JP2564528B2

JP2564528B2 - 高耐食、耐摩耗性工具、部品用材料

Info

Publication number: JP2564528B2
Application number: JP62000856A
Authority: JP
Inventors: 利夫奥野; 裕司伊藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1987-01-06
Filing date: 1987-01-06
Publication date: 1996-12-18
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JPS63169358A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はICモールド用金型やエンジニアリング樹脂成
形用金型、プラスチック成形用スクリューなど、高度の
耐食、耐摩耗性が要求される工具用途や真空装置内軸受
など、同様に高度の耐食、耐摩耗性や潤滑性が要求され
る用途に、表面処理なしで使用可能な新しい耐食、耐摩
耗性材料である。

〔従来の技術〕

従来ICモールド型など高度の耐食、耐摩耗性や表面
肌、樹脂に対する耐粘着性が要求される用途にはCrメッ
キ処理など表面処理が不可欠となっている。また、充填
材入りエンジニアリング樹脂の成形にはSKD11など高C 1
3Cr系の冷間工具鋼や高速度工具鋼が使用されている
が、腐食摩耗による損耗寿命が短い問題点があった。ま
た、半導体製造装置や真空機械用軸受にはイオンプレー
ティングなどの表面処理を施し、耐食、耐摩耗性や潤滑
性を与えており、これらの表面処理を施さずに使用でき
る軸受材料は無かった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は高度の耐食、耐摩耗性と潤滑性を備え、また
表面の超仕上性を備え、樹脂に対する離型性がすぐれ、
Crメッキやイオンプレーティングなど表面処理なしで上
記用途に使用可能な粉末法による工具、部品用材料を提
供するもので、焼なまし状態での機械加工性や熱処理後
の研削加工性も備えているものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、Fe−高Ｃ−Si−Mn−高Cr−（Co,Cu）系組
成をベースとし、用途、要求条件に応じてNiを添加して
なる、プリアロイ粉末を圧密成形することによって得ら
れる高耐食、耐摩耗性工具、部品用材料である。

すなわち、本願の第１の発明は重量％でC 1.50〜2.80
％、Si 1.00％以下、Mn 1.00％以下、Cr 15.00％を越え
25％以下、これにCo 0.20〜8.00％、Cu 0.20〜5.00％の
一種又は二種、残部Feおよび通常の不純物からなり、プ
リアロイ粉末を圧密成形することによって得られること
を特徴とする高耐食、耐摩耗性工具、部品用材料、第２
の発明は前記第１発明にNi1.20％以下含有してなる材
料、第３発明は前記第１発明にV 0.50〜8.00％、これに
ＷとMoの一種または二種が1/2W＋Moで1.00〜7.50％を含
有してなる材料、第４発明は前記第３発明にNi 1.20％
以下含有してなる材料である。

本発明材料を得るには、アトマイズ法等により得たプ
リアロイ粉末を、容器に充填したのち真空引きして封止
したのち、熱間静水圧プレスにより圧密化し、さらに熱
間加工を行ない、続いて熱処理を施す等の従来公知の粉
末冶金法を適用すればよい。

本発明材はFe−高Ｃ−高Cr−（Co,Cu）系であるにも
かかわらず、粗大な炭化物は存在せず、均一微細な炭化
物組織を示し、すぐれた表面の超仕上性を示し、また高
合金化にともない勝ちな被切削性、被研削性の低下が少
ない。

プリアロイ粉末法による本発明材は、通常の溶製材で
は得られない熱間加工の困難な高Ｃ高Cr系でありながら
多量の高硬度のCr系炭化物を均一微細に分布させること
ができ、高い耐摩耗特性を有して必要に応じてＶの他、
ＷとMoの１種または２種が添加され、これらの炭化物が
形成され、一層高度の耐摩耗性を示すものである。

また、Mo,WやCu,Coの添加は高Crの基地とあいまって
とくに高度の耐食性を示し、多量の炭化物の分布および
Coの基地への固溶、高い熱処理硬さとの関係により、金
属や樹脂に対するきわめてすぐれた耐焼付性や自己潤滑
性を呈するものである。

つぎに本願発明材料の成分限定の理由をのべる。

Ｃは本願発明材料の硬さをHRC62以上の高硬度とし、
かつCr,W,Mo,Vなど炭化物形成元素との間に高硬度の炭
化物を形成し、すぐれた耐摩耗性や耐焼付性を付与する
ために添加される。多すぎると炭化物量が過度に多くな
り、靭性の低下や熱間加工性の低下をまねくので2.80％
以下とし、低すぎると上記添加の効果が得られないので
1.50％以上とする。

Siは本願発明材料の低温域での焼もどしにおける焼も
どし硬さを高め、また用途により耐酸化性を一層高める
ために添加される。多すぎると靭性を低下させ、また熱
伝導率を低下させるので1.00％以下とする。

Mnは本願発明材料の焼入性をとくに高めるために添加
される。多すぎると安定な残留オーステナイトを増加さ
せ、熱処理硬さを低下させ、また被切削性を低下させる
ので1.00％以下とする。

Niは本願発明材料の焼入性を高め、また耐食性を向上
させるために目的、用途により添加される。多すぎると
焼なまし硬さを過度に高くし、被切削性を低下させ、ま
た焼入時に過度の残留オーステナイトを生成させ、硬さ
の低下をまねくので1.20％以下とするのがよい。

CrはＣとの間に高硬度の炭化物を形成、また基地に固
溶して耐食性を高め、また耐酸化性を高めるために添加
されるもので、高度の耐食、耐摩耗性を維持させるため
高めに限定される。多すぎると焼入温度を過度に高く
し、また炭化物量が過度に多くなり靭性の低下をまねく
ので25.00％以下とし、低すぎると上記添加の効果が得
られないので15.00％を越えてが有するものとする。

MoおよびＷはＣとの間に硬質の炭化物を形成し、耐摩
耗性を与え、また基地に固溶して耐食性を高め、さらに
500℃以上の焼もどしにおいて、基地より特殊炭化物を
析出させ、二次硬化を与えるため、必要に応じて添加さ
れる。多すぎると炭化物量を過度に増加させて靭性の低
下をまねき、また焼入温度を過度に高めるたるめ1/2W＋
Moで7.50％以下とするのがよく、低すぎると上記添加の
効果が得られないので1.00％以上とするのがよい。Ｗは
耐摩耗性の点ではMoの場合より有利であり、一方靭性に
ついてはMoの方が有利で、目的、用途により単独あるい
は複合添加される。

ＶはＣとの間にきわめて高硬度の炭化物を形成し、耐
摩耗性を大きく向上させ、また焼もどし時に特殊炭化物
を析出させ、二次硬化を与えるため、必要に応じて添加
される。多すぎると靭性を低下させ、また被切削性や被
研削性を過度に低下させるので8.00％以下とするのがよ
く、低すぎると上記添加の効果が得られないので0.50％
以上とするのがよい。

Coは基地に固溶して耐食性を大幅に向上させ、また、
他の鉄鋼材料やとも材との摺動摩擦における潤滑性や耐
焼付性を高めるために、また熱処理硬さを高めるために
添加される。多すぎると靭性の低下をまねくので8.00％
以下とするのがよく、低すぎると上記添加の効果が得ら
れないので0.20％以上とするのがよい。

Cuは基地に固溶して耐食性を大幅に向上させるため、
また焼入性を高めるため、必要に応じて添加される。多
すぎると熱間加工性を低下させるので5.00％以下とする
のがよく、低すぎると上記添加の効果が得られないので
0.20％以上とするのがよい。

上記CoとCuは、本発明の部品材料の耐食を高めるため
に必要であるが、必ずしも複合添加する必要はなく、ど
ちらか一方の元素を含有させるだけでもよい。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１表に示す化学組成を有する本発明材料の耐食性の
評価を行った。なお、本発明材料は、第１表に示す化学
組成の溶湯をアトマイズ法によってプリアロイ粉末を得
たのち、容器に充填したのち真空引きして封止したのち
熱間静水圧プレスにより圧密化しさらに熱間加工して製
造されたものである。耐食性の評価は、比較鋼SUS 440C
（Ｔ）のそれを100として指数で示す。本発明材料は従
来耐食性がよいとされている比較鋼Ｔより格段に耐食性
がすぐれていることがわかる。これはCr,Mo,W,VやCo,Cu
など耐食性を高める元素を多く含むこと、組織がとくに
均一微細であることによる。

第２表に本願発明材料のHRC63の硬さの場合のAl₂O₃粉
中での摩耗試験における摩耗減量を比較鋼Ｔのそれを10
0として指数で示す。本願発明材料は比較鋼Ｔよりも明
らかにすぐれた耐摩耗性を示す。これは本願発明材料の
炭化物量が比較鋼Ｔのそれよりも多く、またCr系炭化物
以外にMo,W系やＶ系の高硬度の炭化物を含むためであ
る。

第３表に本願発明材料のHRC63に熱処理後のとも材同
志の摩擦接触における焼付臨界荷重比を示す。試験方法
は6mmφの円柱状試片をボール盤の回転軸に取付け、端
面をとも材の平板試料に接触させ、加圧しつつ高速回転
させた場合の焼付の生じない臨界荷重を求め、比較鋼Ｔ
のそれを100として指数で示したものである。

本願発明材料は比較鋼Ｔよりも明らかにすぐれた耐焼
付性を示している。これは本願発明材料における炭化物
量が多く、かつ炭化物が微細、均一に分布し、摩擦係数
が小さいこと、またW,Mo,V等の添加により耐摩耗性をと
くに高める炭化物の存在およびCo添加のものは基地に固
溶したCoによる基地自体の耐焼付性の向上効果によるも
のである。

第４表に本願発明材料の抗折試験による靭性値を示
す。本願発明鋼は比較鋼Ｔよりも炭化物量は多いが靭性
はすぐれている。これは本願発明材料の炭化物が微細で
均一に分布しており、巨大炭化物は偏析が存在しないこ
とによるもので、比較鋼よりも耐摩耗性、靭性ともにす
ぐれ、有利な特性を保持していることがわかる。

第５表に本願発明材料のエポキシ樹脂に対する耐粘着
性を示す。試験片は10mmφで、可塑状態のエポキシ樹脂
に繰り返し端面を押し付け引上げ処理した場合の樹脂の
粘着を生じない限界の回数を比較鋼およびCrメッキの場
合と対比して、比較鋼Ｔのそれを100として指数で示し
たものである。本願発明材料は比較鋼より明らかにすぐ
れた耐樹脂粘着性を示し、Crメッキに匹敵した離型特性
を示している。

第６表に本願発明材料のHRC63の硬さのものをWA砥石
による研削の場合の被研削性を示す。被研削性は研削除
去体積／砥石の損耗体積を求め、比較鋼Ｔのそれを100
として指数で示したものである。本願発明材料は比較鋼
Ｔより被研削性は相対的に低いが大幅な低下はなく、十
分実用的に可能な範囲のものである。

〔発明の効果〕以上に示したように、本願発明材料はきわめてすぐれ
た耐食、耐摩耗性と耐焼付性、表面の超仕上性、耐樹脂
離型性を備え、かつ被加工性を備え、Crメッキ無しでIC
モールド型などに適用し、腐食摩耗や樹脂の焼付を生ぜ
ず、また無潤滑条件下での軸受に使用して焼付を生ぜ
ず、長寿命を与える粉末法による新しい耐食、耐摩耗性
工具、部品用材料を提供するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−86410（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−22305（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−148745（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−38938（ＪＰ，Ａ) 特公昭52−43167（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】化学組成が重量％でC 1.50〜2.80％、Si
1.00％以下、Mn 1.00％以下、Cr 15.00％を越え25.00％
以下、これにCo 0.20〜8.00％、Cu 0.20〜5.00％の一種
又は二種、残部Feおよび通常の不純物からなり、プリア
ロイ粉末を圧密成形することによって得られることを特
徴とする高耐食、耐摩耗性工具、部品用材料。
【請求項２】化学組成が重量％でC 1.50〜2.80％、Si
1.00％以下、Mn 1.00％以下、Ni 1.20％以下、Cr 15.00
％を越え25.00％以下、これにCo 0.20〜8.00％、Cu 0.2
0〜5.00％の一種又は二種、残部Feおよび通常の不純物
からなり、プリアロイ粉末を圧密成形することによって
得られることを特徴とする高耐食、耐摩耗性工具、部品
用材料。
【請求項３】化学組成が重量％でC 1.50〜2.80％、Si
1.00％以下、Mn 1.00％以下、Cr 15.00％を越え25.00％
以下、V 0.50〜8.00％、これにＷとMoの一種または二種
が1/2W＋Moで1.00〜7.50％、およびCo 0.20〜8.00％、C
u 0.20〜5.00％の一種又は二種、残部Feおよび通常の不
純物からなり、プリアロイ粉末を圧密成形することによ
って得られることを特徴とする高耐食、耐摩耗性工具、
部品用材料。
【請求項４】化学組成が重量％でC 1.50〜2.80％、Si
1.00％以下、Mn 1.00％以下、Ni 1.20％以下、Cr 15.00
％を越え25.00％以下、V 0.50〜8.00％、これにＷとMo
の一種または二種が1/2W＋Moで1.00〜7.50％、およびCo
0.20〜8.00％、Cu 0.20〜5.00％の一種又は二種、残部
Feおよび通常の不純物からなり、プリアロイ粉末を圧密
成形することによって得られることを特徴とする高耐
食、耐摩耗性工具、部品用材料。