JP3759323B2 - 粉末冶金により作られる高速度鋼 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温度での高硬度かつ耐摩耗に優れた粉末冶金により作られた高速度鋼に関し、特に詳述すれば、ホブのような歯切り工具の製造や非常に高い耐摩耗性を要求する他の工具分野の製造に使用するに適する高速度鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】
使用中の工具が、たとえば、1000°Fから1200°Fといった高温度を受け、しかも、高硬度かつ耐摩耗性を要求される工具の分野では、これらの工具の製造にカーバイト(炭化物)材を用いるのが一般的である。しかし、カーバイト材は、望ましい工具形状、特に複雑な切削面を作ることが困難という欠点があり、かつじん性に劣ることが特徴となっている。劣るじん性は工具を使用中にき裂や削られ易くさせる。
これらの分野では、カーバイト材よりも高速度鋼を採用することが好まれる。何故なら、高速度鋼は希望する工具形状に切削するのが容易でありかつカーバイト材より高いじん性を示すからである。しかしながら、高速度鋼はこれらの分野に用いられていない。その理由は、高速度鋼が、通常カーバイト工具が用いられる高温度で、必要な硬度と耐摩耗性を示さないからである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的即ち課題は、ホブのような歯切り工具の製造や高耐摩耗性を要求する他の分野の工具の製造に使用される粉末冶金で作られる高速度鋼製品を提供することにある。本発明の材料はカーバイト切削工具分野にて用いられる高温度で高い硬度を維持し、じん性や切削性の点から高速度鋼なみの利点をもつのである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速度鋼の粉末粒子を固めた粉末冶金により作られた高速度鋼製品を提供して、本発明の課題を解決する。鋼は、炭素(C)2.4〜3.9重量%,マンガン(Mn)0.8重量%迄,クロム(Cr)3.75〜4.75重量%,タングステン(W)9.0〜11.5重量%,モリブデン(Mo)4.75〜10.75重量%,バナジウム(V)4.0〜10.0重量%,コバルト(Co)8.5〜16.0重量%,ニオブ(Nb)を全く含まないか2.0〜4.0重量%,鉄(バランス)および不可避的不純物からなる。
【0005】
次の表1は本発明による好ましいおよびより好ましい高速度鋼の成分を重量%で示すものである。
【0006】
【表1】
【0007】
本発明による製品は、焼入れと焼もどし状態で70RCの最大硬度をもち、かつ好ましくは1200°Fの焼もどし後61Rcの最小硬度をもつ、好ましくは、焼入れと焼もどし状態での最小硬度は72Rcであり、1200°Fでの焼もどし後の硬度は63Rcである。
本発明による製品、部品は、ホブのような歯切り工具や加工物上の表面仕切工具等である。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明による製品のテスト目的で、粉末冶金により作られた製品が表2に示す成分(重量%で示す)で作られた。
【0009】
【表2】
【0010】
テストのための製品は、表2に示す成分を有し、通常の粉末冶金手法により作られる。通常の粉末冶金手法は、チッ素ガス噴霧法によりプレアロイ粉(噴霧合金粉)を作り、これをホットアイソレーティング法(熱間静水圧成形)により高密度に圧縮させるものを含む。
表2に示すサンプルは、オイルで焼入れし、かつ表3に示した温度で、各2時間毎を4回焼もどしをしオーステナイト化させた。サンプルはこれらの温度での焼もどし後硬度を測定した。耐摩耗性は、ピン摩耗テストおよびクロスシリンダテストにより、表4に報告した如く決められた。曲げ破壊強度とシャルピーC−ノッチ衝撃じん性強度は、表4に示した焼もどし温度と硬化温度を使用する熱処理後、サンプルの長手方向と横方向で決定された。
【0011】
【表3】
【0012】
【表4】
【0013】
合金A1a−A1d,A2a−A2e,A3a−A3cは、本発明による複合金である。本発明によるA1,A2とA3の一連の合金は、表3に記した焼もどし応答性のデータおよび図1にグラフで示したデータから明らかな如く、既存の市販品の合金に対して1200°F迄の焼もどし温度で優れた硬度を示した。同様に、表4に示した如く、本発明によるサンプルA1c,A2a,A2dとA3aは、ピン摩耗とクロスシリンダテストによりわかる如く優れた耐摩耗性を示した。これらの本発明の合金の内、合金A1は焼もどし応答性と耐摩耗性の最良の組合せを示した。合金A2は1200°Fでの焼もどし後わずかに低い硬さを示したが、合金A1より多少改良されたじん性と曲げ破壊強度を示した。表4と図1に示される如く、本発明の合金の全ては既存の合金よりも優れた焼もどし応答性、じん性および耐摩耗性の改良された組合せを示した。
【0014】
【表5】
【0015】
表5と図2は既存の市販合金のRex76と比較しての本発明の合金A1c,A2d,A2cとA3aの高温即ち熱間硬度値を示す。このデータから明らかな如く、本発明による合金の全てが、既存の市販合金に比し、1300°F迄の高温度で改良された硬さを示した。
本明細書に述べた全ての成分は、特に別の表示がない限り、重量%で示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の粉末冶金により作られた合金と比較しての本発明の合金の焼もどし応答性を示すグラフ図である。
【図2】 従来の粉末冶金により作られた合金と比較しての本発明の合金の高温硬度を示すグラフ図である。
Claims (15)
- 重量%で、カーボン2.4〜3.9,マンガン0.8迄,シリコン0.8迄,クロム3.75〜4.75,タングステン9.0〜11.5,モリブデン4.75〜10.75,バナジウム4.0〜10.0,コバルト8.5〜16.0,ニオブを全く含まないか2.0〜4.0を含む,鉄バランス,および不可避不純物からなる前もって合金化された粉末冶金により作られる高速度鋼。
- 重量%で、カーボン2.6〜3.5,モリブデン9.5〜10.75,バナジウム4.0〜6.0,ニオブ2.0〜4.0,コバルト14.0〜16.0からなる請求項1の高速度鋼。
- 重量%で、カーボン3.0〜3.3,マンガン最大0.5,シリコン最大0.5,クロム4.2〜4.6,タングステン10.5〜11.0,モリブデン10.0〜10.5,バナジウム5.0〜5.5,ニオブ2.8〜3.2,コバルト14.5〜15.0からなる請求項2の高速度鋼。
- 重量%で、カーボン2.4〜3.2,クロム3.75〜4.5,タングステン9.75〜10.75,モリブデン6.75〜8.25,バナジウム5.0〜7.0,コバルト13.0〜15.0からなる請求項1の高速度鋼。
- 重量%で、カーボン2.9〜3.10,マンガン最大0.5,シリコン最大0.5,クロム3.9〜4.2,タングステン10.0〜10.5,モリブデン7.25〜7.75,バナジウム6.0〜6.5,コバルト14.0〜14.5からなる請求項4の高速度鋼。
- 重量%で、カーボン2.9〜3.9,クロム3.75〜4.5,タングステン9.5〜11.0,モリブデン4.75〜6.0,バナジウム8.5〜10.0,コバルト8.5〜10.0からなる請求項1の高速度鋼。
- 重量%で、カーボン3.2〜3.6,マンガン最大0.5,シリコン最大0.5,クロム3.9〜4.2,タングステン10.0〜10.5,モリブデン5〜5.5,バナジウム9.0〜9.5,コバルト9.0〜9.5からなる請求項6の高速度鋼。
- 焼入れと焼もどし状態で70Rcの最小硬さをもつ請求項1〜7の何れかの高速度鋼。
- 焼入れと焼もどし状態で70Rcの最小硬さ、1200°Fでの焼もどし後61Rcの最小硬さをもつ請求項1〜8の何れかの高速度鋼。
- 最小硬さが72Rcの請求項8の高速度鋼。
- 1200°Fでの焼もどし後の最小硬さがRc63である請求項9の高速度鋼。
- 歯切り工具である請求項8の高速度鋼。
- 歯切り工具である請求項9の高速度鋼。
- 加工物への表面処理のための請求項8の高速度鋼。
- 加工物への表面処理のための請求項9の高速度鋼。
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