JP3381227B2 - 高ｖ高速度工具鋼 - Google Patents
高ｖ高速度工具鋼Info
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- JP3381227B2 JP3381227B2 JP17899994A JP17899994A JP3381227B2 JP 3381227 B2 JP3381227 B2 JP 3381227B2 JP 17899994 A JP17899994 A JP 17899994A JP 17899994 A JP17899994 A JP 17899994A JP 3381227 B2 JP3381227 B2 JP 3381227B2
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- JP
- Japan
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- carbide
- amount
- tool steel
- speed tool
- high speed
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ドリル，タップ，カッ
ター，パンチ，冷鍛型，熱間型等の加工工具素材、とく
に切削工具鋼素材として好適に利用される高速度工具鋼
に関し、さらに詳しくは、この高速度工具鋼を素材とし
た加工工具の寿命とくに切削工具の切削寿命をさらに向
上させるのに好適な含Ｃｏ高Ｖ高速度工具鋼に関するも
のである。
ター，パンチ，冷鍛型，熱間型等の加工工具素材、とく
に切削工具鋼素材として好適に利用される高速度工具鋼
に関し、さらに詳しくは、この高速度工具鋼を素材とし
た加工工具の寿命とくに切削工具の切削寿命をさらに向
上させるのに好適な含Ｃｏ高Ｖ高速度工具鋼に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、加工工具（主にドリルなどの切削
工具）の素材としては、主に、表面処理として酸化処理
（一般に、ホモ処理）を施したＪＩＳ ＳＫＨ５１が使
用される場合が多い。
工具）の素材としては、主に、表面処理として酸化処理
（一般に、ホモ処理）を施したＪＩＳ ＳＫＨ５１が使
用される場合が多い。
【０００３】また、さらに高級な表面処理として、Ｔｉ
Ｎなどのセラミックスコーティングを施したものを使用
する場合もある。
Ｎなどのセラミックスコーティングを施したものを使用
する場合もある。
【０００４】また、ベース素材として高硬度が得られる
含Ｃｏ系高速度工具鋼（ＡＩＳＩＭ４２，Ｍ３６等）を
使用しこれに特殊表面処理（セラミックスコーティング
など）を施して高性能ドリルとしたものを使用する場合
もある。
含Ｃｏ系高速度工具鋼（ＡＩＳＩＭ４２，Ｍ３６等）を
使用しこれに特殊表面処理（セラミックスコーティング
など）を施して高性能ドリルとしたものを使用する場合
もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】切削工具の素材として
主に使用されるＪＩＳ ＳＫＨ５１は、ホモ処理を施す
ことにより汎用ドリルとして広く用いられているが、性
能の点では高級ドリルに及ばないものであった。
主に使用されるＪＩＳ ＳＫＨ５１は、ホモ処理を施す
ことにより汎用ドリルとして広く用いられているが、性
能の点では高級ドリルに及ばないものであった。
【０００６】また、高級ドリルは特殊な表面処理を施す
ことが必要であると共に素材自体のコストが高いことか
ら、ドリルは高価なものとなって汎用ドリルとして使用
されていないのが現状であり、このような従来の汎用ド
リルおよび高級ドリルがもつ問題点を解決することが課
題であった。
ことが必要であると共に素材自体のコストが高いことか
ら、ドリルは高価なものとなって汎用ドリルとして使用
されていないのが現状であり、このような従来の汎用ド
リルおよび高級ドリルがもつ問題点を解決することが課
題であった。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、高級表面処理を施すこと
なく比較的簡便なホモ処理を施すだけで高性能が得られ
る含Ｃｏ高Ｖ高速度工具鋼を提供することを目的として
いる。
がみてなされたものであって、高級表面処理を施すこと
なく比較的簡便なホモ処理を施すだけで高性能が得られ
る含Ｃｏ高Ｖ高速度工具鋼を提供することを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】高速度工具鋼において
は、その組織内に主にＶを主体としたＭＣ型炭化物を分
散させたものと、Ｍｏ，Ｗを主体としたＭ６Ｃ型炭化物
を分散させたものに分類される。
は、その組織内に主にＶを主体としたＭＣ型炭化物を分
散させたものと、Ｍｏ，Ｗを主体としたＭ６Ｃ型炭化物
を分散させたものに分類される。
【０００９】現在、前者のものとしては、ＪＩＳ鋼種に
制定されている高Ｖ系鋼種（例えば、ＳＫＨ５３，５
７，ＳＫＨ１０など）があげられるが、現在は汎用ドリ
ル用途を前提にその生産は行われていない。
制定されている高Ｖ系鋼種（例えば、ＳＫＨ５３，５
７，ＳＫＨ１０など）があげられるが、現在は汎用ドリ
ル用途を前提にその生産は行われていない。
【００１０】本発明者は、従来非Ｃｏ系高速度工具鋼に
おいて利用されていた高Ｖ化によって得られる組織上の
特長を積極的に活用するため、ＲＥＭの添加によるＶＣ
炭化物の微細化作用を利用すると共に、さらにＳＫＨ５
１対比でより高性能化するためＣｏ添加を行うこととし
た。
おいて利用されていた高Ｖ化によって得られる組織上の
特長を積極的に活用するため、ＲＥＭの添加によるＶＣ
炭化物の微細化作用を利用すると共に、さらにＳＫＨ５
１対比でより高性能化するためＣｏ添加を行うこととし
た。
【００１１】そして、基礎的に炭化物組織とマトリック
ス強度の観点より、ＭＣ炭化物の増量を行い、ＭＣ／
（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）で表わされる炭化物量比のバランスを
大幅に変えると共にＣｏ添加量を０〜８％の間で変化さ
せて切削性能に与える影響を調査した。ここで、炭化物
の面積率は、ルーゼックスイメージアナライザーを用い
てＭＣ炭化物およびＭ６Ｃ炭化物を個別に定量したのち
炭化物量比［ＭＣ／（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）］を求めた。ま
た、切削試験は、実際に１０ｍｍφのドリルを製作しそ
れにホモ処理を施して、ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ材を切削しそ
の切削除去量体積によって評価した。
ス強度の観点より、ＭＣ炭化物の増量を行い、ＭＣ／
（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）で表わされる炭化物量比のバランスを
大幅に変えると共にＣｏ添加量を０〜８％の間で変化さ
せて切削性能に与える影響を調査した。ここで、炭化物
の面積率は、ルーゼックスイメージアナライザーを用い
てＭＣ炭化物およびＭ６Ｃ炭化物を個別に定量したのち
炭化物量比［ＭＣ／（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）］を求めた。ま
た、切削試験は、実際に１０ｍｍφのドリルを製作しそ
れにホモ処理を施して、ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ材を切削しそ
の切削除去量体積によって評価した。
【００１２】その結果、ＭＣ型炭化物増量やＣｏ添加が
切削性能向上に効果が大きいことが見い出され、なかで
も、ＭＣ型炭化物増量とＣｏ添加の組み合わせは性能向
上により効果的であることが明らかとなり、これらの組
み合わせによって、従来と比較して低廉な素材でありな
がら簡便な表面処理（とくにホモ処理）のみで高性能化
する素材が得られることが確認された。
切削性能向上に効果が大きいことが見い出され、なかで
も、ＭＣ型炭化物増量とＣｏ添加の組み合わせは性能向
上により効果的であることが明らかとなり、これらの組
み合わせによって、従来と比較して低廉な素材でありな
がら簡便な表面処理（とくにホモ処理）のみで高性能化
する素材が得られることが確認された。
【００１３】すなわち、本発明に係わる高Ｖ高速度工具
鋼は、Ｃ：１．２〜１．５％、Ｓｉ：０．１〜０．５
％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：３．５〜５．５
％、Ｍｏ：３．０〜８．０％、Ｗ：３．０〜８．０％、
Ｖ：２．５〜４．０％、Ｃｏ：２．０〜６．０％、およ
びＺｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭのうちの１種または２種
以上の合計：０．０３〜０．１５％を含み、残部Ｆｅお
よび不純物よりなり、 Ｗｅｑ＝２Ｍｏ＋Ｗ で表わされるＷｅｑが、１５≦Ｗｅｑ≦２２ ΔＣ＝Ｃ−（０．０６［Ｃｒ］＋０．０６３［Ｍｏ］＋０．０３３［Ｗ］ ＋０．２［Ｖ］） で表わされるΔＣが、−０．４≦ΔＣ≦０ Ｆ＝−０．４５［Ｃ］［２Ｍｏ＋Ｗ］＋２．４［Ｃ］＋０．８４［Ｍｏ］ ＋０．９２［Ｗ］＋２［Ｖ−１］１／２＋５．４５［Ｓｉ］ ＋３２．７［Ｎ］ で表わされるＦが、Ｆ≧７．４２ Ｌ＝１２．２［Ｍｏ］−１．０４［Ｍｏ］２−３［Ｗ］＋７［Ｖ］ −２５［Ｓｉ］−２０．５５ で表わされるＬが、Ｌ≧０に規制されている構成とした
ことを特徴としている。
鋼は、Ｃ：１．２〜１．５％、Ｓｉ：０．１〜０．５
％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：３．５〜５．５
％、Ｍｏ：３．０〜８．０％、Ｗ：３．０〜８．０％、
Ｖ：２．５〜４．０％、Ｃｏ：２．０〜６．０％、およ
びＺｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭのうちの１種または２種
以上の合計：０．０３〜０．１５％を含み、残部Ｆｅお
よび不純物よりなり、 Ｗｅｑ＝２Ｍｏ＋Ｗ で表わされるＷｅｑが、１５≦Ｗｅｑ≦２２ ΔＣ＝Ｃ−（０．０６［Ｃｒ］＋０．０６３［Ｍｏ］＋０．０３３［Ｗ］ ＋０．２［Ｖ］） で表わされるΔＣが、−０．４≦ΔＣ≦０ Ｆ＝−０．４５［Ｃ］［２Ｍｏ＋Ｗ］＋２．４［Ｃ］＋０．８４［Ｍｏ］ ＋０．９２［Ｗ］＋２［Ｖ−１］１／２＋５．４５［Ｓｉ］ ＋３２．７［Ｎ］ で表わされるＦが、Ｆ≧７．４２ Ｌ＝１２．２［Ｍｏ］−１．０４［Ｍｏ］２−３［Ｗ］＋７［Ｖ］ −２５［Ｓｉ］−２０．５５ で表わされるＬが、Ｌ≧０に規制されている構成とした
ことを特徴としている。
【００１４】そして、本発明に係わる高Ｖ高速度工具鋼
の実施態様においては、Ｃｏ：２．５〜５．５％、Ｖ：
２．５〜３．５％であり、１μｍ以上の炭化物量比をＶ
添加量コントロールおよびＷｅｑコントロールによって
焼鈍した状態における炭化物面積率が０．５５＞ＭＣ／
（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）＞０．３５の範囲にあるものとするこ
とも場合によっては望ましい。
の実施態様においては、Ｃｏ：２．５〜５．５％、Ｖ：
２．５〜３．５％であり、１μｍ以上の炭化物量比をＶ
添加量コントロールおよびＷｅｑコントロールによって
焼鈍した状態における炭化物面積率が０．５５＞ＭＣ／
（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）＞０．３５の範囲にあるものとするこ
とも場合によっては望ましい。
【００１５】
【発明の作用】以下、本発明に係わる含Ｃｏ高Ｖ高速度
工具鋼の成分範囲（重量％）、Ｗｅｑ値、ΔＣ値，Ｆ値
およびＬ値の限定理由を各々の作用と共に説明する。
工具鋼の成分範囲（重量％）、Ｗｅｑ値、ΔＣ値，Ｆ値
およびＬ値の限定理由を各々の作用と共に説明する。
【００１６】Ｃ：１．２〜１．５％
ΔＣ：−０．４≦ΔＣ≦０
高速度工具鋼においてＣは炭化物形成元素（Ｃｒ，Ｗ，
Ｍｏ，Ｖ）と結合し、炭化物を形成して工具に必要な耐
摩耗性を付与すると共に炭化物は一般にマトリックスよ
り硬いことから全体の硬さ向上をもたらす。また、熱処
理によりマトリックス中へ固溶することによってマトリ
ックスの硬さ向上をもたらす。
Ｍｏ，Ｖ）と結合し、炭化物を形成して工具に必要な耐
摩耗性を付与すると共に炭化物は一般にマトリックスよ
り硬いことから全体の硬さ向上をもたらす。また、熱処
理によりマトリックス中へ固溶することによってマトリ
ックスの硬さ向上をもたらす。
【００１７】一般に、高速度工具鋼において添加Ｃ量を
設定するためにΔＣ量を使用する場合が多い。このΔＣ
量は、 ΔＣ＝Ｃ−（０．０６［Ｃｒ］＋０．０６３［Ｍｏ］＋０．０３３［Ｗ］ ＋０．２［Ｖ］） で与えられるが、この式はＧ．Ｓｔｅｒｖｅｍらによっ
て提唱された式であって、炭化物形成元素が特定の炭化
物形態を取った時のＣ量より実際に含まれるＣ量を差し
引いた値である。つまり、各炭化物形成元素がすべて炭
化物を形成した時に必要なＣ量と投入したＣ量との差分
を示すものである。
設定するためにΔＣ量を使用する場合が多い。このΔＣ
量は、 ΔＣ＝Ｃ−（０．０６［Ｃｒ］＋０．０６３［Ｍｏ］＋０．０３３［Ｗ］ ＋０．２［Ｖ］） で与えられるが、この式はＧ．Ｓｔｅｒｖｅｍらによっ
て提唱された式であって、炭化物形成元素が特定の炭化
物形態を取った時のＣ量より実際に含まれるＣ量を差し
引いた値である。つまり、各炭化物形成元素がすべて炭
化物を形成した時に必要なＣ量と投入したＣ量との差分
を示すものである。
【００１８】ここで、一般に、溶製高速度工具鋼はΔＣ
≦０の成分となっている場合が多い。これは、ΔＣがプ
ラスの値となった場合、靭性の劣化が顕著であることな
どがすでに報告されている。他方、ΔＣが大幅にマイナ
スの値となった場合、炭化物の形成に必要なＣ量が確保
できないため、本来の炭化物組織とならないなどの問題
が発生する。
≦０の成分となっている場合が多い。これは、ΔＣがプ
ラスの値となった場合、靭性の劣化が顕著であることな
どがすでに報告されている。他方、ΔＣが大幅にマイナ
スの値となった場合、炭化物の形成に必要なＣ量が確保
できないため、本来の炭化物組織とならないなどの問題
が発生する。
【００１９】このため、ΔＣの値は−０．４≦ΔＣ≦０
の範囲、より望ましくは−０．３≦ΔＣ≦０の範囲にあ
るのが良く、本発明の成分系においてもΔＣの規定に従
ってＣ量を決定すると、Ｃ量の範囲は１．２〜１．５
％、より望ましくは１．２〜１．４％とするのが良い。
の範囲、より望ましくは−０．３≦ΔＣ≦０の範囲にあ
るのが良く、本発明の成分系においてもΔＣの規定に従
ってＣ量を決定すると、Ｃ量の範囲は１．２〜１．５
％、より望ましくは１．２〜１．４％とするのが良い。
【００２０】Ｓｉ：０．１〜０．５％
高速度工具鋼においてＳｉは一般に脱酸剤として使用さ
れるが、凝固時のＭ２Ｃ炭化物が分解する範囲を示した
Ｆ値の式および凝固時にＭ６Ｃ炭化物が共晶炭化物とし
て存在しない領域を示したＬ値の式においても示される
ように、炭化物組織の調整に使用することも可能な元素
である。
れるが、凝固時のＭ２Ｃ炭化物が分解する範囲を示した
Ｆ値の式および凝固時にＭ６Ｃ炭化物が共晶炭化物とし
て存在しない領域を示したＬ値の式においても示される
ように、炭化物組織の調整に使用することも可能な元素
である。
【００２１】しかし、熱処理特性の変化により、Ｓｉ量
の上限を０．５％に設定するのが良い。また、スクラッ
プ等からのＳｉ混入を考慮してその下限を製造コストの
上昇を招かない下限値とし、Ｓｉ量の下限を０．１％と
するのが良い。
の上限を０．５％に設定するのが良い。また、スクラッ
プ等からのＳｉ混入を考慮してその下限を製造コストの
上昇を招かない下限値とし、Ｓｉ量の下限を０．１％と
するのが良い。
【００２２】Ｍｎ：０．１〜０．５％
Ｍｎは高速度工具鋼の溶製時に脱酸剤および脱硫剤とし
て作用すると共に、一般に焼入れ性を向上させるので、
その下限を０．１％とするのが良い。しかし、多量に添
加すると靭性を低下させることとなるので、Ｍｎ量の上
限を０．５％とするのが良い。
て作用すると共に、一般に焼入れ性を向上させるので、
その下限を０．１％とするのが良い。しかし、多量に添
加すると靭性を低下させることとなるので、Ｍｎ量の上
限を０．５％とするのが良い。
【００２３】Ｃｒ：３．５〜５．５％
高速度工具鋼中におけるＣｒは良好な焼入れ性を確保す
るための必須の元素であり、同時に炭化物の組織を変化
させる主因となる場合もある。したがって、本発明鋼に
おいては、Ｃｒ主体の炭化物を形成しないことが条件と
なるため、高速度工具鋼で一般に規定されている範囲内
でＣｒが特殊炭化物を生成しない上限値として５．５％
とするのが良い。また、下限値は焼入れ性確保に必要な
最低限の量として３．５％とし、より望ましくは４．０
％とするのが良い。
るための必須の元素であり、同時に炭化物の組織を変化
させる主因となる場合もある。したがって、本発明鋼に
おいては、Ｃｒ主体の炭化物を形成しないことが条件と
なるため、高速度工具鋼で一般に規定されている範囲内
でＣｒが特殊炭化物を生成しない上限値として５．５％
とするのが良い。また、下限値は焼入れ性確保に必要な
最低限の量として３．５％とし、より望ましくは４．０
％とするのが良い。
【００２４】Ｍｏ：３．０〜８．０％
Ｗ：３．０〜８．０％
Ｗｅｑ：１５≦Ｗｅｑ≦２２
高速度工具鋼中におけるＭｏは炭化物の形成に必要な成
分であり、とくにＭ６Ｃ型炭化物を形成している主要な
元素であると共に、焼入れ時にマトリックスに固溶した
のち２次硬化に寄与する成分であり、このような作用か
らそしてまたＦ値およびＬ値を満たし得るように３．０
〜８．０％とするのが良く、より望ましくは４．０〜
８．０％とするのが良い。
分であり、とくにＭ６Ｃ型炭化物を形成している主要な
元素であると共に、焼入れ時にマトリックスに固溶した
のち２次硬化に寄与する成分であり、このような作用か
らそしてまたＦ値およびＬ値を満たし得るように３．０
〜８．０％とするのが良く、より望ましくは４．０〜
８．０％とするのが良い。
【００２５】また、高速度工具鋼中におけるＷはＭｏの
２倍の量でＭｏと同等の作用を有する元素であり、Ｗ単
独では上記した作用からそしてまたＦ値およびＬ値を満
足しうるように３．０〜８．０％とするのがよく、より
望ましくは４．０〜６．０％とするのが良い。
２倍の量でＭｏと同等の作用を有する元素であり、Ｗ単
独では上記した作用からそしてまたＦ値およびＬ値を満
足しうるように３．０〜８．０％とするのがよく、より
望ましくは４．０〜６．０％とするのが良い。
【００２６】そして、上記したようにＷはＭｏの２倍の
量でＭｏと同等の作用を有するので、Ｗｅｑ＝２Ｍｏ＋
Ｗとしてもその範囲を規制した。
量でＭｏと同等の作用を有するので、Ｗｅｑ＝２Ｍｏ＋
Ｗとしてもその範囲を規制した。
【００２７】一般に、Ｍｏ，ＷはＭ６Ｃ型炭化物を形成
し、焼入れによってマトリックス中に固溶し、焼もどし
によって２次炭化物として微細に析出する。そして、Ｍ
６Ｃ型炭化物を一定量以上確保することによって、マト
リックス硬さの増大をはかることが可能になると共に全
体の耐摩耗性を向上させるのに寄与する。
し、焼入れによってマトリックス中に固溶し、焼もどし
によって２次炭化物として微細に析出する。そして、Ｍ
６Ｃ型炭化物を一定量以上確保することによって、マト
リックス硬さの増大をはかることが可能になると共に全
体の耐摩耗性を向上させるのに寄与する。
【００２８】そのために必要なＷｅｑの下限値は１５
％、より望ましくは１６％である。また、上限値はＭＣ
炭化物量とＭ６Ｃ炭化物量が増大することによって加工
性が劣化することから、量産に問題を生じないレベルと
して２２％とするのがよく、より望ましくは２１％とす
るのが良い。
％、より望ましくは１６％である。また、上限値はＭＣ
炭化物量とＭ６Ｃ炭化物量が増大することによって加工
性が劣化することから、量産に問題を生じないレベルと
して２２％とするのがよく、より望ましくは２１％とす
るのが良い。
【００２９】Ｖ：２．５〜４．０％
高速度工具鋼中においてＶはＭＣ型炭化物を主に形成す
る元素であり、高速度工具鋼において最も硬い炭化物で
あることから、耐摩耗性の著しい向上に寄与する。しか
し、多量に添加すると一次炭化物として多量に残存する
ことによりその加工性劣化が顕著に表われる。
る元素であり、高速度工具鋼において最も硬い炭化物で
あることから、耐摩耗性の著しい向上に寄与する。しか
し、多量に添加すると一次炭化物として多量に残存する
ことによりその加工性劣化が顕著に表われる。
【００３０】また、高速度工具鋼におけるＣｏ含有量を
４％とした場合において、Ｖ含有量による切削性能（切
削除去量）への影響を調べたところ、図１に示す結果で
あった。
４％とした場合において、Ｖ含有量による切削性能（切
削除去量）への影響を調べたところ、図１に示す結果で
あった。
【００３１】したがって、ＶはＭＣ炭化物の作用・効果
が十分に得られる添加量の下限値として２．５％とする
のが良い。また、ＭＣ炭化物の効果が飽和するためその
上限値を４．０％するのが良く、より望ましくは３．５
％とするのが良い。そして、Ｖ添加量が２．５〜３．５
％の範囲においてはその性能向上がより顕著に認められ
る。
が十分に得られる添加量の下限値として２．５％とする
のが良い。また、ＭＣ炭化物の効果が飽和するためその
上限値を４．０％するのが良く、より望ましくは３．５
％とするのが良い。そして、Ｖ添加量が２．５〜３．５
％の範囲においてはその性能向上がより顕著に認められ
る。
【００３２】Ｃｏ：２．０〜６．０％
Ｃｏは一般に炭化物を形成せず、マトリックスに固溶す
ることによってその基地強度を上昇させると共に耐熱性
の向上にも寄与する。また、高速度工具鋼におけるＶ含
有量を３％とした場合において、Ｃｏ含有量による切削
性能（切削除去量）への影響を調べたところ、図２に示
す結果であった。そして、Ｃｏ添加量は最小限の効果を
維持するためにその下限値を２．０％とするのがよく、
より望ましくは２．５％とするのが良い。また、Ｃｏの
効果が十分に確保することが可能であって当初の目的で
ある低廉化を満たすためにその上限値を６．０％とし、
より望ましくは５．５％、さらに望ましくは４．０％と
している。そして、より優れた性能を得るためには上記
したように２．５〜５．５％の範囲とするのがよく、さ
らにＣｏのコストに与える影響を考慮すると２．５〜
４．０％の範囲とするのが良い。
ることによってその基地強度を上昇させると共に耐熱性
の向上にも寄与する。また、高速度工具鋼におけるＶ含
有量を３％とした場合において、Ｃｏ含有量による切削
性能（切削除去量）への影響を調べたところ、図２に示
す結果であった。そして、Ｃｏ添加量は最小限の効果を
維持するためにその下限値を２．０％とするのがよく、
より望ましくは２．５％とするのが良い。また、Ｃｏの
効果が十分に確保することが可能であって当初の目的で
ある低廉化を満たすためにその上限値を６．０％とし、
より望ましくは５．５％、さらに望ましくは４．０％と
している。そして、より優れた性能を得るためには上記
したように２．５〜５．５％の範囲とするのがよく、さ
らにＣｏのコストに与える影響を考慮すると２．５〜
４．０％の範囲とするのが良い。
【００３３】Ｚｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭのうちの１種
または２種以上の合計：０．０３〜０．１５％ 高速度工具鋼中においてＺｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭ
（希土類元素）は炭化物の微細化のために添加される元
素である。このようにＺｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭは高
Ｖ化によって炭化物が粗大化するのを防止するべく添加
されるＭＣ型炭化物の微細化手段であって、このような
作用を得るためにこれらの合計で０．０３％以上含有さ
せるのが良い。また、これらの元素の上限値は、Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭによる非金属介在物の発生が問題
とならない量である０．１５％とするのが良い。
または２種以上の合計：０．０３〜０．１５％ 高速度工具鋼中においてＺｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭ
（希土類元素）は炭化物の微細化のために添加される元
素である。このようにＺｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭは高
Ｖ化によって炭化物が粗大化するのを防止するべく添加
されるＭＣ型炭化物の微細化手段であって、このような
作用を得るためにこれらの合計で０．０３％以上含有さ
せるのが良い。また、これらの元素の上限値は、Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭによる非金属介在物の発生が問題
とならない量である０．１５％とするのが良い。
【００３４】Ｆ：Ｆ≧７．４２
Ｌ：Ｌ≧０
Ｆ値を示す式は、凝固時のＭ２Ｃ炭化物が分解する範囲
を示した式であり、また、Ｌ値を示す式は、凝固時にＭ
６Ｃ炭化物が共晶炭化物として存在しない領域を示した
式であって、Ｆ≧７．４２、Ｌ≧０とすることによっ
て、熱間加工を加えた後の炭化物組織が微細でかつＭＣ
＋Ｍ６Ｃ型炭化物組織を有するものとすることが可能と
なる。
を示した式であり、また、Ｌ値を示す式は、凝固時にＭ
６Ｃ炭化物が共晶炭化物として存在しない領域を示した
式であって、Ｆ≧７．４２、Ｌ≧０とすることによっ
て、熱間加工を加えた後の炭化物組織が微細でかつＭＣ
＋Ｍ６Ｃ型炭化物組織を有するものとすることが可能と
なる。
【００３５】炭化物面積率：０．５５＞ＭＣ／（ＭＣ＋
Ｍ６Ｃ）＞０．３５ 高速度工具鋼中において１μｍ以上の全炭化物面積率が
多いほど一般的に耐摩耗性は向上する。しかし、炭化物
による耐摩耗性への寄与は異なることが認められたの
で、炭化物の効果を最大限に引き出すために、炭化物量
と炭化物量比を規定した。
Ｍ６Ｃ）＞０．３５ 高速度工具鋼中において１μｍ以上の全炭化物面積率が
多いほど一般的に耐摩耗性は向上する。しかし、炭化物
による耐摩耗性への寄与は異なることが認められたの
で、炭化物の効果を最大限に引き出すために、炭化物量
と炭化物量比を規定した。
【００３６】この炭化物量と炭化物量比を規定するにあ
たり、耐摩耗性の向上に寄与するＭＣ型炭化物量と、焼
入れ時の固溶強化に寄与するＭ６Ｃ型炭化物量との関係
において、０．５５＞ＭＣ／（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）＞０．３
５に規制することによって、耐摩耗性向上の効果をさら
に良好に引き出すことが可能となる。
たり、耐摩耗性の向上に寄与するＭＣ型炭化物量と、焼
入れ時の固溶強化に寄与するＭ６Ｃ型炭化物量との関係
において、０．５５＞ＭＣ／（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）＞０．３
５に規制することによって、耐摩耗性向上の効果をさら
に良好に引き出すことが可能となる。
【００３７】このように、本発明に係わる含Ｃｏ高Ｖ高
速度工具鋼では、従来汎用工具鋼として使用されるＪＩ
Ｓ ＳＫＨ５１に比べて、Ｖ量およびＣｏ量の適正化を
はかり、高Ｃｏ系高速度工具鋼の性能を上回る切削用工
具鋼となっている。そして、Ｖ含有量を２．５〜４．０
％、場合によっては２．５〜３．５％とすることによっ
て、耐摩耗性の向上に寄与するＭＣ炭化物量の増大をは
かり、Ｃｏ含有量を２．０〜６．０％、場合によっては
２．５〜５．５％とすることによって、マトリックス硬
さを上昇し、靭性劣化を最小限にとどめることによっ
て、切削性能を大幅に向上させた含Ｃｏ高Ｖ高速度工具
鋼が提供されることとなった。
速度工具鋼では、従来汎用工具鋼として使用されるＪＩ
Ｓ ＳＫＨ５１に比べて、Ｖ量およびＣｏ量の適正化を
はかり、高Ｃｏ系高速度工具鋼の性能を上回る切削用工
具鋼となっている。そして、Ｖ含有量を２．５〜４．０
％、場合によっては２．５〜３．５％とすることによっ
て、耐摩耗性の向上に寄与するＭＣ炭化物量の増大をは
かり、Ｃｏ含有量を２．０〜６．０％、場合によっては
２．５〜５．５％とすることによって、マトリックス硬
さを上昇し、靭性劣化を最小限にとどめることによっ
て、切削性能を大幅に向上させた含Ｃｏ高Ｖ高速度工具
鋼が提供されることとなった。
【００３８】
【実施例】表１ないし表４に示す化学成分およびΔＣ
値，Ｗｅｑ値，Ｆ値，Ｌ値を有する高速度工具鋼を溶製
したのち、造塊および圧延し、さらに１１８０〜１２０
０℃×２分間加熱後油冷する焼入れを行ったのち５００
℃×１時間加熱後空冷の焼もどしを３回繰り返した試験
片を用意して、各試験片の炭化物の面積率をルーゼック
スイメージアナラナイザーを用いてＭＣ炭化物およびＭ
６Ｃ炭化物を個別に定量して求めた。その結果、１μｍ
以上の炭化物の面積率ＭＣ／（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）は、表２
ならび表４に示すとおりであった。
値，Ｗｅｑ値，Ｆ値，Ｌ値を有する高速度工具鋼を溶製
したのち、造塊および圧延し、さらに１１８０〜１２０
０℃×２分間加熱後油冷する焼入れを行ったのち５００
℃×１時間加熱後空冷の焼もどしを３回繰り返した試験
片を用意して、各試験片の炭化物の面積率をルーゼック
スイメージアナラナイザーを用いてＭＣ炭化物およびＭ
６Ｃ炭化物を個別に定量して求めた。その結果、１μｍ
以上の炭化物の面積率ＭＣ／（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）は、表２
ならび表４に示すとおりであった。
【００３９】また、各素材から１０ｍｍφのドリルを実
際に製作し、ホモ処理を施したのち、ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ
材を切削して、その切削除去量を体積にて求めてそれぞ
れの切削性能を評価したところ、同じく表２および表４
に示す結果であった。
際に製作し、ホモ処理を施したのち、ＪＩＳ Ｓ４５Ｃ
材を切削して、その切削除去量を体積にて求めてそれぞ
れの切削性能を評価したところ、同じく表２および表４
に示す結果であった。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
【表４】
【００４４】表１ないし表４に示す結果より明らかなよ
うに、本発明の要件を満足する高速度工具鋼Ａ１〜Ａ
５，Ｂ１〜Ｂ３，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆでは、切削除去量が４
００ｃｍ３以上となっており、切削性能がＪＩＳ ＳＫ
Ｈ５１に比べて大幅に向上したものとなっていることが
認められた。
うに、本発明の要件を満足する高速度工具鋼Ａ１〜Ａ
５，Ｂ１〜Ｂ３，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆでは、切削除去量が４
００ｃｍ３以上となっており、切削性能がＪＩＳ ＳＫ
Ｈ５１に比べて大幅に向上したものとなっていることが
認められた。
【００４５】これに対して、本発明を満足しない比較鋼
ａ１〜ａ３，ｂ１〜ｂ５（ただし、ｂ２を除く），ｃ，
ｄ，ｆは切削除去量が少なく、切削性能はＪＩＳ ＳＫ
Ｈ５１に対比してさほど向上したものとはなっていなか
った。ただし、比較鋼ｂ２では切削性能は良好であるも
のの、Ｖ含有量が少ないため、耐摩耗性が劣る傾向のあ
るものとなっていた。
ａ１〜ａ３，ｂ１〜ｂ５（ただし、ｂ２を除く），ｃ，
ｄ，ｆは切削除去量が少なく、切削性能はＪＩＳ ＳＫ
Ｈ５１に対比してさほど向上したものとはなっていなか
った。ただし、比較鋼ｂ２では切削性能は良好であるも
のの、Ｖ含有量が少ないため、耐摩耗性が劣る傾向のあ
るものとなっていた。
【００４６】
【発明の効果】本発明に係わる高Ｖ高速度工具鋼は、重
量％で、Ｃ：１．２〜１．５％、Ｓｉ：０．１〜０．５
％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：３．５〜５．５
％、Ｍｏ：３．０〜８．０％、Ｗ：３．０〜８．０％、
Ｖ：２．５〜４．０％、Ｃｏ：２．０〜６．０％、およ
びＺｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭのうちの１種または２種
以上の合計：０．０３〜０．１５％を含み、残部Ｆｅお
よび不純物よりなり、 Ｗｅｑ＝２Ｍｏ＋Ｗ で表わされるＷｅｑが、１５≦Ｗｅｑ≦２２ ΔＣ＝Ｃ−（０．０６［Ｃｒ］＋０．０６３［Ｍｏ］＋０．０３３［Ｗ］ ＋０．２［Ｖ］） で表わされるΔＣが、−０．４≦ΔＣ≦０ Ｆ＝−０．４５［Ｃ］［２Ｍｏ＋Ｗ］＋２．４［Ｃ］＋０．８４［Ｍｏ］ ＋０．９２［Ｗ］＋２［Ｖ−１］１／２＋５．４５［Ｓｉ］ ＋３２．７［Ｎ］ で表わされるＦが、Ｆ≧７．４２ Ｌ＝１２．２［Ｍｏ］−１．０４［Ｍｏ］２−３［Ｗ］＋７［Ｖ］ −２５［Ｓｉ］−２０．５５ で表わされるＬが、Ｌ≧０に規制されているものとなっ
ているので、切削性能に優れた高性能な高速度工具鋼を
低コストで提供することが可能であり、この素材を用い
ることによって、切削性能に優れたドリル，カッター等
の切削工具を低コストで提供することが可能であるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
量％で、Ｃ：１．２〜１．５％、Ｓｉ：０．１〜０．５
％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｃｒ：３．５〜５．５
％、Ｍｏ：３．０〜８．０％、Ｗ：３．０〜８．０％、
Ｖ：２．５〜４．０％、Ｃｏ：２．０〜６．０％、およ
びＺｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭのうちの１種または２種
以上の合計：０．０３〜０．１５％を含み、残部Ｆｅお
よび不純物よりなり、 Ｗｅｑ＝２Ｍｏ＋Ｗ で表わされるＷｅｑが、１５≦Ｗｅｑ≦２２ ΔＣ＝Ｃ−（０．０６［Ｃｒ］＋０．０６３［Ｍｏ］＋０．０３３［Ｗ］ ＋０．２［Ｖ］） で表わされるΔＣが、−０．４≦ΔＣ≦０ Ｆ＝−０．４５［Ｃ］［２Ｍｏ＋Ｗ］＋２．４［Ｃ］＋０．８４［Ｍｏ］ ＋０．９２［Ｗ］＋２［Ｖ−１］１／２＋５．４５［Ｓｉ］ ＋３２．７［Ｎ］ で表わされるＦが、Ｆ≧７．４２ Ｌ＝１２．２［Ｍｏ］−１．０４［Ｍｏ］２−３［Ｗ］＋７［Ｖ］ −２５［Ｓｉ］−２０．５５ で表わされるＬが、Ｌ≧０に規制されているものとなっ
ているので、切削性能に優れた高性能な高速度工具鋼を
低コストで提供することが可能であり、この素材を用い
ることによって、切削性能に優れたドリル，カッター等
の切削工具を低コストで提供することが可能であるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
【００４７】また、実施態様においては、Ｃｏ：２．５
〜５．５％、Ｖ：２．５〜３．５％であり、炭化物面積
率が０．５５＞ＭＣ／（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）＞０．３５の範
囲にあるものとすることによって、炭化物量とその量比
が適切なものに定められることにより耐摩耗性がより一
層向上した高Ｖ高速度工具鋼を提供することが可能であ
るという著しく優れた効果がもたらされる。
〜５．５％、Ｖ：２．５〜３．５％であり、炭化物面積
率が０．５５＞ＭＣ／（ＭＣ＋Ｍ６Ｃ）＞０．３５の範
囲にあるものとすることによって、炭化物量とその量比
が適切なものに定められることにより耐摩耗性がより一
層向上した高Ｖ高速度工具鋼を提供することが可能であ
るという著しく優れた効果がもたらされる。
【図１】高速度工具鋼中のＣｏ含有量を４％の一定とし
たときにおけるＶ含有量の変化による切削性能（切削除
去量）への影響をＣｏ含有量が０．４３％であるＳＫＨ
５１鋼と比較して示すグラフである。
たときにおけるＶ含有量の変化による切削性能（切削除
去量）への影響をＣｏ含有量が０．４３％であるＳＫＨ
５１鋼と比較して示すグラフである。
【図２】高速度工具鋼中のＶ含有量を３％の一定とした
ときにおけるＣｏ含有量の変化による切削性能（切削除
去量）への影響をＶ含有量が１．９１％であるＳＫＨ５
１鋼と比較して示すグラフである。
ときにおけるＣｏ含有量の変化による切削性能（切削除
去量）への影響をＶ含有量が１．９１％であるＳＫＨ５
１鋼と比較して示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：１．２〜１．５％、Ｓ
ｉ：０．１〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜０．５％、Ｃ
ｒ：３．５〜５．５％、Ｍｏ：３．０〜８．０％、Ｗ：
３．０〜８．０％、Ｖ：２．５〜４．０％、Ｃｏ：２．
０〜６．０％、およびＺｒ，Ｈｆ，Ｙを含むＲＥＭのう
ちの１種または２種以上の合計：０．０３〜０．１５％
を含み、残部Ｆｅおよび不純物よりなり、 Ｗｅｑ＝２Ｍｏ＋Ｗ で表わされるＷｅｑが、１５≦Ｗｅｑ≦２２ ΔＣ＝Ｃ−（０．０６［Ｃｒ］＋０．０６３［Ｍｏ］＋０．０３３［Ｗ］ ＋０．２［Ｖ］） で表わされるΔＣが、−０．４≦ΔＣ≦０ Ｆ＝−０．４５［Ｃ］［２Ｍｏ＋Ｗ］＋２．４［Ｃ］＋０．８４［Ｍｏ］ ＋０．９２［Ｗ］＋２［Ｖ−１］１／２＋５．４５［Ｓｉ］ ＋３２．７［Ｎ］ で表わされるＦが、Ｆ≧７．４２ Ｌ＝１２．２［Ｍｏ］−１．０４［Ｍｏ］２−３［Ｗ］＋７［Ｖ］ −２５［Ｓｉ］−２０．５５ で表わされるＬが、Ｌ≧０に規制されていることを特徴
とする高Ｖ高速度工具鋼。 - 【請求項２】 Ｃｏ：２．５〜５．５％、Ｖ：２．５〜
３．５％であり、炭化物面積率が０．５５＞ＭＣ／（Ｍ
Ｃ＋Ｍ６Ｃ）＞０．３５の範囲にあることを特徴とする
請求項１に記載の高Ｖ高速度工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17899994A JP3381227B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 高ｖ高速度工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17899994A JP3381227B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 高ｖ高速度工具鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841592A JPH0841592A (ja) | 1996-02-13 |
| JP3381227B2 true JP3381227B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=16058351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17899994A Expired - Fee Related JP3381227B2 (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | 高ｖ高速度工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3381227B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2570507A1 (en) | 2011-09-19 | 2013-03-20 | Sandvik Intellectual Property AB | A method for producing high speed steel |
| WO2015110366A1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | Aktiebolaget Skf | Bearing steel |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP17899994A patent/JP3381227B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0841592A (ja) | 1996-02-13 |
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