JP4559933B2 - Machining tool and its manufacturing method - Google Patents

Machining tool and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP4559933B2
JP4559933B2 JP2005241380A JP2005241380A JP4559933B2 JP 4559933 B2 JP4559933 B2 JP 4559933B2 JP 2005241380 A JP2005241380 A JP 2005241380A JP 2005241380 A JP2005241380 A JP 2005241380A JP 4559933 B2 JP4559933 B2 JP 4559933B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
surface portion
heat treatment
processing
tool according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005241380A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006088224A (en
Inventor
倫彦 綾田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NHK Spring Co Ltd filed Critical NHK Spring Co Ltd
Priority to JP2005241380A priority Critical patent/JP4559933B2/en
Publication of JP2006088224A publication Critical patent/JP2006088224A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4559933B2 publication Critical patent/JP4559933B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

この発明は、例えばワークを圧造する際などに使用される加工用ツールと、その製造方法に関する。   The present invention relates to a processing tool used when, for example, forging a workpiece, and a manufacturing method thereof.

従来より、圧造用金型やダイス等の強加工を行なう加工用ツールの材料に、工具鋼、軸受鋼、あるいは高速度鋼などが用いられている。この種の加工用ツールは、加工時の高面圧に耐える強度を有しかつ耐摩耗性が高いことが望まれる。加工用ツールの強度を向上させかつ耐摩耗性を高めるために、熱処理後に窒化処理やイオン注入を行ったり、耐摩耗被膜を形成することもある。耐摩耗被膜として、例えばTiN,TiCN,TiAlNなどが知られている。(例えば下記特許文献1参照)
特開平11−158606号公報
Conventionally, tool steel, bearing steel, high-speed steel, or the like is used as a material for a processing tool for performing strong processing such as a forging die or a die. This type of processing tool is desired to have strength to withstand high surface pressure during processing and to have high wear resistance. In order to improve the strength of the processing tool and increase the wear resistance, nitriding treatment or ion implantation may be performed after the heat treatment, or a wear-resistant film may be formed. For example, TiN, TiCN, TiAlN, etc. are known as anti-wear coatings. (For example, see Patent Document 1 below)
Japanese Patent Laid-Open No. 11-158606

前記したように、従来は加工用ツールの寿命改善策として、窒化処理やイオン注入等が提案されているが、これらは硬化深さが浅いため寿命向上に必ずしも有効ではなかった。またTiN,TiCN,TiAlNなどの耐摩耗被膜を付与する場合には、被膜の密着性に問題がある。また、特殊な被膜処理装置が必要になることや、被膜処理に時間がかかることから、コストが高くつくという問題もある。   As described above, conventionally, nitriding treatment, ion implantation, and the like have been proposed as measures for improving the service life of processing tools, but these are not always effective for improving the service life due to the shallow hardening depth. In addition, when a wear-resistant coating such as TiN, TiCN, or TiAlN is applied, there is a problem in the adhesion of the coating. In addition, there is a problem that the cost is high because a special film processing apparatus is required and the film processing takes time.

ところで、高炭素鋼系の合金工具鋼や高速度鋼に焼入れを行うと、15〜35%程度の残留オーステナイトが存在することが知られている。残留オーステナイトが存在すると静的強度は低下するが、動的強度が向上する。例えば軸受鋼では、軸受の転がり運動によって材料の表面に繰返し応力が作用したときに、表面部の残留オーステナイトが加工誘起変態を起こしてマルテンサイト化する。このマルテンサイト化によって硬さが増加し、転がり疲れ寿命が向上すると言われている。硬さの増加は、残留オーステナイトの量が多くなるほど大になる傾向があるが、残留オーステナイトの量が多くなり過ぎても疲れ寿命が低下する。   By the way, it is known that about 15 to 35% of retained austenite exists when quenching high alloy steel and high speed steel. The presence of residual austenite reduces the static strength but improves the dynamic strength. For example, in bearing steel, when repeated stress is applied to the surface of a material due to the rolling motion of the bearing, the retained austenite on the surface portion undergoes a work-induced transformation and becomes martensite. It is said that this martensite increases the hardness and improves the rolling fatigue life. The increase in hardness tends to increase as the amount of retained austenite increases, but the fatigue life decreases if the amount of retained austenite increases too much.

残留オーステナイトを増加させる手段として、材料の化学成分や熱処理を工夫することが考えられるが、いずれも特殊な化学成分や熱処理等が必要となるため、コストが上昇するとか、特殊な技術が必要となるなどの問題があり、実用的な手法ではない。   As a means of increasing the retained austenite, it is conceivable to devise the chemical components and heat treatment of the material, but both require special chemical components and heat treatment, which increases the cost or requires special technology This is not a practical method.

従って本発明の目的は、コストの上昇を押さえ、深い硬化深さを得ることができ、寿命を向上させることができる加工用ツールと、その製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a processing tool that can suppress an increase in cost, obtain a deep curing depth, and improve the life, and a manufacturing method thereof.

本発明の加工用ツールは、工具鋼、軸受鋼、高速度鋼などの高炭素鋼からなる熱処理されたツール本体部を有し、前記熱処理後の状態において、前記ツール本体部の表面部に中心部よりも多くの残留オーステナイトを含んでいることを特徴とするものであり、圧造や転造、引抜き等の強加工を行う加工用ツールに適している。ここで言う高炭素鋼は、例えば0.4%以上の炭素を含むFe−C合金である。   The processing tool of the present invention has a heat-treated tool main body made of high carbon steel such as tool steel, bearing steel, and high-speed steel, and is centered on a surface portion of the tool main body in the state after the heat treatment. It is characterized by containing more retained austenite than the part, and is suitable for processing tools that perform strong processing such as forging, rolling, and drawing. The high carbon steel mentioned here is, for example, an Fe—C alloy containing 0.4% or more of carbon.

残留オーステナイト量(γ)の測定は、(200),(211)面のα(フェライトまたはマルテンサイト)と(200),(220)面のγ(オーステナイト)のX線強度比から、下記の(1)式により求めて平均化した。 The amount of retained austenite (γ R ) is measured from the X-ray intensity ratio of α (ferrite or martensite) on the (200), (211) plane and γ (austenite) on the (200), (220) plane as follows: It was obtained by the equation (1) and averaged.

γ(%)=[1/{(Iαγ)/(Iγα)+1}]×100 …(1)
(1)式において、Iα,IγはX線強度、Rα,RγはX線と格子面によって決まる材料定数である。なお、残留オーステナイト量測定時のX線回折条件は以下の通りである。
γ R (%) = [1 / {(I α R γ ) / (I γ R α ) +1}] × 100 (1)
In equation (1), I α and I γ are X-ray intensities, and R α and R γ are material constants determined by the X-rays and the lattice plane. The X-ray diffraction conditions for measuring the amount of retained austenite are as follows.

X線回折装置:株式会社リガク製(RINT 2500)
X線:Co−Kα
管電圧:40kV
管電流:200mA
発散スリット:1/2deg
散乱スリット:1/2deg
受光スリット:0.15mm
走査範囲:54.7〜104.8deg
スキャンスピード:1deg/min
スキャンステップ:0.05deg
この発明の好ましい形態では、中心部よりも多くの残留オーステナイトを含む表面部の厚さが0.5mm以上である。また、中心部の残留オーステナイトの含有量が5%以上であるとよい。また、中心部の硬さがHv950以上であるとよい。さらに、表面部の硬さが前記中心部よりもHv100以上硬く、かつ、表面から少なくとも深さ0.5mmまでの内部硬さがHv1000以上であるとよい。
X-ray diffractometer: manufactured by Rigaku Corporation (RINT 2500)
X-ray: Co-Kα
Tube voltage: 40 kV
Tube current: 200 mA
Divergent slit: 1/2 deg
Scattering slit: 1/2 deg
Receiving slit: 0.15mm
Scanning range: 54.7-104.8deg
Scan speed: 1 deg / min
Scan step: 0.05 deg
In the preferable form of this invention, the thickness of the surface part containing more retained austenite than the center part is 0.5 mm or more. Further, the content of retained austenite in the center is preferably 5% or more. Further, the hardness of the central part is preferably Hv950 or more. Furthermore, it is preferable that the hardness of the surface portion is Hv 100 or higher than the central portion, and the internal hardness from the surface to at least a depth of 0.5 mm is Hv 1000 or higher.

さらに、前記表面部のW含有量が20%以上、C含有量が2%以上であるとよい。この発明の好ましい形態では、表面部の表面粗さがRa0.43μm以上、Rz2.5μm以上にするとよい。   Furthermore, the W content of the surface portion is preferably 20% or more and the C content is 2% or more. In a preferred embodiment of the present invention, the surface roughness of the surface portion is preferably Ra 0.43 μm or more and Rz 2.5 μm or more.

本発明の製造方法は、高炭素鋼からなるツール本体部を所定形状に成形する工程と、焼鈍状態の前記ツール本体部に多数の微細粒を高速で打付けることにより該ツール本体部の表面部に加工ひずみを生じさせる微細粒打付工程と、前記微細粒打付工程後に、前記ツール本体部に焼入れと焼戻しの熱処理を行うことにより、該ツール本体部の表面部に中心部よりも多くの残留オーステナイトを生じさせる熱処理工程とを具備している。   The manufacturing method of the present invention includes a step of forming a tool main body made of high carbon steel into a predetermined shape, and a surface portion of the tool main body by hitting a large number of fine grains at high speed on the annealed tool main body. By applying a heat treatment of quenching and tempering to the tool main body after the fine particle striking step that causes processing strain in the fine particle striking step, the surface of the tool main body is more than the center portion. And a heat treatment step for generating retained austenite.

この発明の好ましい形態では、前記熱処理工程が行われたツール本体部を用いてワークを加工することにより、前記表面部に存在する残留オーステナイトをマルテンサイトに変化させる。前記微細粒打付工程では、例えば0.05MPa、5分間以上の投射エネルギーで前記微細粒を前記表面部に打付けるとよい。前記微細粒打付工程によって、前記表面部に前記微細粒の一部を付着させることができる。   In a preferred embodiment of the present invention, the retained austenite existing in the surface portion is changed to martensite by processing the workpiece using the tool main body portion subjected to the heat treatment step. In the fine grain hitting step, for example, the fine grains may be hit to the surface portion with a projection energy of 0.05 MPa for 5 minutes or more. Part of the fine particles can be adhered to the surface portion by the fine particle hitting step.

この発明の好ましい形態では、前記微細粒打付工程によって、表面部の表面粗さをRa0.43μm以上、Rz2.5μm以上に加工する。また、前記熱処理工程後に、さらにショットピーニングを付加してもよい。   In a preferred embodiment of the present invention, the surface roughness of the surface portion is processed to Ra 0.43 μm or more and Rz 2.5 μm or more by the fine grain hitting step. Further, shot peening may be further added after the heat treatment step.

従来の加工用ツールの製造工程では、熱処理後に、酸化膜の除去と圧縮残留応力の付与を目的として、ショットピーニングあるいはホーニングを行うのが通例である。これに対し本発明では、ツールを所定形状に成形したのち、焼鈍状態のもとでショットピーニングあるいはホーニング等の微細粒打付工程を実施し、その後に、焼入れあるいは焼戻し等の熱処理を行う。本発明ではこのような工程を経ることにより、表面部に前記硬質微細粒の一部(例えばWC粒子あるいはTiC、TiN等のセラミックス粒子の一部)を付着させるとともに、ツールの表面粗さを適度に粗くし、さらに、ツールの表面部に残留オーステナイトを多く存在させる。その後、ツール使用時(ワークを加工する際)の応力負荷によって、前記残留オーステナイトをマルテンサイト化する。こうすることにより、ツールの強靭化(強度の向上)と、表面部に硬質な微細粒の一部が付着すること、および適度な表面粗さ(潤滑剤溜まり)が形成されることにより摩擦の低減化を図り、ツール寿命の改善を図る。   In a conventional process for manufacturing a processing tool, shot peening or honing is usually performed after heat treatment for the purpose of removing an oxide film and imparting compressive residual stress. On the other hand, in the present invention, after the tool is formed into a predetermined shape, a fine grain striking process such as shot peening or honing is performed in an annealed state, and then heat treatment such as quenching or tempering is performed. In the present invention, through such a process, a part of the hard fine particles (for example, a part of WC particles or ceramic particles such as TiC and TiN) is attached to the surface portion, and the surface roughness of the tool is appropriately adjusted. In addition, a large amount of retained austenite is present on the surface of the tool. Thereafter, the retained austenite is martensite by a stress load when the tool is used (when the workpiece is machined). By doing this, the toughness of the tool (improvement of strength), the adhesion of some of the hard fine particles to the surface, and the formation of an appropriate surface roughness (lubricant pool), the friction of Reduce tool life and improve tool life.

本発明によれば、熱処理時に得られるツール表面部のマルテンサイトに加え、熱処理後に表面部に豊富に存在する残留オーステナイトがワークを加工する際などにマルテンサイト化することにより、従来よりも深い硬化深さを得ることができ、加工用ツールの摩耗やクラックの発生が抑制される。本発明によれば、コストアップの原因となるような特殊な処理や化学成分を用いることなく、加工用ツールの寿命を向上させることができる。   According to the present invention, in addition to martensite on the tool surface obtained during heat treatment, residual austenite abundantly present on the surface after heat treatment is converted into martensite when the workpiece is processed. Depth can be obtained, and wear and cracking of the processing tool are suppressed. According to the present invention, it is possible to improve the life of a processing tool without using a special process or chemical component that causes an increase in cost.

[実施例1]
高速度工具鋼(SKH59)の溶解材を用い、下記の製造プロセスを経て、ねじの頭部を圧造するための加工用ツールを製造した。加工用ツールの一例は、図1に示すように、被加工部の形状に応じたツール本体部10を有する圧造用パンチ11である。ツール本体部10のサイズの一例は、高さ約2mm、幅約4mmである。
[Example 1]
Using a melted material of high-speed tool steel (SKH59), a machining tool for forging the head of the screw was manufactured through the following manufacturing process. An example of the processing tool is a forging punch 11 having a tool main body 10 corresponding to the shape of the processed part, as shown in FIG. An example of the size of the tool body 10 is about 2 mm in height and about 4 mm in width.

SKH59は高炭素鋼の一例であり、その化学成分(重量%)は下記の通りである。
C:1.00〜1.20%、Cr:3.50〜4.50%、Mo:9.00〜10.00%、W:1.20〜1.90%、V:0.90〜1.40%、Co:7.50〜8.50%、Si:0.50%以下、Mn:0.40%以下、残部Fe。
SKH59 is an example of high carbon steel, and its chemical composition (% by weight) is as follows.
C: 1.00-1.20%, Cr: 3.50-4.50%, Mo: 9.00-10.00%, W: 1.20-1.90%, V: 0.90 1.40%, Co: 7.50-8.50%, Si: 0.50% or less, Mn: 0.40% or less, balance Fe.

以下にこの実施例の加工用ツールの製造プロセスについて説明する。
まず成形工程において、SKH59の溶解材によって、加工用ツールを所定形状に成形する。成形された加工用ツールの焼入れ前(焼鈍状態)の素材硬さは、HRC19〜23、H236〜253と軟らかい状態である。
The manufacturing process of the processing tool of this embodiment will be described below.
First, in a molding process, a processing tool is molded into a predetermined shape by using a melting material of SKH59. Material hardness before quenching of the molded processing tool (annealed condition) is, H RC 19 to 23, a soft state as H V 236~253.

次いで、焼鈍状態の当該ツールに、微細粒打付工程の一例であるショットピーニング工程を実施することにより、ツール表面の酸化膜を除去すると共に、表面部に大きな加工ひずみを付与する。   Next, a shot peening process, which is an example of a fine grain hitting process, is performed on the annealed tool, thereby removing an oxide film on the tool surface and applying a large processing strain to the surface portion.

このショットピーニング工程において、熱処理前の素材状態(HRC19〜23)の当該ツールに、ある閾値を越える投射エネルギーをもつ多数の微細粒を高速度で打付けることにより、当該ツールの表面部に加工ひずみを生じさせる。ショットピーニング条件は、ショット材が直径0.1mmのWC、直圧式ノズル、タンブラー式、投射圧力0.05MPa、5分間である。このショットピーニング工程により、当該ツールの表面に、前記微細粒の一部からなる硬質粒子(W含有量が20%以上、C含有量が2%以上)が付着するとともに、粗さがRa0.43μm、Rz2.54μmと、比較的大きな凹凸が形成された。Raは算術平均粗さ、Rzは十点平均粗さである。 In this shot-peening step, to the tool material state before the heat treatment (H RC 19 to 23), by striking a large number of fine particles having a projection energy exceeding a certain threshold at a high speed, the surface portion of the tool Causes processing strain. The shot peening conditions are a WC having a diameter of 0.1 mm, a direct pressure type nozzle, a tumbler type, and a projection pressure of 0.05 MPa for 5 minutes. By this shot peening process, hard particles (W content is 20% or more, C content is 2% or more) made of a part of the fine particles adhere to the surface of the tool, and the roughness is Ra 0.43 μm. Rz 2.54 μm and relatively large irregularities were formed. Ra is arithmetic average roughness, and Rz is ten-point average roughness.

前記ショットピーニング後に、熱処理工程において、当該ツールに焼入れと焼戻しの熱処理を行った。熱処理条件は、Nガス雰囲気中で、1160℃焼入れ、560℃、3回焼戻し、焼戻し硬さHRC63〜65である。 After the shot peening, the tool was subjected to heat treatment for quenching and tempering in the heat treatment step. The heat treatment conditions are 1160 ° C. quenching, 560 ° C., 3 tempering, and tempering hardness H RC 63-65 in an N 2 gas atmosphere.

当該ツールの表面部には、前記ショットピーニング工程(微細粒打付工程)によって、加工ひずみが蓄積されている。加工ひずみが蓄積された状態で前記焼入れが行われると、加工ひずみエネルギーによってマルテンサイト変態の核形成サイトが増加しているため、マルテンサイト変態そのものは早く起こる。しかし互いの核どうしが干渉するため、マルテンサイトの成長が阻害される。このため、残留オーステナイトが増加することにより、いわゆる残留オーステナイトの加工安定化が起こる。   Processing strain is accumulated on the surface portion of the tool by the shot peening process (fine grain striking process). When the quenching is performed in a state where the working strain is accumulated, the martensitic transformation itself occurs quickly because the nucleation sites of the martensitic transformation are increased by the working strain energy. However, because the nuclei interfere with each other, the growth of martensite is hindered. For this reason, when the retained austenite increases, so-called retained austenite processing is stabilized.

前記焼入れ後のツールを焼戻すと、一部の残留オーステナイトが分解し、焼戻しの冷却時に第2、第3のマルテンサイト変態を起こしてさらに硬化する。この焼戻しでマルテンサイト変態しきれなかった残留オーステナイトがある程度残る。   When the tempered tool is tempered, a part of retained austenite is decomposed, and when the tempering is cooled, the second and third martensitic transformations are caused to further harden. Residual austenite that cannot be fully martensitic transformed by this tempering remains to some extent.

前記熱処理(焼戻し)が行われたツールによって、被加工物としてのSUSXM7(18Cr−9Ni−3.5Cu)からなるワークの圧造加工を行った。この明細書では、この圧造加工を打鋲と呼ぶことにする。打鋲という強加工により、前記熱処理だけではマルテンサイト変態しきれなかった残留オーステナイトが、マルテンサイト変態を起こして硬化し、深い硬化深さが得られた。打鋲後の表面残留応力は、ー135MPaであった。   The workpiece made of SUSXM7 (18Cr-9Ni-3.5Cu) as a workpiece was forged by the tool subjected to the heat treatment (tempering). In this specification, this forging process is referred to as hammering. Due to the strong processing of hammering, the retained austenite, which could not be completely martensitic transformed only by the heat treatment, was cured by martensitic transformation, and a deep curing depth was obtained. The surface residual stress after hammering was −135 MPa.

[実施例2]
実施例1と同様の高速度工具鋼を用い、実施例1と同様の成形工程により、加工用ツールを所定形状に成形した。当該ツールの焼入れ前(焼鈍状態)の硬さは、実施例1と同等である。
[Example 2]
Using the same high-speed tool steel as in Example 1, the processing tool was molded into a predetermined shape by the same molding process as in Example 1. The hardness of the tool before quenching (annealed state) is equivalent to that of Example 1.

次いで、ショットピーニング工程において、焼鈍状態の当該ツールに、実施例1と同様のショット材を用いて、0.10MPa、5分間のショットピーニングを行うことにより、ツールの表面部に加工ひずみを生じさせた。このショットピーニングによって、ツールの表面粗さがRa0.49μm、Rz3.30μmとなった。   Next, in the shot peening process, by using the same shot material as in Example 1 for the annealed tool, shot peening is performed at 0.10 MPa for 5 minutes, thereby causing processing strain on the surface portion of the tool. It was. By this shot peening, the surface roughness of the tool was Ra 0.49 μm and Rz 3.30 μm.

そして前記ショットピーニング後に、当該ツールに焼入れと焼戻しの熱処理を行った。熱処理条件は実施例1と同様である。   Then, after the shot peening, the tool was subjected to heat treatment of quenching and tempering. The heat treatment conditions are the same as in Example 1.

当該ツールによって、実施例1と同様の被加工物(SUSXM7)の圧造を行った。この強加工により、前記熱処理だけではマルテンサイト変態しきれなかった残留オーステナイトが、マルテンサイト変態を起こして硬化し、深い硬化深さが得られた。打鋲後の表面残留応力は、ー184MPaであった。   The workpiece (SUSXM7) was forged in the same manner as in Example 1 with the tool. Due to this strong processing, the retained austenite that could not be fully martensitic transformed only by the heat treatment was cured by causing martensitic transformation, and a deep curing depth was obtained. The surface residual stress after hammering was -184 MPa.

[実施例3]
実施例1と同様の高速度工具鋼を用い、実施例1と同様の成形工程により、加工用ツールを所定形状に成形した。当該ツールの焼入れ前(焼鈍状態)の硬さは、実施例1と同等である。
[Example 3]
Using the same high-speed tool steel as in Example 1, the processing tool was molded into a predetermined shape by the same molding process as in Example 1. The hardness of the tool before quenching (annealed state) is equivalent to that of Example 1.

次いで、ショットピーニング工程において、焼鈍状態の当該ツールに、実施例1と同様のショット材を用いて、0.20MPa、5分間のショットピーニングを行うことにより、ツールの表面部に加工ひずみを生じさせた。このショットピーニングによって、ツールの表面粗さがRa0.68μm、Rz3.70μmとなった。   Next, in the shot peening step, the annealed tool is subjected to shot peening at 0.20 MPa for 5 minutes using the same shot material as in Example 1, thereby causing processing strain on the surface portion of the tool. It was. By this shot peening, the surface roughness of the tool was Ra 0.68 μm and Rz 3.70 μm.

そして前記ショットピーニング後に、当該ツールに焼入れと焼戻しの熱処理を行った。熱処理条件は実施例1と同様である。   Then, after the shot peening, the tool was subjected to heat treatment of quenching and tempering. The heat treatment conditions are the same as in Example 1.

当該ツールによって、実施例1と同様の被加工物(SUSXM7)の圧造を行った。この強加工により、前記熱処理だけではマルテンサイト変態しきれなかった残留オーステナイトが、マルテンサイト変態を起こして硬化し、深い硬化深さが得られた。打鋲後の表面残留応力は、ー108MPaであった。   The workpiece (SUSXM7) was forged in the same manner as in Example 1 with the tool. Due to this strong processing, the retained austenite that could not be fully martensitic transformed only by the heat treatment was cured by causing martensitic transformation, and a deep curing depth was obtained. The surface residual stress after hammering was −108 MPa.

[実施例4]
実施例1と同様の高速度工具鋼を用い、実施例1と同様の成形工程により、加工用ツールを所定形状に成形した。当該ツールの焼入れ前(焼鈍状態)の硬さは、実施例1と同等である。
[Example 4]
Using the same high-speed tool steel as in Example 1, the processing tool was molded into a predetermined shape by the same molding process as in Example 1. The hardness of the tool before quenching (annealed state) is equivalent to that of Example 1.

次いで、ショットピーニング工程において、焼鈍状態の当該ツールに、実施例1と同様のショット材を用いて、0.30MPa、5分間のショットピーニングを行うことにより、ツールの表面部に加工ひずみを生じさせた。このショットピーニングによって、ツールの表面粗さがRa0.99μm、Rz4.90μmとなった。   Next, in the shot peening step, the annealed tool is subjected to shot peening at 0.30 MPa for 5 minutes using the same shot material as in Example 1, thereby causing processing strain on the surface portion of the tool. It was. By this shot peening, the surface roughness of the tool was Ra 0.99 μm and Rz 4.90 μm.

図2は前記ショットピーニングが行われた実施例4のツールの硬さ分布(試験力0.25N)を示している。当該ツールの表面部は、加工硬化によって、中心部よりもHv100以上硬化している。   FIG. 2 shows the hardness distribution (test force 0.25 N) of the tool of Example 4 on which the shot peening was performed. The surface portion of the tool is hardened by Hv100 or more than the center portion by work hardening.

そして前記ショットピーニング後に、当該ツールに焼入れと焼戻しの熱処理を行った。熱処理条件は実施例1と同様である。   Then, after the shot peening, the tool was subjected to heat treatment of quenching and tempering. The heat treatment conditions are the same as in Example 1.

図3は、実施例4のツールの表面組織をSEM(走査型電子顕微鏡)によって2000倍に拡大して撮影した写真である。組織中に白く写っている部分が炭化物である。この実施例4の表面部には、硬質ショット材の一部(表面部に白く写っている微細なWC粒子)が付着していることが判る。   FIG. 3 is a photograph taken by enlarging the surface texture of the tool of Example 4 with a SEM (scanning electron microscope) 2000 times. The part that appears white in the tissue is carbide. It can be seen that a part of the hard shot material (fine WC particles appearing in white on the surface portion) adheres to the surface portion of Example 4.

当該ツールによって、実施例1と同様の被加工物(SUSXM7)の圧造を行った。この強加工により、前記熱処理だけではマルテンサイト変態しきれなかった残留オーステナイトが、マルテンサイト変態を起こして硬化し、深い硬化深さが得られた。打鋲後の表面残留応力は、ー130MPaであった。   The workpiece (SUSXM7) was forged in the same manner as in Example 1 with the tool. Due to this strong processing, the retained austenite that could not be fully martensitic transformed only by the heat treatment was cured by causing martensitic transformation, and a deep curing depth was obtained. The surface residual stress after hammering was -130 MPa.

実施例4のツールの熱処理直後の表面残留応力値は+15MPaの引張応力であったが、打鋲後は−130MPaの圧縮応力に変化していた。このことによっても、表面部の残留オーステナイトがマルテンサイトに変化していることが裏付けられた。   The surface residual stress value immediately after the heat treatment of the tool of Example 4 was a tensile stress of +15 MPa, but changed to a compressive stress of -130 MPa after hammering. This also confirmed that the retained austenite on the surface portion was changed to martensite.

本発明者は、当該ツールの残留オーステナイトの量を、打鋲前と打鋲後とでX線回折により測定した。その結果、打鋲前は、表面部の残留オーステナイトの量が7.1%、中心部の残留オーステナイトの量が5.9%であり、表面部の方が中心部よりも残留オーステナイトの量が多いことが確認された。一方、打鋲後は、表面部の残留オーステナイトの量が5.8%、中心部の残留オーステナイトの量が5.9%であり、打鋲によって、表面部の残留オーステナイトがマルテンサイト化することにより減少した。   The inventor measured the amount of retained austenite of the tool before and after hammering by X-ray diffraction. As a result, the amount of retained austenite in the surface portion was 7.1% and the amount of retained austenite in the center portion was 5.9% before hitting, and the amount of retained austenite in the surface portion was higher than that in the center portion. It was confirmed that there were many. On the other hand, after hammering, the amount of retained austenite on the surface is 5.8% and the amount of retained austenite on the center is 5.9%, and the retained austenite on the surface becomes martensite by hammering. It decreased by.

なお前記熱処理後の状態で、中心部よりも多くの残留オーステナイトを含む表面部の厚さが0.5mm以上であれば、マルテンサイト化によって得られる硬化深さを大きくする上で特に有効であった。また、中心部の残留オーステナイトの含有量が5%以上であれば、硬化層の深さを大きくする上で有効であることも判った。   In the state after the heat treatment, if the thickness of the surface portion containing more retained austenite than the center portion is 0.5 mm or more, it is particularly effective in increasing the hardening depth obtained by martensite formation. It was. It has also been found that if the content of retained austenite at the center is 5% or more, it is effective in increasing the depth of the hardened layer.

圧造用ツールは、ワーク(被加工物)を加工する際の摩擦熱の発生による温度上昇と冷却の繰返しによるヒートクラックの発生と、圧造時にツールにかかる圧縮力と引抜き時の摩擦力との繰返しにより、徐々にクラックが進展してゆくことにより、チッピングを起こして破壊に至ると考えられる。   Forging tools, heat cracks occur due to repeated temperature rise and cooling due to the generation of frictional heat when machining a workpiece (workpiece), and the repetition of the compression force applied to the tool during forging and the frictional force during extraction Therefore, it is considered that cracks gradually develop and cause chipping and destruction.

従って、ツールの寿命を向上させるには、ツールの強度を増加させると共に、摩擦力を低減させることが重要である。前記実施例1〜4では、ツール表面から約2mmの深い領域まで高硬さが維持されているだけでなく、素材状態(焼鈍材)のツールに高い投射エネルギーのショットピーニングを行ったことにより、表面部が変形し、高硬さのショット材(微細粒子)の一部が付着するとともに、表面粗さが適度に粗くなっている。   Therefore, in order to improve the tool life, it is important to increase the strength of the tool and reduce the frictional force. In Examples 1 to 4, not only high hardness is maintained from the tool surface to a deep region of about 2 mm, but also by performing shot peening with high projection energy on the tool in the material state (annealed material), The surface portion is deformed, a part of the high hardness shot material (fine particles) adheres, and the surface roughness is moderately roughened.

このため、ショット材付着による摩擦係数の低減と、ワーク加工時に使用する潤滑剤(例えば油)がツール表面の凹凸に溜まる効果が増進されることにより、加工時(例えば打鋲時)の摩擦係数が低下する。これらの相乗効果により、ツールの耐久性を改善することができた。   For this reason, the friction coefficient at the time of machining (for example, when driving) is reduced by reducing the coefficient of friction due to shot material adhesion and increasing the effect that the lubricant (for example, oil) used during workpiece processing accumulates on the unevenness of the tool surface. Decreases. These synergistic effects have improved the durability of the tool.

特に、表面部の粗さがRa0.43μm以上、Rz2.5μm以上であれば、ツール表面の凹凸に潤滑剤が十分溜まることができ、ツールの耐久性を改善する上で特に有効であった。   In particular, when the roughness of the surface portion is Ra 0.43 μm or more and Rz 2.5 μm or more, the lubricant can be sufficiently accumulated on the unevenness of the tool surface, which is particularly effective in improving the durability of the tool.

実施例4の打鋲試験前の表面部の成分をEPMA(Electron Probe Micro Analyzer)で分析したところ、W含有量が22.5%、C含有量が2.18%と、表面部に多くのWとCが存在していることが確認された。表面部のW含有量が20%以上、C含有量が2%以上であれば、ショット材付着による摩擦係数の低減効果が大きかった。   When the components of the surface portion before the hammering test of Example 4 were analyzed by EPMA (Electron Probe Micro Analyzer), the W content was 22.5% and the C content was 2.18%, which was much on the surface portion. It was confirmed that W and C existed. When the W content in the surface portion was 20% or more and the C content was 2% or more, the effect of reducing the friction coefficient by the shot material adhesion was great.

以上説明したように、実施例1〜4のショットピーニング工程では、ある閾値以上の高エネルギーショットを焼入れ前のツール(完全焼鈍材)に投射しており、ショットの投射エネルギーは実施例1から実施例4に向かって順に大きくなっている。また、その投射エネルギーに応じて、ツールの表面粗さも実施例1から実施例4に向かって順に粗くなっている。これら実施例1〜4では、ショットピーニング後に熱処理を行っているため、表面残留応力は−200MPa以下である。   As described above, in the shot peening process of the first to fourth embodiments, a high energy shot having a certain threshold value or more is projected onto the tool (completely annealed material) before quenching, and the shot projection energy is implemented from the first embodiment. It becomes large toward Example 4 in order. Further, the surface roughness of the tool is also gradually increased from the first embodiment to the fourth embodiment in accordance with the projection energy. In these Examples 1 to 4, since the heat treatment is performed after shot peening, the surface residual stress is −200 MPa or less.

[比較例1(従来技術)]
実施例1と同様の高速度工具鋼を用い、実施例1と同様の成形工程により、加工用ツールを所定形状に成形した。当該ツールの焼入れ前(焼鈍状態)の硬さは、実施例1と同等である。
[Comparative Example 1 (prior art)]
Using the same high-speed tool steel as in Example 1, the processing tool was molded into a predetermined shape by the same molding process as in Example 1. The hardness of the tool before quenching (annealed state) is equivalent to that of Example 1.

次いで、熱処理を行った。熱処理条件は実施例1と同様である。
熱処理後に、ガラスビーズのショットを用いて、微細粒打付工程の一例であるホーニング工程(ガラスブラスト)を実施することにより、酸化膜の除去と圧縮残留応力の付与を行った。ホーニング条件は、ショット材がガラス#150、投射圧力0.5MPa、4秒間である。このガラスブラストにより、ツールの表面粗さがRa0.39μm、Rz2.23μmとなった。表面残留応力は、ー1069MPaであった。
Next, heat treatment was performed. The heat treatment conditions are the same as in Example 1.
After the heat treatment, a honing process (glass blasting), which is an example of a fine grain hitting process, was performed using glass bead shots, thereby removing the oxide film and applying compressive residual stress. The honing conditions are that the shot material is glass # 150, the projection pressure is 0.5 MPa, and is 4 seconds. With this glass blasting, the surface roughness of the tool was Ra 0.39 μm and Rz 2.23 μm. The surface residual stress was -1069 MPa.

比較例1の残留オーステナイト量を調べたところ、打鋲前では、表面部の残留オーステナイトの量が2.3%、中心部の残留オーステナイトの量が3.4%であり、表面部の方が中心部よりも残留オーステナイトの量が少ないことが確認された。打鋲後は、表面部の残留オーステナイトがマルテンサイト化したことにより、表面部の残留オーステナイトの量が1.6%に低下した。   When the amount of retained austenite in Comparative Example 1 was examined, the amount of retained austenite in the surface portion was 2.3%, the amount of retained austenite in the center portion was 3.4%, and the surface portion was before the hammering. It was confirmed that the amount of retained austenite was smaller than that in the center. After hammering, the amount of retained austenite in the surface portion was reduced to 1.6% due to the martensite of the retained austenite in the surface portion.

図4は、比較例1のツールの表面組織をSEM(走査型電子顕微鏡)によって2000倍に拡大して撮影した写真である。写真中に白く写っている部分が炭化物である。比較例1の表面部の凹凸は、図3に示す実施例4の表面部の凹凸よりも小さく、しかも表面部にショット材がほとんど付着していない。   FIG. 4 is a photograph taken by enlarging the surface texture of the tool of Comparative Example 1 with a SEM (scanning electron microscope) 2000 times. The parts that appear white in the photo are carbides. The unevenness of the surface portion of Comparative Example 1 is smaller than the unevenness of the surface portion of Example 4 shown in FIG. 3, and the shot material hardly adheres to the surface portion.

比較例1の打鋲試験前の表面部の成分をEPMAで分析したところ、W含有量が2.6%、C含有量が1.33%と、実施例4と比較してWとCの含有量が少なく、ショット材付着による摩擦係数の低減効果を期待できるほどではなかった。   When the components of the surface portion before the hammering test of Comparative Example 1 were analyzed by EPMA, the W content was 2.6% and the C content was 1.33%, which was higher than that of Example 4 in terms of W and C. The content was small, and the effect of reducing the friction coefficient due to adhesion of the shot material was not expected.

[比較例2]
実施例1と同様の高速度工具鋼を用い、実施例1と同様の成形工程により、加工用ツールを所定形状に成形した。当該ツールの焼入れ前(焼鈍状態)の硬さは、実施例1と同等である。
[Comparative Example 2]
Using the same high-speed tool steel as in Example 1, the processing tool was molded into a predetermined shape by the same molding process as in Example 1. The hardness of the tool before quenching (annealed state) is equivalent to that of Example 1.

次いで、熱処理を行った。熱処理条件は実施例1と同様である。
熱処理後に、ショットピーニング工程を実施した。ショットピーニング条件は実施例4と同じ0.3MPの高圧ショットである。このショットピーニングにより、ツールの表面粗さがRa0.42μm、Rz3.77μmとなった。表面残留応力は、ー1347MPaであった。
Next, heat treatment was performed. The heat treatment conditions are the same as in Example 1.
A shot peening process was performed after the heat treatment. The shot peening conditions are the same high pressure shot of 0.3 MP as in the fourth embodiment. By this shot peening, the surface roughness of the tool was Ra 0.42 μm and Rz 3.77 μm. The surface residual stress was −1347 MPa.

[比較例3]
実施例1と同様の高速度工具鋼を用い、実施例1と同様の成形工程により、加工用ツールを所定形状に成形した。当該ツールの焼入れ前(焼鈍状態)の硬さは、実施例1と同等である。
[Comparative Example 3]
Using the same high-speed tool steel as in Example 1, the processing tool was molded into a predetermined shape by the same molding process as in Example 1. The hardness of the tool before quenching (annealed state) is equivalent to that of Example 1.

次いでホーニング工程(ガラスブラスト)を行った。ホーニング条件は比較例1と同様である。このガラスブラストにより、ツールの表面粗さがRa0.73μm、Rz4.67μmとなった。   Next, a honing process (glass blasting) was performed. Honing conditions are the same as in Comparative Example 1. By this glass blasting, the surface roughness of the tool was Ra 0.73 μm and Rz 4.67 μm.

そしてガラスブラスト後に熱処理を行った。熱処理条件は実施例1と同様である。熱処理後の表面残留応力は、ー204MPaであった。   And it heat-processed after glass blasting. The heat treatment conditions are the same as in Example 1. The surface residual stress after the heat treatment was -204 MPa.

[比較例4]
実施例1と同様の高速度工具鋼を用い、実施例1と同様の成形工程により、加工用ツールを所定形状に成形した。当該ツールの焼入れ前(焼鈍状態)の硬さは、実施例1と同等である。
[Comparative Example 4]
Using the same high-speed tool steel as in Example 1, the processing tool was molded into a predetermined shape by the same molding process as in Example 1. The hardness of the tool before quenching (annealed state) is equivalent to that of Example 1.

次いで、WPC処理を行った。WPC処理条件はショット材が高速度鋼系#400、アークハイト100mm、投射圧力0.2MPa、投射時間30秒である。このWPC処理により、ツールの表面粗さがRa1.12μm、Rz6.71μmとなった。   Next, WPC treatment was performed. The WPC treatment conditions are that the shot material is a high speed steel system # 400, an arc height of 100 mm, a projection pressure of 0.2 MPa, and a projection time of 30 seconds. By this WPC treatment, the surface roughness of the tool was Ra 1.12 μm and Rz 6.71 μm.

WPC処理後に熱処理を行った。熱処理条件は実施例1と同様である。熱処理後の表面残留応力はー195MPaであった。   Heat treatment was performed after the WPC treatment. The heat treatment conditions are the same as in Example 1. The surface residual stress after the heat treatment was -195 MPa.

図5は、実施例4と比較例1,2の熱処理後の硬さ分布(試験力0.25N)を、打鋲前と打鋲後とで調べた結果である。実施例4の打鋲前の硬さは、比較例1とほぼ同等のレベル(Hv950〜1000)である。しかし実施例4は、打鋲後に残留オーステナイトのマルテンサイト化によって大幅に硬化し、しかもHv1000以上の硬化深さが約2mmと深いことがわかる。   FIG. 5 is a result of examining the hardness distribution (test force 0.25 N) after heat treatment of Example 4 and Comparative Examples 1 and 2 before and after hammering. The hardness before hammering in Example 4 is a level (Hv 950 to 1000) substantially equal to that in Comparative Example 1. However, it can be seen that Example 4 is significantly hardened by martensite formation of retained austenite after hammering and that the hardening depth of Hv1000 or more is as deep as about 2 mm.

これに対し比較例2は、熱処理(焼入れ、焼戻し)後に高い投射エネルギーでショットピーニングを行っている。このためショットピーニングによる加工硬化によって、表面硬さが実施例4と同等のレベルまで硬化している。しかし比較例2の硬化深さは、実施例4と比較すると浅い。   On the other hand, Comparative Example 2 performs shot peening with high projection energy after heat treatment (quenching and tempering). For this reason, the surface hardness is hardened to the same level as in Example 4 by work hardening by shot peening. However, the curing depth of Comparative Example 2 is shallower than that of Example 4.

すなわち比較例2は、熱処理後のショットピーニングによって大きな圧縮残留応力が付与され、表面硬さが実施例4と同等のレベルまで硬くなっているが、硬化深さが約0.1mmと浅いことから、ツールの寿命を改善する効果がほとんど無かった。一方、比較例1は熱処理後にホーニングを行っているが、投射エネルギーが小さいため加工硬化が小さく、表面硬さの増加はほとんど見られなかった。   That is, in Comparative Example 2, a large compressive residual stress was applied by shot peening after heat treatment, and the surface hardness was hardened to the same level as in Example 4, but the hardening depth was as shallow as about 0.1 mm. , There was little effect to improve the tool life. On the other hand, in Comparative Example 1, honing was performed after the heat treatment. However, since the projection energy was small, work hardening was small and almost no increase in surface hardness was observed.

図6は、実施例1〜4と比較例1〜4の加工用ツールを用いて打鋲試験を行った結果を示している。被加工物はSUSXM7(18Cr−9Ni−3.5Cu)である。この打鋲試験では、1000打鋲毎に、ツールに発生したクラックの数を、被加工物に転写された突起物からカウントした。   FIG. 6 shows the results of a hammering test using the working tools of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4. The workpiece is SUSXM7 (18Cr-9Ni-3.5Cu). In this hammering test, the number of cracks generated in the tool was counted from the protrusions transferred to the workpiece every 1000 hammering.

この打鋲試験の結果によれば、比較例1〜4は表面に大きな圧縮残留応力が生じているにもかかわらず、4000打鋲あたりから、図7に示すようなクラック12や摩耗13が発生し始め、10000打鋲あたりでは約100本のクラックが確認された。   According to the results of this hammering test, in Comparative Examples 1 to 4, cracks 12 and wear 13 as shown in FIG. About 100 cracks were confirmed around 10,000 hammers.

特に比較例1,2は、ツール表面に−1000MPa以上の大きな圧縮残留応力が生じていたにもかかわらず、クラック発生を抑制する効果が小さかった。比較例3では、ホーニング工程において投射時間が短く投射エネルギーが小さいために、クラック発生を抑制する効果が小さかった。比較例4では、WPC処理において投射時間が短く投射エネルギーが小さいために、クラック発生を抑制する効果が小さかった。   In particular, Comparative Examples 1 and 2 had a small effect of suppressing crack generation despite a large compressive residual stress of −1000 MPa or more on the tool surface. In Comparative Example 3, since the projection time was short and the projection energy was small in the honing process, the effect of suppressing the occurrence of cracks was small. In Comparative Example 4, since the projection time was short and the projection energy was small in the WPC process, the effect of suppressing the occurrence of cracks was small.

これに対し本発明の実施例1〜4では、熱処理後の圧縮残留応力が比較例1〜4に比べて小さいにもかかわらず、クラックの発生が十分抑制されている。このクラック抑制効果は、ショットピーニング工程でのショットの投射エネルギーが大きい(例えば実施例4)ほど効果が大きかった。このため前記ショットピーニング工程は、0.05MPa、5分間以上の投射エネルギーで微細粒を打付けることが望ましい。   On the other hand, in Examples 1-4 of this invention, although the compressive residual stress after heat processing is small compared with Comparative Examples 1-4, generation | occurrence | production of a crack is fully suppressed. The effect of suppressing the crack was greater as the shot projection energy in the shot peening process was larger (for example, Example 4). For this reason, in the shot peening process, it is desirable to strike fine particles with a projection energy of 0.05 MPa for 5 minutes or more.

また硬化深さを大きくするには、中心部の硬さがHv950以上であるとよい。また、表面部の硬さが中心部よりもHv100以上硬く、かつ、表面から少なくとも深さ0.5mmまでの内部硬さがHv1000以上であるとさらによい。   In order to increase the curing depth, the hardness of the central portion is preferably Hv950 or more. Further, it is more preferable that the hardness of the surface portion is Hv 100 or more than that of the central portion, and the internal hardness from the surface to at least a depth of 0.5 mm is Hv 1000 or more.

次表1は、実施例1〜4と比較例1〜4の1000打鋲あたりの摩耗速度(μm)を示している。表1より、実施例1〜4では比較例1〜4よりも摩耗速度が小さく、耐摩耗性に優れていることが判る。特に、前記ショットピーニング工程(微細粒打付工程)でのショットの投射エネルギーが大きい実施例4の耐摩耗性が優れている。   Table 1 below shows the wear rate (μm) per 1000 hammers of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-4. From Table 1, it can be seen that in Examples 1 to 4, the wear rate is smaller than in Comparative Examples 1 to 4, and the wear resistance is excellent. In particular, the wear resistance of Example 4 having a high shot projection energy in the shot peening process (fine grain hitting process) is excellent.

実施例4の耐摩耗性が最も優れている理由は、ツール表面部の硬さが高いことと、硬質ショット材(微細粒子)の一部が付着することによる表面部の摩擦の低下、および、表面粗さが大きく潤滑剤の溜まり効果が高いことによる相乗効果である。潤滑剤の溜まり効果を高める上では、素材状態(焼鈍材)で行なう前記ショットピーニング工程(微細粒打付工程)を、表面粗さがRa0.43μm以上、Rz2.5μm以上となるような投射エネルギーで行うとよい。

Figure 0004559933
The reason why the abrasion resistance of Example 4 is most excellent is that the hardness of the tool surface portion is high, the friction of the surface portion is reduced due to adhesion of a part of the hard shot material (fine particles), and This is a synergistic effect due to the fact that the surface roughness is large and the lubricant accumulation effect is high. In order to enhance the accumulation effect of the lubricant, the shot peening process (fine grain striking process) performed in the raw material state (annealed material) is performed so that the surface roughness is Ra 0.43 μm or more and Rz 2.5 μm or more. It is good to do.
Figure 0004559933

なお、前記実施例1〜4では、熱処理後のツールによって被加工物を打鋲する(圧造用パンチとして使用する)が、パンチとして使用する前に残留オーステナイトをマルテンサイト化させて高強度化を図る手段として、焼入れ直後、あるいは、焼戻し後にショットピーニングを追加してもよい。さらには熱処理後に、窒化処理や、TiN,TiC,TiCN,TiAlN等の被膜処理を行ってもよい。   In Examples 1 to 4, the workpiece is beaten with a tool after heat treatment (used as a forging punch), but the remaining austenite is martensite before use as a punch to increase the strength. As means for achieving this, shot peening may be added immediately after quenching or after tempering. Further, after the heat treatment, a nitriding treatment or a coating treatment such as TiN, TiC, TiCN, TiAlN or the like may be performed.

本発明の一実施形態の加工用ツールの斜視図。The perspective view of the processing tool of one Embodiment of this invention. 図1に示された加工用ツールのショットピーニング後の硬さ分布(試験力0.25N)を示す図。The figure which shows the hardness distribution (test force 0.25N) after the shot peening of the processing tool shown in FIG. 図1に示された加工用ツールの表面組織をSEM(走査型電子顕微鏡)によって2000倍に拡大した写真。The photograph which expanded the surface texture of the processing tool shown in Drawing 1 by 2000 times with SEM (scanning electron microscope). 比較例の表面組織をSEM(走査型電子顕微鏡)によって2000倍に拡大した写真。The photograph which expanded the surface texture of the comparative example 2000 times with SEM (scanning electron microscope). 実施例と比較例のそれぞれの加工用ツールの硬さ分布(試験力0.25N)を、打鋲前と打鋲後とで調べた結果を示す図。The figure which shows the result of having investigated the hardness distribution (test force 0.25N) of each processing tool of an Example and a comparative example before hammering and after hammering. 実施例と比較例のそれぞれの加工用ツールの打鋲試験結果を示す図。The figure which shows the impact test result of each processing tool of an Example and a comparative example. 比較例の加工用ツールにクラックが生じた状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state which the crack produced in the processing tool of a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

10…ツール本体部
11…圧造用パンチ(加工用ツール)
10 ... Tool body 11 ... Punch for forging (tool for processing)

Claims (14)

ワークを加工するための加工用ツールであって、
高炭素鋼からなる熱処理されたツール本体部を有し、
前記熱処理後の状態において、前記ツール本体部の表面部に中心部よりも多くの残留オーステナイトを含んでいることを特徴とする加工用ツール。
A machining tool for machining a workpiece,
Having a heat treated tool body made of high carbon steel,
In the state after the heat treatment, the surface of the tool main body includes a larger amount of retained austenite than the center.
前記中心部よりも多くの残留オーステナイトを含む表面部の厚さが0.5mm以上であることを特徴とする請求項1に記載の加工用ツール。   2. The processing tool according to claim 1, wherein a thickness of a surface portion containing more retained austenite than the center portion is 0.5 mm or more. 前記中心部の残留オーステナイトの含有量が5%以上であることを特徴とする請求項1に記載の加工用ツール。   The machining tool according to claim 1, wherein the content of retained austenite in the central portion is 5% or more. 前記中心部の硬さがHv950以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の加工用ツール。   The machining tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the hardness of the central portion is Hv950 or more. 前記表面部の硬さが前記中心部よりもHv100以上硬く、かつ、表面から少なくとも深さ0.5mmまでの内部硬さがHv1000以上であることを特徴とする請求項4に記載の加工用ツール。   5. The processing tool according to claim 4, wherein the hardness of the surface portion is Hv 100 or more than that of the central portion, and the internal hardness from the surface to at least a depth of 0.5 mm is Hv 1000 or more. . 前記表面部のW含有量が20%以上、C含有量が2%以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の加工用ツール。   6. The processing tool according to claim 1, wherein the surface portion has a W content of 20% or more and a C content of 2% or more. 前記表面部の表面粗さがRa0.43μm以上、Rz2.5μm以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の加工用ツール。   7. The processing tool according to claim 1, wherein a surface roughness of the surface portion is Ra 0.43 μm or more and Rz 2.5 μm or more. 前記高炭素鋼が0.4%以上の炭素を含むFe−C合金であることを特徴とする請求項1に記載の加工用ツール。   The processing tool according to claim 1, wherein the high carbon steel is an Fe—C alloy containing 0.4% or more of carbon. 高炭素鋼からなるツール本体部を所定形状に成形する工程と、
焼鈍状態の前記ツール本体部に多数の微細粒を高速で打付けることにより該ツール本体部の表面部に加工ひずみを生じさせる微細粒打付工程と、
前記微細粒打付工程後に、前記ツール本体部に焼入れと焼戻しの熱処理を行うことにより、該ツール本体部の表面部に中心部よりも多くの残留オーステナイトを生じさせる熱処理工程と、
を具備したことを特徴とする加工用ツールの製造方法。
Forming a tool body made of high carbon steel into a predetermined shape;
A fine grain striking step for causing processing strain on the surface portion of the tool main body by hitting a large number of fine grains at high speed on the tool main body in an annealed state,
After the fine grain hitting step, by performing heat treatment of quenching and tempering on the tool body part, a heat treatment process for generating more retained austenite than the center part on the surface part of the tool body part, and
The manufacturing method of the tool for processing characterized by comprising.
前記熱処理工程が行われたツール本体部を用いてワークを加工することにより、前記表面部の残留オーステナイトをマルテンサイトに変化させることを特徴とする請求項9に記載の加工用ツールの製造方法。   The manufacturing method of the processing tool according to claim 9, wherein the work is processed using the tool main body portion on which the heat treatment step has been performed to change the retained austenite of the surface portion to martensite. 前記微細粒打付工程は、0.05MPa、5分間以上の投射エネルギーで前記微細粒を前記表面部に打付けることを特徴とする請求項9に記載の加工用ツールの製造方法。   The method for manufacturing a processing tool according to claim 9, wherein the fine grain hitting step hits the fine grain on the surface portion with a projection energy of 0.05 MPa for 5 minutes or more. 前記微細粒打付工程によって、前記表面部に前記微細粒の一部を付着させることを特徴とする請求項9に記載の加工用ツールの製造方法。   The method for manufacturing a processing tool according to claim 9, wherein a part of the fine particles is adhered to the surface portion by the fine particle hitting step. 前記微細粒打付工程によって、前記表面部の表面粗さを、Ra0.43μm以上、Rz2.5μm以上に加工することを特徴とする請求項9に記載の加工用ツールの製造方法。   10. The method for manufacturing a processing tool according to claim 9, wherein the surface roughness of the surface portion is processed to Ra 0.43 [mu] m or more and Rz 2.5 [mu] m or more by the fine grain hitting step. 前記熱処理工程後に、さらにショットピーニングを付加することを特徴とする請求項9に記載の加工用ツールの製造方法。   The method for manufacturing a processing tool according to claim 9, further comprising adding shot peening after the heat treatment step.
JP2005241380A 2004-08-25 2005-08-23 Machining tool and its manufacturing method Expired - Fee Related JP4559933B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005241380A JP4559933B2 (en) 2004-08-25 2005-08-23 Machining tool and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004245203 2004-08-25
JP2005241380A JP4559933B2 (en) 2004-08-25 2005-08-23 Machining tool and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006088224A JP2006088224A (en) 2006-04-06
JP4559933B2 true JP4559933B2 (en) 2010-10-13

Family

ID=36229685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005241380A Expired - Fee Related JP4559933B2 (en) 2004-08-25 2005-08-23 Machining tool and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4559933B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7726165B2 (en) * 2006-05-16 2010-06-01 Alcoa Inc. Manufacturing process to produce a necked container
JP5876701B2 (en) * 2011-10-07 2016-03-02 Jfe条鋼株式会社 Method for strengthening bolt marking tool and bolt marking tool

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004001034A (en) * 2002-05-31 2004-01-08 Toshiba Corp Die for pressing

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004001034A (en) * 2002-05-31 2004-01-08 Toshiba Corp Die for pressing

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006088224A (en) 2006-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5503344B2 (en) High-strength case-hardened steel parts and manufacturing method thereof
KR101170248B1 (en) Material for projecting material for shot-peening, finished wire, production process, and projecting material for shot-peening
JPH1029160A (en) Highly hard metal product shot peening method and highly hard metal product
US6790294B1 (en) Spring with excellent fatigue endurance property and surface treatment method for producing the spring
JP2008207279A (en) Surface refining method of metal mold and metal mold
JP2010053429A (en) Gear excellent in high surface-pressure resistance
JP4559933B2 (en) Machining tool and its manufacturing method
WO2007023936A1 (en) Method of shot peening
JP4674843B2 (en) Coil spring manufacturing method
JP6558016B2 (en) Carburized machine structural parts
JP2001065576A (en) Bearing part material
JP6601358B2 (en) Carburized parts and manufacturing method thereof
US20040182480A1 (en) High-strength carburized part and a method of the same
JP5705553B2 (en) Shot peening method with excellent projectile life
JP2003253422A (en) Method for prolonging service life of tool such as mandrel and forming die, and tool of prolonged service life such as mandrel and forming die
JP7277859B2 (en) Gas nitrocarburized part and its manufacturing method
JPH0853711A (en) Surface hardening treating method
EP1961831A1 (en) High-strength steel product excelling in fatigue strength and process for producing the same
JP4131384B2 (en) Shot peening method
JP2839481B2 (en) Heat-treated steel part and method of manufacturing the same
JP4131389B2 (en) Shot peening method
JP2003191166A (en) Method for improving metal mold serviceable life and metal mold
JP2018199843A (en) Surface treatment method of steel products
JPH07109005B2 (en) Method for manufacturing heat-treated steel parts
JP2006089812A (en) Method for surface-treating metallic material of titanium or titanium alloy

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080407

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100714

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100720

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100723

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130730

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees