度鋼の硬さ及び耐食性に寄与する。この観点から、Ｃｏの含有率は０．５質量％以上が好ましく、０．８質量％以上がより好ましく、１．０質量％以上が特に好ましい。低コストの観点から、Ｃｏの含有率は１５．０質量％以下が好ましく、１３．０質量％以下がより好ましく、１０．０質量％以下が特に好ましい。粉末高速度鋼が、実質的にＣｏを含まない組成を有してもよい。実質的にＣｏを含まない粉末高速度鋼であっても、この粉末高速度鋼の、前述の効果は奏される。
［アルミニウム（Ａｌ）］
Ａｌは、酸化物として粉末高速度鋼に介在する。この酸化物は、粉末高速度鋼の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ａｌの含有率は０．５００質量％以下が好ましく、ゼロであることが特に好ましい。なお、不可避的不純物としてのＡｌの含有は、許容されうる。一方でＡｌは、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。例えば、切削工具の刃先がワークから離れるとき、この刃先の摩耗箇所に、摩擦熱に起因して酸窒化膜が形成される。Ａｌを含有する工具では、この酸窒化膜の硬度が大きい。この酸窒化膜は、刃先の耐摩耗性に寄与しうる。換言すればＡｌは粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。耐摩耗性の観点から、Ａｌが意図的に添加されてもよい。Ａｌの含有率は０．００１質量％以上が好ましく、０．００３質量％以上がより好ましく、０．００５質量％以上が特に好ましい。不可避的不純物として残存するＡｌであっても、その含有率が適正である場合は、耐摩耗性に寄与しうる。靱性が重視されてＡｌの含有率が０．００１質量％未満とされてもよく、耐摩耗性が重視されてこの含有率が０．００１質量％以上とされてもよい。Ａｌの含有率が０．００１質量％未満とされるか０．００１質量％以上とされるかは、原料中に不純物として含有するＡｌの含有率に依存するので、原料の種類の使い分けで調整されうる。
Ａｌは、酸化物として粉末高速度鋼に介在する。この酸化物は、粉末高速度鋼の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ａｌの含有率は０．５００質量％以下が好ましく、ゼロであることが特に好ましい。なお、不可避的不純物としてのＡｌの含有は、許容されうる。一方でＡｌは、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。例えば、切削工具の刃先がワークから離れるとき、この刃先の摩耗箇所に、摩擦熱に起因して酸窒化膜が形成される。Ａｌを含有する工具では、この酸窒化膜の硬度が大きい。この酸窒化膜は、刃先の耐摩耗性に寄与しうる。換言すればＡｌは粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。耐摩耗性の観点から、Ａｌが意図的に添加されてもよい。Ａｌの含有率は０．００１質量％以上が好ましく、０．００３質量％以上がより好ましく、０．００５質量％以上が特に好ましい。不可避的不純物として残存するＡｌであっても、その含有率が適正である場合は、耐摩耗性に寄与しうる。靱性が重視されてＡｌの含有率が０．００１質量％未満とされてもよく、耐摩耗性が重視されてこの含有率が０．００１質量％以上とされてもよい。Ａｌの含有率が０．００１質量％未満とされるか０．００１質量％以上とされるかは、原料中に不純物として含有するＡｌの含有率に依存するので、原料の種類の使い分けで調整されうる。
［窒素（Ｎ）］
Ｎは、一次炭化物の粗大化を招く。Ｎは、窒化物を生成させる。この一次炭化物及び窒化物は、粉末高速度鋼の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ｎが不可避的不純物であることが好ましく、理想的には、Ｎの含有率は０．０００質量％であることが好ましい。実用的には、Ｎの含有量は０．１００質量％以下が好ましく０．０８０質量％以下が特に好ましい。一方で、一次炭化物及び窒化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。耐摩耗性の観点から、一定量のＮの含有は許容されうる。耐摩耗性の観点から、Ｎの含有率は０．０１０質量％以上が好ましく、０．０５０質量％以上がより好ましい。つまり、Ｎの含有率が０．０５０質量％以上０．０８０質量％以下であれば、靭性と耐摩耗性とが両立される。靱性が重視されてＮの含有率が０．０５０質量％未満とされてもよく、耐摩耗性が重視されてこの含有率が０．０８１質量％以上とされてもよい。Ｎの含有率は、例えば、アトマイズガスの種類（窒素、アルゴン等）の選定によって達成されうる。不可避的不純物として残存するＮであっても、その含有率が適正である場合は、耐摩耗性に寄与しうる。
Ｎは、一次炭化物の粗大化を招く。Ｎは、窒化物を生成させる。この一次炭化物及び窒化物は、粉末高速度鋼の靱性を阻害する。靱性の観点から、Ｎが不可避的不純物であることが好ましく、理想的には、Ｎの含有率は０．０００質量％であることが好ましい。実用的には、Ｎの含有量は０．１００質量％以下が好ましく０．０８０質量％以下が特に好ましい。一方で、一次炭化物及び窒化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。耐摩耗性の観点から、一定量のＮの含有は許容されうる。耐摩耗性の観点から、Ｎの含有率は０．０１０質量％以上が好ましく、０．０５０質量％以上がより好ましい。つまり、Ｎの含有率が０．０５０質量％以上０．０８０質量％以下であれば、靭性と耐摩耗性とが両立される。靱性が重視されてＮの含有率が０．０５０質量％未満とされてもよく、耐摩耗性が重視されてこの含有率が０．０８１質量％以上とされてもよい。Ｎの含有率は、例えば、アトマイズガスの種類（窒素、アルゴン等）の選定によって達成されうる。不可避的不純物として残存するＮであっても、その含有率が適正である場合は、耐摩耗性に寄与しうる。
［鉄（Ｆｅ）］
粉末高速度鋼は、Ｆｅ系合金である。この粉末高速度鋼は、靱性に優れる。靱性の観点から、Ｆｅの含有率は６０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、７５質量％以上が特に好ましい。
粉末高速度鋼は、Ｆｅ系合金である。この粉末高速度鋼は、靱性に優れる。靱性の観点から、Ｆｅの含有率は６０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、７５質量％以上が特に好ましい。
［不純物］
粉末高速度鋼は、前述のＮの他にも、不可避的不純物を含みうる。代表的な不純物として、酸素（Ｏ）が挙げられる。Ｏは、介在物（酸化物）の生成の原因となる。介在物は、破壊の基点となり得る。破壊の抑制の観点から、Ｏの含有量は０．０３０質量％以下が好ましく、０．０２０質量％以下がより好ましい。Ｏの含有率は、例えば、アトマイズガスの種類（窒素、アルゴン等）の選定によって達成されうる。
粉末高速度鋼は、前述のＮの他にも、不可避的不純物を含みうる。代表的な不純物として、酸素（Ｏ）が挙げられる。Ｏは、介在物（酸化物）の生成の原因となる。介在物は、破壊の基点となり得る。破壊の抑制の観点から、Ｏの含有量は０．０３０質量％以下が好ましく、０．０２０質量％以下がより好ましい。Ｏの含有率は、例えば、アトマイズガスの種類（窒素、アルゴン等）の選定によって達成されうる。
［元素比］
前述の通り、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶは、一次炭化物を形成しうる。この一次炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与する。一方、この粉末高速度鋼から得られた工具が切削等の加工に供されると、発熱に起因して、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶが酸化される。この酸化は、耐摩耗性に悪影響を与える。Ｍｎ、Ｓｉ及びＡｌは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶと比べ、Ｃとの結合力が小さい。従ってＭｎ、Ｓｉ及びＡｌは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶに優先して酸化される。Ｍｎ、Ｓｉ及びＡｌの酸化物は、工具の摩擦面に保護膜として存在しうる。この保護膜は、粉末高速度鋼の耐摩耗性及び軟化抵抗に寄与する。
前述の通り、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶは、一次炭化物を形成しうる。この一次炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与する。一方、この粉末高速度鋼から得られた工具が切削等の加工に供されると、発熱に起因して、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶが酸化される。この酸化は、耐摩耗性に悪影響を与える。Ｍｎ、Ｓｉ及びＡｌは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶと比べ、Ｃとの結合力が小さい。従ってＭｎ、Ｓｉ及びＡｌは、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ及びＶに優先して酸化される。Ｍｎ、Ｓｉ及びＡｌの酸化物は、工具の摩擦面に保護膜として存在しうる。この保護膜は、粉末高速度鋼の耐摩耗性及び軟化抵抗に寄与する。
本明細書では、下記の数式（１）によって第一当量Ｅ１が算出される。
E1 = Cr% + Mo% + 0.5W%+ V% （１）
この数式（１）において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表す。この第一当量Ｅ１は、一次炭化物に起因する耐摩耗性と相関する。耐摩耗性に対するＷの寄与度はＣｒのそれの半分程度なので、上記数式（１）において、Ｗに「０．５」の係数が乗じられている。この第一当量Ｅ１はさらに、一次炭化物に起因する軟化抵抗とも相関する。
E1 = Cr% + Mo% + 0.5W%+ V% （１）
この数式（１）において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表す。この第一当量Ｅ１は、一次炭化物に起因する耐摩耗性と相関する。耐摩耗性に対するＷの寄与度はＣｒのそれの半分程度なので、上記数式（１）において、Ｗに「０．５」の係数が乗じられている。この第一当量Ｅ１はさらに、一次炭化物に起因する軟化抵抗とも相関する。
本明細書では、下記の数式（２）によって第二当量Ｅ２が算出される。
E2 = Mn% + Si% + Al% （２）
この数式（２）において、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。この第二当量Ｅ２は、保護膜に起因する耐摩耗性と相関する。この第二当量Ｅ２はさらに、保護膜に起因する軟化抵抗とも相関する。
E2 = Mn% + Si% + Al% （２）
この数式（２）において、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。この第二当量Ｅ２は、保護膜に起因する耐摩耗性と相関する。この第二当量Ｅ２はさらに、保護膜に起因する軟化抵抗とも相関する。
本明細書では、
下記の数式（３）によって元素比ＡＲが算出される。
AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%) （３）
この元素比ＡＲは、第一当量Ｅ１と第二当量Ｅ２との比である。元素比ＡＲは、１５以上４０以下が好ましい。元素比ＡＲがこの範囲内である粉末高速度鋼では、一次炭化物に起因する耐摩耗性と、保護膜に起因する耐摩耗性とが、両立されうる。一次炭化物に起因する耐摩耗性の観点から、元素比ＡＲは１６以上がより好ましく、１７以上が特に好ましい。保護膜に起因する耐摩耗性の観点から、元素比ＡＲは３５以下がより好ましく、３０以下が特に好ましい。元素比ＡＲがこの範囲内である粉末高速度鋼ではさらに、一次炭化物に起因する軟化抵抗と、保護膜に起因する軟化抵抗とが、両立されうる。第一当量Ｅ１と第二当量Ｅ２との比が適正である場合に優れた軟化抵抗が達成される理由は、詳細には不明であるが、保護膜である酸化物のピン止め効果に起因すると推測される。
下記の数式（３）によって元素比ＡＲが算出される。
AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%) （３）
この元素比ＡＲは、第一当量Ｅ１と第二当量Ｅ２との比である。元素比ＡＲは、１５以上４０以下が好ましい。元素比ＡＲがこの範囲内である粉末高速度鋼では、一次炭化物に起因する耐摩耗性と、保護膜に起因する耐摩耗性とが、両立されうる。一次炭化物に起因する耐摩耗性の観点から、元素比ＡＲは１６以上がより好ましく、１７以上が特に好ましい。保護膜に起因する耐摩耗性の観点から、元素比ＡＲは３５以下がより好ましく、３０以下が特に好ましい。元素比ＡＲがこの範囲内である粉末高速度鋼ではさらに、一次炭化物に起因する軟化抵抗と、保護膜に起因する軟化抵抗とが、両立されうる。第一当量Ｅ１と第二当量Ｅ２との比が適正である場合に優れた軟化抵抗が達成される理由は、詳細には不明であるが、保護膜である酸化物のピン止め効果に起因すると推測される。
［一次炭化物の最大径ＤＭ］
一次炭化物の最大径ＤＭは、２．０μｍ以上が好ましい。最大径ＤＭが２．０μｍ以上である粉末高速度鋼では、径が２．０μｍ未満である微細炭化物と、径が２．０μｍ以上である粗大炭化物とが、混在する。微細炭化物は粉末高速度鋼の靱性に寄与し、粗大炭化物は粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。耐摩耗性の観点から、最大径ＤＭは２．５μｍ以上がより好ましく、３．０μｍ以上が特に好ましい。過大な一次炭化物は靱性を阻害し、工具等のチッピングを招来する。靱性の観点から、最大径ＤＭは１０．０μｍ以下が好ましく、８．０μｍ以下がより好ましく、７．０μｍ以下が特に好ましい。図１から明らかな通り、一次炭化物の量は、共晶炭化物の量よりも大きい。この一次炭化物の最大径ＤＭが制御されることにより、靱性及び耐摩耗性が、効率的に達成されうる。
一次炭化物の最大径ＤＭは、２．０μｍ以上が好ましい。最大径ＤＭが２．０μｍ以上である粉末高速度鋼では、径が２．０μｍ未満である微細炭化物と、径が２．０μｍ以上である粗大炭化物とが、混在する。微細炭化物は粉末高速度鋼の靱性に寄与し、粗大炭化物は粉末高速度鋼の耐摩耗性に寄与しうる。耐摩耗性の観点から、最大径ＤＭは２．５μｍ以上がより好ましく、３．０μｍ以上が特に好ましい。過大な一次炭化物は靱性を阻害し、工具等のチッピングを招来する。靱性の観点から、最大径ＤＭは１０．０μｍ以下が好ましく、８．０μｍ以下がより好ましく、７．０μｍ以下が特に好ましい。図１から明らかな通り、一次炭化物の量は、共晶炭化物の量よりも大きい。この一次炭化物の最大径ＤＭが制御されることにより、靱性及び耐摩耗性が、効率的に達成されうる。
最大径ＤＭの測定では、走査型電子顕微鏡にて、粉末高速度鋼の研磨面の反射電子像が撮影される。画像解析ソフトによって、この反射電子像に２値化処理が施される。この反射電子像から、視野が無作為に選択される。この視野の、輪郭は長方形であり、面積は５０００μｍ２である。この視野に含まれる複数の一次炭化物の、それぞれの円相当径が測定される。円相当径は、反射電子像（二次元画像）における当該一次炭化物の面積と同じ面積を有する円の直径である。これらの円相当径の中の最大値が、最大径ＤＭである。
［一次炭化物の面積率ＰＳ］
円相当径が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である一次炭化物の面積率ＰＳは、５％以上２０％以下が好ましい。この面積率ＰＳが５％以上である粉末高速度鋼は、耐摩耗性に優れる。この観点から、この面積率ＰＳは７％以上がより好ましく、８％以上が特に好ましい。この面積率ＰＳが２０％以下である粉末高速度鋼は、靱性に優れる。この観点から、この面積率ＰＳは１８％以下がより好ましく、１５％以下が特に好ましい。
円相当径が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である一次炭化物の面積率ＰＳは、５％以上２０％以下が好ましい。この面積率ＰＳが５％以上である粉末高速度鋼は、耐摩耗性に優れる。この観点から、この面積率ＰＳは７％以上がより好ましく、８％以上が特に好ましい。この面積率ＰＳが２０％以下である粉末高速度鋼は、靱性に優れる。この観点から、この面積率ＰＳは１８％以下がより好ましく、１５％以下が特に好ましい。
過小な一次炭化物及び過大な一次炭化物は、耐摩耗性に寄与し得ない。さらに、過小の一次炭化物の面積は、測定が困難である。これらの事情から、本発明者は、２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である一次炭化物に着目し、これらの面積率ＰＳを測定した。
面積率ＰＳの測定では、走査型電子顕微鏡にて、粉末高速度鋼の研磨面の反射電子像が撮影される。画像解析ソフトによって、この反射電子像に２値化処理が施される。この反射電子像から、視野が無作為に選択される。この視野の、輪郭は長方形であり、面積は５０００μｍ２である。この視野に含まれる複数の一次炭化物の、それぞれの面積が測定される。円相当径が２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である複数の一次炭化物の面積が合計され、合計値が視野の面積で除されることで、面積率ＰＳが算出される。
［共晶炭化物の最大面積ＳＭ］
粗大な共晶炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性及び軟化抵抗を阻害する。耐摩耗性及び軟化抵抗の観点から、共晶炭化物の最大面積ＳＭは３０μｍ２以下が好ましく、２８μｍ２以下がより好ましく、２７μｍ２以下が特に好ましい。過小の共晶炭化物を含む金属組織では、一次炭化物も過小である。過小の一次炭化物は、耐摩耗性への寄与が少ない。耐摩耗性の観点から、共晶炭化物の最大面積ＳＭは５μｍ２以上が好ましく、７μｍ２以上がより好ましく、１０μｍ２以上が特に好ましい。
粗大な共晶炭化物は、粉末高速度鋼の耐摩耗性及び軟化抵抗を阻害する。耐摩耗性及び軟化抵抗の観点から、共晶炭化物の最大面積ＳＭは３０μｍ２以下が好ましく、２８μｍ２以下がより好ましく、２７μｍ２以下が特に好ましい。過小の共晶炭化物を含む金属組織では、一次炭化物も過小である。過小の一次炭化物は、耐摩耗性への寄与が少ない。耐摩耗性の観点から、共晶炭化物の最大面積ＳＭは５μｍ２以上が好ましく、７μｍ２以上がより好ましく、１０μｍ２以上が特に好ましい。
最大面積ＳＭの測定では、走査型電子顕微鏡にて、粉末高速度鋼の研磨面の反射電子像が撮影される。画像解析ソフトによって、この反射電子像に２値化処理が施される。この反射電子像から、視野が無作為に選択される。この視野の、輪郭は長方形であり、面積は５０００μｍ２である。この視野に含まれる複数の共晶炭化物の、それぞれの面積が測定される。これらの共晶炭化物の中で最も大きい面積を有する１つの共晶炭化物の面積が、最大面積ＳＭである。
共晶炭化物の最大面積は、
（１）Ｃｒ含有率の調整
（２）後述される熱間等方圧加圧法の温度の調整
（３）後述される焼入れの温度の調整
等によってなされうる。
（１）Ｃｒ含有率の調整
（２）後述される熱間等方圧加圧法の温度の調整
（３）後述される焼入れの温度の調整
等によってなされうる。
［粉末冶金法］
本発明に係る高速度鋼は、粉末冶金法によって得られうる。粉末冶金法ではまず、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、ディスクアトマイズ法、粉砕法等により、金属粉末が製作される。この金属粉末が高温雰囲気で加圧されて固化し、成形体が得られる。好ましい加圧方法として、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）が挙げられる。熱間等方加圧法では、高温下で、等方的な圧力にて粉末が加圧される。好ましくは、加圧媒体として、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが用いられる。
本発明に係る高速度鋼は、粉末冶金法によって得られうる。粉末冶金法ではまず、ガスアトマイズ法、水アトマイズ法、ディスクアトマイズ法、粉砕法等により、金属粉末が製作される。この金属粉末が高温雰囲気で加圧されて固化し、成形体が得られる。好ましい加圧方法として、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）が挙げられる。熱間等方加圧法では、高温下で、等方的な圧力にて粉末が加圧される。好ましくは、加圧媒体として、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが用いられる。
この成形体に、熱間加工が施される。さらにこの成形体に熱処理が施され、粉末高速度鋼が得られる。典型的な熱処理は、「焼なまし－焼入れ－焼もどし」である。これらの熱処理により、好ましい金属炭化物が生成する。
［切削工具］
以下、切削工具の実施形態が説明される。この切削工具の材質は、前述の粉末高速度鋼である。すなわち、この粉末高速度鋼は、
Ｃ：１．００質量％以上１．９０質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｃｒ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｍｏ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ｖ：２．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｃｏ：０．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ａｌ：０．０００質量％以上０．５００質量％以下
及び
Ｎ：０．０００質量％以上０．１００質量％以下
を含有している。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。この粉末高速度鋼は、その金属組織に一次炭化物及び共晶炭化物を含んでいる。この粉末高速度鋼では、下記数式で算出される元素比ＡＲは、１５以上４０以下である。
AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%)
この数式において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表し、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。
以下、切削工具の実施形態が説明される。この切削工具の材質は、前述の粉末高速度鋼である。すなわち、この粉末高速度鋼は、
Ｃ：１．００質量％以上１．９０質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｃｒ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｍｏ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ｖ：２．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｃｏ：０．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ａｌ：０．０００質量％以上０．５００質量％以下
及び
Ｎ：０．０００質量％以上０．１００質量％以下
を含有している。残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。この粉末高速度鋼は、その金属組織に一次炭化物及び共晶炭化物を含んでいる。この粉末高速度鋼では、下記数式で算出される元素比ＡＲは、１５以上４０以下である。
AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%)
この数式において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表し、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。
以下、実施例に係る粉末高速度鋼の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本明細書で開示された範囲が限定的に解釈されるべきではない。
［実施例１］
溶湯にガスアトマイズを施して、粉末を得た。この粉末を、円筒状のスチール缶に充填した。このスチール缶に真空脱気を施し、さらにこのスチール缶を密閉した。アルゴンガス雰囲気にて、圧力が２００ＭＰａであり温度が１２００℃である条件で、熱間等方加圧を行って、成形体を得た。この成形体を鍛錬比４でに鍛造、圧延、熱間押出し、さらに焼なましを施して、直径が５０ｍｍである丸棒を得た。この丸棒に１１００℃の焼入れを施し、さらに３時間の焼もどしを施して、実施例１に係る粉末高速度鋼を得た。焼きもどし温度は、焼きもどし後の丸棒の硬さが６４から６５ＨＲＣの範囲となるよう、調整した。この粉末高速度鋼の組成が、下記の表１に示されている。この粉末高速度鋼は、表１に示された元素以外に、不可避的不純物を含んでいる。
溶湯にガスアトマイズを施して、粉末を得た。この粉末を、円筒状のスチール缶に充填した。このスチール缶に真空脱気を施し、さらにこのスチール缶を密閉した。アルゴンガス雰囲気にて、圧力が２００ＭＰａであり温度が１２００℃である条件で、熱間等方加圧を行って、成形体を得た。この成形体を鍛錬比４でに鍛造、圧延、熱間押出し、さらに焼なましを施して、直径が５０ｍｍである丸棒を得た。この丸棒に１１００℃の焼入れを施し、さらに３時間の焼もどしを施して、実施例１に係る粉末高速度鋼を得た。焼きもどし温度は、焼きもどし後の丸棒の硬さが６４から６５ＨＲＣの範囲となるよう、調整した。この粉末高速度鋼の組成が、下記の表１に示されている。この粉末高速度鋼は、表１に示された元素以外に、不可避的不純物を含んでいる。
［実施例２－２０及び比較例１－５］
組成を下記の表１及び２に示される通りとし、アトマイズ、熱間等方加圧及び熱処理の条件を下記の表３及び４に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例２－２０及び比較例１－５の粉末高速度鋼を得た。
組成を下記の表１及び２に示される通りとし、アトマイズ、熱間等方加圧及び熱処理の条件を下記の表３及び４に示される通りとした他は実施例１と同様にして、実施例２－２０及び比較例１－５の粉末高速度鋼を得た。
［硬さ維持率ＰＫ］
前述の丸棒から、ホブを切り出した。このホブのロックウェル硬さＨ１を測定した。このホブで、下記の条件にて、切削を行った。
ワークの材質：ＳＣＭ４２０
乾湿：乾式
周速：３００ｍ／ｓ
時間：１０時間
この切削による刃のチッピングは、認められなかった。この切削の後のホブのロックウェル硬さＨ２を測定した。下記の数式に基づき、硬さ維持率ＰＫを算出した。
PK = (H2 / H1) * 100
この結果が、下記の表３及び４に示されている。
前述の丸棒から、ホブを切り出した。このホブのロックウェル硬さＨ１を測定した。このホブで、下記の条件にて、切削を行った。
ワークの材質：ＳＣＭ４２０
乾湿：乾式
周速：３００ｍ／ｓ
時間：１０時間
この切削による刃のチッピングは、認められなかった。この切削の後のホブのロックウェル硬さＨ２を測定した。下記の数式に基づき、硬さ維持率ＰＫを算出した。
PK = (H2 / H1) * 100
この結果が、下記の表３及び４に示されている。
［耐摩耗性］
前述の硬さ維持率ＰＫの試験の後のホブにおける、刃のすくい面に形成されている摩耗痕の幅を測定した。３０のホブにて測定を行い、これらの測定値の相加平均を算出した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
前述の硬さ維持率ＰＫの試験の後のホブにおける、刃のすくい面に形成されている摩耗痕の幅を測定した。３０のホブにて測定を行い、これらの測定値の相加平均を算出した。この結果が、下記の表３及び４に示されている。
［総合評価］
下記の基準に基づいて、各粉末高速度鋼を格付けした。
Ａ：摩耗痕の幅が１．０ｍｍ以下であり、かつ、硬さ維持率が９０％以上である。
Ｂ：摩耗痕の幅が１．０ｍｍより大きく１．２ｍｍ以下であり、かつ、硬さ維持率が９０％以上である。
Ｃ：摩耗痕の幅が１．２ｍｍより大きく２．０ｍｍ以下であり、かつ、硬さ維持率が９０％以上である。
Ｄ：摩耗痕の幅が２．０ｍｍより大きく３．０ｍｍ以下であり、かつ、硬さ維持率が９０％以上である。
Ｆ：摩耗痕の幅が３．０ｍｍより大きいか、又は硬さ減少率が９０％未満である。
この結果が、下記の表３及び４に示されている。
下記の基準に基づいて、各粉末高速度鋼を格付けした。
Ａ：摩耗痕の幅が１．０ｍｍ以下であり、かつ、硬さ維持率が９０％以上である。
Ｂ：摩耗痕の幅が１．０ｍｍより大きく１．２ｍｍ以下であり、かつ、硬さ維持率が９０％以上である。
Ｃ：摩耗痕の幅が１．２ｍｍより大きく２．０ｍｍ以下であり、かつ、硬さ維持率が９０％以上である。
Ｄ：摩耗痕の幅が２．０ｍｍより大きく３．０ｍｍ以下であり、かつ、硬さ維持率が９０％以上である。
Ｆ：摩耗痕の幅が３．０ｍｍより大きいか、又は硬さ減少率が９０％未満である。
この結果が、下記の表３及び４に示されている。
表３及び４に示されるように、各実施例の粉末高速度鋼は、全ての評価項目において優れている。以上の評価結果から、この粉末高速度鋼の優位性は明らかである。
［開示項目］
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。
［項目１］
Ｃ：１．００質量％以上１．９０質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｃｒ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｍｏ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ｖ：２．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｃｏ：０．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ａｌ：０．０００質量％以上０．５００質量％以下
及び
Ｎ：０．０００質量％以上０．１００質量％以下
を含有しており、
残部がＦｅ及び不可避的不純物であり、
その金属組織に一次炭化物及び共晶炭化物を含んでおり、
下記数式で算出される元素比ＡＲが、１５以上４０以下である、粉末高速度鋼。
AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%)
（この数式において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表し、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。）
［項目２］
上記一次炭化物の最大径ＤＭが２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である、項目１に記載の粉末高速度鋼。
［項目３］
上記一次炭化物の面積率ＰＳが５％以上２０％以下である、項目１又は２に記載の粉末高速度鋼。
［項目４］
Ｎの含有率が０．０１０質量％以上０．１００質量％以下である、項目１から３のいずれかに記載の粉末高速度鋼。
［項目５］
上記共晶炭化物の最大面積ＳＭが５μｍ２以上３０μｍ２以下である、項目１から４のいずれかに記載の粉末高速度鋼。
Ｃ：１．００質量％以上１．９０質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｃｒ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｍｏ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ｖ：２．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｃｏ：０．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ａｌ：０．０００質量％以上０．５００質量％以下
及び
Ｎ：０．０００質量％以上０．１００質量％以下
を含有しており、
残部がＦｅ及び不可避的不純物であり、
その金属組織に一次炭化物及び共晶炭化物を含んでおり、
下記数式で算出される元素比ＡＲが、１５以上４０以下である、粉末高速度鋼。
AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%)
（この数式において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表し、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。）
［項目２］
上記一次炭化物の最大径ＤＭが２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である、項目１に記載の粉末高速度鋼。
［項目３］
上記一次炭化物の面積率ＰＳが５％以上２０％以下である、項目１又は２に記載の粉末高速度鋼。
［項目４］
Ｎの含有率が０．０１０質量％以上０．１００質量％以下である、項目１から３のいずれかに記載の粉末高速度鋼。
［項目５］
上記共晶炭化物の最大面積ＳＭが５μｍ２以上３０μｍ２以下である、項目１から４のいずれかに記載の粉末高速度鋼。
前述の粉末高速度鋼は、摩擦熱が生じる環境下にある用途、潤滑油を使用する環境下にある用途等に、適している。この粉末高速度鋼は、切削工具、金型、射出成形機、口金、パンチ、手工具、機械工具、刃物等の、種々の用途に用いられうる。
２・・・マトリックス
４・・・一次炭化物
６・・・共晶炭化物
４・・・一次炭化物
６・・・共晶炭化物
Claims (5)
- Ｃ：１．００質量％以上１．９０質量％以下、
Ｓｉ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｍｎ：０．１０質量％以上１．００質量％以下、
Ｃｒ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｍｏ：２．０質量％以上７．０質量％以下、
Ｗ：３．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ｖ：２．０質量％以上５．０質量％以下、
Ｃｏ：０．０質量％以上１５．０質量％以下、
Ａｌ：０．０００質量％以上０．５００質量％以下
及び
Ｎ：０．０００質量％以上０．１００質量％以下
を含有しており、
残部がＦｅ及び不可避的不純物であり、
その金属組織に一次炭化物及び共晶炭化物を含んでおり、
下記数式で算出される元素比ＡＲが、１５以上４０以下である、粉末高速度鋼。
AR = (Cr% + Mo% + 0.5W%+ V%) / (Mn% + Si% + Al%)
（この数式において、Ｃｒ％はＣｒの質量含有率を表し、Ｍｏ％はＭｏの質量含有率を表し、Ｗ％はＷの質量含有率を表し、Ｖ％はＶの質量含有率を表し、Ｍｎ％はＭｎの質量含有率を表し、Ｓｉ％はＳｉの質量含有率を表し、Ａｌ％はＡｌの質量含有率を表す。） - 上記一次炭化物の最大径ＤＭが２．０μｍ以上１０．０μｍ以下である、請求項１に記載の粉末高速度鋼。
- 上記一次炭化物の面積率ＰＳが５％以上２０％以下である、請求項１又は２に記載の粉末高速度鋼。
- Ｎの含有率が０．０１０質量％以上０．１００質量％以下である、請求項１から３のいずれかに記載の粉末高速度鋼。
- 上記共晶炭化物の最大面積ＳＭが５μｍ２以上３０μｍ２以下である、請求項１から４のいずれかに記載の粉末高速度鋼。
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