JP2684477B2 - 高炭素鋼材の製造方法 - Google Patents
高炭素鋼材の製造方法Info
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- JP2684477B2 JP2684477B2 JP3315439A JP31543991A JP2684477B2 JP 2684477 B2 JP2684477 B2 JP 2684477B2 JP 3315439 A JP3315439 A JP 3315439A JP 31543991 A JP31543991 A JP 31543991A JP 2684477 B2 JP2684477 B2 JP 2684477B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は粉末冶金により耐衝撃性
や抗折強度を改善した高炭素鋼、特に高速度鋼に関する
ものである。
や抗折強度を改善した高炭素鋼、特に高速度鋼に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高速度鋼は、溶製法によって得た
鋼塊を鍛造・圧延することによって生産しているが、溶
製材は、偏析があり、炭化物粒径や結晶粒径が大きく、
耐衝撃性や抗折強度が悪い。これに代わる製造方法とし
て、水またはガスアトマイズ法によって得た高速度鋼粉
末を、熱間等方圧圧縮により充実質化した後に鍛造する
ことが行われているが、材料が長時間にわたって高温に
置かれるために、溶製材ほどではないが炭化物粒や結晶
粒が成長して、十分な耐衝撃性や抗折強度が得られてい
ない。
鋼塊を鍛造・圧延することによって生産しているが、溶
製材は、偏析があり、炭化物粒径や結晶粒径が大きく、
耐衝撃性や抗折強度が悪い。これに代わる製造方法とし
て、水またはガスアトマイズ法によって得た高速度鋼粉
末を、熱間等方圧圧縮により充実質化した後に鍛造する
ことが行われているが、材料が長時間にわたって高温に
置かれるために、溶製材ほどではないが炭化物粒や結晶
粒が成長して、十分な耐衝撃性や抗折強度が得られてい
ない。
【０００３】このような炭化物粒や結晶粒の成長が起こ
らない方法として開発されたのが特開平１−１５２２４
２号公報に示されている製造方法である。これは、高速
度鋼のガスアトマイズ粉末で粒径が１ｍｍ以下のものを
熱間押出加工によって充実質化するものであり、炭化物
粒径を１μｍ以下に制限することができる。
らない方法として開発されたのが特開平１−１５２２４
２号公報に示されている製造方法である。これは、高速
度鋼のガスアトマイズ粉末で粒径が１ｍｍ以下のものを
熱間押出加工によって充実質化するものであり、炭化物
粒径を１μｍ以下に制限することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平１−１５２
２４２号公報記載の発明による製品は、耐衝撃性や抗折
強度の面で確かに優れたものであるが、焼なまし後の硬
さが著しく大きく、切削などの機械加工が極めて困難で
あることがわかった。従って、この発明は、十分な耐衝
撃性及び抗折強度を保ちながら、焼なまし後の硬さが低
い材料を得ようとするものである。
２４２号公報記載の発明による製品は、耐衝撃性や抗折
強度の面で確かに優れたものであるが、焼なまし後の硬
さが著しく大きく、切削などの機械加工が極めて困難で
あることがわかった。従って、この発明は、十分な耐衝
撃性及び抗折強度を保ちながら、焼なまし後の硬さが低
い材料を得ようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記特開平１−１５２２
４２号公報記載の発明は、粒径１ｍｍ以下の所定の組成
の高炭素鋼のアトマイズ粉末を金属カプセルに充填密封
し、これを加熱して遅滞なく熱間押出加工するものであ
るが、本願発明では材料粉末を充填密封した金属カプセ
ルを加熱後直ちに熱間押出加工するのではなく、高温状
態に所要時間保持した後に熱間押出加工することを特徴
とする。この保持温度は、材料の組織中の炭化物粒子が
成長できる温度であることが必要である。
４２号公報記載の発明は、粒径１ｍｍ以下の所定の組成
の高炭素鋼のアトマイズ粉末を金属カプセルに充填密封
し、これを加熱して遅滞なく熱間押出加工するものであ
るが、本願発明では材料粉末を充填密封した金属カプセ
ルを加熱後直ちに熱間押出加工するのではなく、高温状
態に所要時間保持した後に熱間押出加工することを特徴
とする。この保持温度は、材料の組織中の炭化物粒子が
成長できる温度であることが必要である。
【０００６】
【作用】上述の高温保持過程では、当初粒径が１μｍ以
下であった炭化物粒子は、時間と共に成長して粒径を増
す。保持温度が高いときは炭化物粒子の成長速度は速
く、逆に保持温度が低ければ炭化物粒子の成長速度は遅
い。従って、高温での保持時間は、炭化物粒径の目標値
と保持温度とで決定される。
下であった炭化物粒子は、時間と共に成長して粒径を増
す。保持温度が高いときは炭化物粒子の成長速度は速
く、逆に保持温度が低ければ炭化物粒子の成長速度は遅
い。従って、高温での保持時間は、炭化物粒径の目標値
と保持温度とで決定される。
【０００７】実施例に示す１．３％Ｃ高速度鋼の場合、
炭化物粒子の最大粒径を２μｍまで成長させた場合は、
図１に示すように、シャルピー衝撃値は向上し、抗折強
度はごく僅か低下するのみで、焼入れ硬さは殆ど変化し
なかったのに対し、焼なまし硬さはＨＲＣ３２からＨＲ
Ｃ２５へと大幅に低下し、溶製材（炭化物粒径１０μｍ
以上）や熱間等方圧圧縮材（炭化物粒径３〜４μｍ）と
同等の値になって、機械加工性を改善することができ
た。
炭化物粒子の最大粒径を２μｍまで成長させた場合は、
図１に示すように、シャルピー衝撃値は向上し、抗折強
度はごく僅か低下するのみで、焼入れ硬さは殆ど変化し
なかったのに対し、焼なまし硬さはＨＲＣ３２からＨＲ
Ｃ２５へと大幅に低下し、溶製材（炭化物粒径１０μｍ
以上）や熱間等方圧圧縮材（炭化物粒径３〜４μｍ）と
同等の値になって、機械加工性を改善することができ
た。
【０００８】
【実施例】鉄中に表１に記載の成分を含む高速度鋼をア
ルゴンガスアトマイズ法により粉末化し、粒径１ｍｍ以
上の粒子を除去して原料粉末とする。
ルゴンガスアトマイズ法により粉末化し、粒径１ｍｍ以
上の粒子を除去して原料粉末とする。
【表１】 上記原料粉末を外径１５２ｍｍ、長さ６９０ｍｍ、肉厚
２ｍｍのＳＵＳ３０４材製カプセルに充填し、内部を真
空排気して密封してビレットとする。
２ｍｍのＳＵＳ３０４材製カプセルに充填し、内部を真
空排気して密封してビレットとする。
【０００９】上記ビレットを加熱炉に挿入し、表２に示
す温度及び時間保持し、１１００℃まで降温させて１時
間保持し、直径６０ｍｍに熱間押出加工（押出比６．
４）した。なお、１１００℃は熱間押出加工の適温であ
り、これに１時間保持するのは、ビレットの中心部がこ
の温度まで下降するのを待つためである。押出材の最大
炭化物粒径、平均結晶粒径、焼なまし硬さ及び焼入れ焼
戻し硬さを表２に示す。
す温度及び時間保持し、１１００℃まで降温させて１時
間保持し、直径６０ｍｍに熱間押出加工（押出比６．
４）した。なお、１１００℃は熱間押出加工の適温であ
り、これに１時間保持するのは、ビレットの中心部がこ
の温度まで下降するのを待つためである。押出材の最大
炭化物粒径、平均結晶粒径、焼なまし硬さ及び焼入れ焼
戻し硬さを表２に示す。
【００１０】
【表２】
【００１１】なお、試料番号１は１１００℃で０．５時
間保持したように記されているが、これは高温保持操作
を行うことなく直接熱間押出加工を実施したものであ
り、この温度及び保持時間は熱間押出には必然的に付随
するものである。
間保持したように記されているが、これは高温保持操作
を行うことなく直接熱間押出加工を実施したものであ
り、この温度及び保持時間は熱間押出には必然的に付随
するものである。
【００１２】表２において焼なましは、材料を８７０℃
に加熱した後７５０℃まで炉温を降下させ、それから６
００℃まで１時間当たり１０℃の速度で徐冷した後、常
温まで放冷する方法で行なった。また焼入れ焼戻しは、
焼なまし材から試験片を切り出し、これを１１３０℃で
３分間加熱した後に油冷し、更に５７５℃から常温まで
１時間で冷却する操作を３回くり返した。
に加熱した後７５０℃まで炉温を降下させ、それから６
００℃まで１時間当たり１０℃の速度で徐冷した後、常
温まで放冷する方法で行なった。また焼入れ焼戻しは、
焼なまし材から試験片を切り出し、これを１１３０℃で
３分間加熱した後に油冷し、更に５７５℃から常温まで
１時間で冷却する操作を３回くり返した。
【００１３】最大炭化物粒径は、キャビネ版の１０００
倍顕微鏡写真を撮り、大きい順に５個の炭化物粒を選び
出し、その粒径の平均値を採った。平均炭化物粒径は、
上記顕微鏡写真から大きい順に２５個の炭化物粒を選び
出し、その粒径の平均値を採った。
倍顕微鏡写真を撮り、大きい順に５個の炭化物粒を選び
出し、その粒径の平均値を採った。平均炭化物粒径は、
上記顕微鏡写真から大きい順に２５個の炭化物粒を選び
出し、その粒径の平均値を採った。
【００１４】上記試料２〜１０の加熱温度と保持時間の
分布は図１のようになる。同図における（ ）内の数字
は最大炭化物粒径（μｍ）を示す。この最大炭化物粒径
の分布状態から、最大炭化物粒径２．０μｍ、３．０μ
ｍ、４．０μｍ及び１０．０μｍは、それぞれ同図にお
ける直線Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ上に分布するものと推定する
ことができた。
分布は図１のようになる。同図における（ ）内の数字
は最大炭化物粒径（μｍ）を示す。この最大炭化物粒径
の分布状態から、最大炭化物粒径２．０μｍ、３．０μ
ｍ、４．０μｍ及び１０．０μｍは、それぞれ同図にお
ける直線Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ上に分布するものと推定する
ことができた。
【００１５】次に、試料１、４、７、９について最大炭
化物粒径と焼なまし硬さの関係を求めると、図２のよう
に試料１のみが高い値を示し、他はほぼ同じ値であっ
た。この関係から、最大炭化物粒径が１．５μｍ以上で
あれば、焼なまし硬さを試料１より大幅に引下げ得るこ
とが判明した。
化物粒径と焼なまし硬さの関係を求めると、図２のよう
に試料１のみが高い値を示し、他はほぼ同じ値であっ
た。この関係から、最大炭化物粒径が１．５μｍ以上で
あれば、焼なまし硬さを試料１より大幅に引下げ得るこ
とが判明した。
【００１６】最大炭化物粒径と焼入れ焼戻し硬さの関係
は、図３のように試料１が最も硬く、粒径の増大に伴っ
て焼入れ焼戻し硬さはほぼ直線的に漸減する傾向が認め
られた。
は、図３のように試料１が最も硬く、粒径の増大に伴っ
て焼入れ焼戻し硬さはほぼ直線的に漸減する傾向が認め
られた。
【００１７】シャルピー衝撃値は、図４のように試料４
が最高値を示し、試料１はこれより低く、かつ試料４を
頂点に最大炭化物粒径が増大するとほぼ直線的に低下す
る傾向を示した。
が最高値を示し、試料１はこれより低く、かつ試料４を
頂点に最大炭化物粒径が増大するとほぼ直線的に低下す
る傾向を示した。
【００１８】抗折強度は、図５のように試料１が最高値
を示し、最大炭化物粒径の増大につれてほぼ直線的に低
下する傾向を示した。
を示し、最大炭化物粒径の増大につれてほぼ直線的に低
下する傾向を示した。
【００１９】以上を綜合すると、焼なまし硬さ、焼入れ
焼戻し硬さ、耐衝撃性及び抗折性の諸面を綜合した評価
では、最大炭化物粒度が２μｍの試料４が最も優れ、最
大炭化物粒径の増大に伴って総合的な性質は徐々に低下
するが、最大炭化物粒度１．５〜５μｍの範囲は十分実
用に供し得ることが判った。
焼戻し硬さ、耐衝撃性及び抗折性の諸面を綜合した評価
では、最大炭化物粒度が２μｍの試料４が最も優れ、最
大炭化物粒径の増大に伴って総合的な性質は徐々に低下
するが、最大炭化物粒度１．５〜５μｍの範囲は十分実
用に供し得ることが判った。
【００２０】
【００２１】
【発明の効果】以上のように、この発明によるときは、
焼なまし硬さが低くて機械加工が容易であり、その半面
に焼入れ焼戻し硬さ、耐衝撃性、抗折性などが極めて優
れている高炭素鋼材を、安定した高い生産性で製造する
ることができる。
焼なまし硬さが低くて機械加工が容易であり、その半面
に焼入れ焼戻し硬さ、耐衝撃性、抗折性などが極めて優
れている高炭素鋼材を、安定した高い生産性で製造する
ることができる。
【図１】粉末材料を充填したカプセルの加熱温度と同温
度での保持時間とが最大炭化物粒径に及ぼす影響を示す
線図である。
度での保持時間とが最大炭化物粒径に及ぼす影響を示す
線図である。
【図２】最大炭化物粒径と焼鈍硬さとの関係を示す線図
である。
である。
【図３】最大炭化物粒径と焼入れ焼戻し硬さとの関係を
示す線図である。
示す線図である。
【図４】最大炭化物粒径とシャルピー衝撃値との関係を
示す線図である。
示す線図である。
【図５】最大炭化物粒径と抗折強度との関係を示す線図
である。
である。
Claims (1)
- 【請求項１】 所定の組成を有し粒径が１ｍｍ以下であ
る高炭素鋼のガスアトマイズ粉末を金属カプセルに充填
密封し、これを所要温度で所要時間保持した後、熱間押
出加工する高炭素鋼材の製造方法において、上記高炭素
鋼材中の炭化物の最大粒径は１．５〜５μｍであり、上
記所要温度及び所要時間は上記ガスアトマイズ粉末の粒
子中で炭化物粒子が最大粒径１．５〜５μｍに成長する
に要する温度及び時間であることを特徴とする高炭素鋼
材の製造方法。。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3315439A JP2684477B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 高炭素鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3315439A JP2684477B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 高炭素鋼材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05125479A JPH05125479A (ja) | 1993-05-21 |
| JP2684477B2 true JP2684477B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=18065388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3315439A Expired - Fee Related JP2684477B2 (ja) | 1991-11-01 | 1991-11-01 | 高炭素鋼材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2684477B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5172906A (en) * | 1974-12-23 | 1976-06-24 | Hitachi Metals Ltd | Tankabutsuo fukashitakosokudokoguko |
| JPH01152242A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-14 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 粉末冶金法による高靭性高速度鋼 |
-
1991
- 1991-11-01 JP JP3315439A patent/JP2684477B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05125479A (ja) | 1993-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970715 |
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