JP5323679B2 - Cold work steel - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a cold-working steel having a chemical composition, in % by weight, of 1.3-2.4 (C+N), whereof at least 0.5 C, 0.1-1.5 Si, 0.1-1.5 Mn, 4.0-5.5 Cr, 1.5-3.6 (Mo+W/2), but max 0.5 W, 4.8-6.3 (V+Nb/2), but max 2 Nb, and max 0.3 S, in which the content of (C+N) and of (V+Nb/2) are balanced in relation to each other such that the contents of these elements are within an area that is defined by the coordinates A, B, C, D, A in the system of coordinates in FIG. 11, where the coordinates of [(C+N), (V+Nb/2)] for these points are A: [1.38, 4.8], B: [1.78, 4.8], C: [2.32, 6.3], D: [1.92, 6.3], and a balance essentially only iron and impurities at normal contents.

Description

技術分野
本発明は、冷間加工用鋼鉄(cold−working steel)、すなわち加工材料(working material)の低温条件での加工で用いることを意図した鋼鉄に関する。この鋼鉄の典型的な使用例は、切削および打ち抜き、ネジ切り(例えばネジ切りダイスおよびネジタップ)、冷間押出、粉末の加圧成形(pressing of powder)、深絞り、冷間鍛造のための工具である。本発明はまた、この鋼鉄を含む工具による金属加工材料の加工方法または粉末の加圧成形の方法、ならびにこの鋼鉄の製造方法にも関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to cold-working steel, ie steel intended for use in the processing of working materials at low temperature conditions. Typical applications for this steel are tools for cutting and punching, threading (eg threading dies and thread taps), cold extrusion, pressing of powder, deep drawing, cold forging. It is. The invention also relates to a method of processing a metal work material or a powder pressing method with a tool comprising this steel, as well as a method of manufacturing this steel.

発明の背景
高品質の冷間加工用綱には、その用途のための適当な硬度、および良好な耐摩耗性、および高い靭性/延性などの多くの要求がある。これらの特性を満たすことが、最適な工具性能のために重要である。VANADIS(登録商標)4は、本出願人によって製造および販売され、優れていると考えられる高性能の工具のための耐摩耗性と靭性/延性とを兼ね備える、粉末冶金により製造される冷間加工用綱鉄である。この綱鉄の公称(nominal)組成は、重量%で、C1.5、Si1.0、Mn0.4、Cr8.0、Mo1.5、V4.0であり、残りは鉄と不可避の不純物である。この鋼鉄は、付着摩耗/アブレシブ摩耗またはチッピング(chipping)が主要な問題である用途、すなわち、オーステナイトステンレス綱、単純な炭素鋼鉄、アルミニウム、銅などの軟質/粘着性の加工材料、ならびに厚い加工材料に特に適している。この鋼鉄を用いることができる冷間加工用工具の典型例は、上記の導入部で述べている。一般に、スウェーデン特許第457,356号の対象であるVANADIS(登録商標)4は、良好な耐摩耗性、高い圧縮強度、良好な焼入れ性、優れた靭性、熱処理に関する優れた寸法安定性、および良好な耐焼戻し性によって特徴づけられると言え、これら全ての特性は高性能冷間加工用綱鉄にとって重要である。
BACKGROUND OF THE INVENTION High quality cold work ropes have many requirements such as adequate hardness for their application, good wear resistance, and high toughness / ductility. Meeting these properties is important for optimal tool performance. VANADIS® 4 is a cold work manufactured by powder metallurgy that combines the wear resistance and toughness / ductility for high performance tools that are manufactured and sold by the Applicant and considered to be superior. It is a steel rope. The nominal composition of the steel is C1.5, Si1.0, Mn0.4, Cr8.0, Mo1.5, V4.0 by weight%, and the rest is iron and inevitable impurities. . This steel is used in applications where adherent / abrasive wear or chipping is a major problem: soft / tacky work materials such as austenitic stainless steel, simple carbon steel, aluminum, copper, and thick work materials Especially suitable for. Typical examples of cold working tools that can use this steel are described in the introduction above. In general, VANADIS® 4 which is the subject of Swedish Patent No. 457,356 has good wear resistance, high compressive strength, good hardenability, excellent toughness, excellent dimensional stability with respect to heat treatment, and good All of these properties are important for high performance cold work steel, which can be characterized by high tempering resistance.

出願人は粉末冶金により製造される別の冷間加工用綱鉄VANADIS(登録商標)6を製造および販売しており、これは優れた耐摩耗性および比較的良好な靭性によって特徴づけられ、それによってこの綱は、アブレシブ摩耗が主要な特徴であり製造が長く続く製造工程において行われる用途に適している。この鋼鉄の公称組成は、重量%で、C2.1、Si1.0、Mn0.4、Cr6.8、Mo1.5、V5.4であり、残りは鉄と不可避の不純物である。チッピングに対する耐性、機械加工性、および研磨容易性はVANADIS(登録商標)4ほど良好でない。   The applicant manufactures and sells another cold work steel VANADIS® 6 manufactured by powder metallurgy, which is characterized by excellent wear resistance and relatively good toughness, Therefore, this rope is suitable for applications in which the abrasive wear is a major feature and the production process lasts long. The nominal composition of this steel is C2.1, Si1.0, Mn0.4, Cr6.8, Mo1.5, V5.4 by weight%, the rest being iron and inevitable impurities. Chipping resistance, machinability, and ease of polishing are not as good as VANADIS® 4.

上記のVANADIS(登録商標)4の後続品がVANADIS(登録商標)4 Extraの名称で販売されており、VANADIS(登録商標)4よりさらに良好な靭性によって特徴づけられ、他の性能特性はこの材料と比較して維持されているか向上しており、応用の分野が原則的に同じである。この鋼鉄は商業的に大いに成功し、重量%で以下の化学組成を有する。C1.38%、Si0.4%、Mn0.4%、Cr4.7%、Mo3.5%、V3.7%。   Subsequent to the above VANADIS (R) 4 is sold under the name VANADIS (R) 4 Extra and is characterized by better toughness than VANADIS (R) 4, other performance characteristics The field of application is in principle the same. This steel was very successful commercially and has the following chemical composition in weight percent: C 1.38%, Si 0.4%, Mn 0.4%, Cr 4.7%, Mo 3.5%, V 3.7%.

米国特許第4,249,945号に特定される広い組成範囲内に収まるいくつかの市販の鋼鉄が知られている。C2.45、Mn0.50、Si0.90、Cr5.25、V9.75、Mo1.30、およびS0.07の化学組成を有する鋼鉄が市販されており、C1.80、Mn0.50、Si0.90、Cr5.25、Mo1.30、およびV9.00を含有する鋼鉄も含まれる。これらの鋼鉄は粉末冶金により製造され、良好な耐摩耗性および十分な靭性を要求する用途での使用に向けて販売されている。   Several commercially available steels are known that fall within the broad composition range specified in US Pat. No. 4,249,945. Steels having chemical compositions of C2.45, Mn0.50, Si0.90, Cr5.25, V9.75, Mo1.30, and S0.07 are commercially available, C1.80, Mn0.50, Si0. Also included are steels containing 90, Cr 5.25, Mo 1.30, and V 9.00. These steels are manufactured by powder metallurgy and are sold for use in applications requiring good wear resistance and sufficient toughness.

優れた特性により、上記のVANADIS(登録商標)鋼鉄は高性能冷間加工用綱鉄の中で業界上位の位置を得てきた。上記の競合の鋼鉄も同じ業界で成功してきた。VANADIS(登録商標)4 Extraは特に優れた特性を有することが分かっている。   Due to its superior properties, the above VANADIS® steel has gained an industry-leading position among high performance cold work steel. The competing steels described above have been successful in the same industry. VANADIS® 4 Extra has been found to have particularly good properties.

したがって本出願人は、上記の鋼鉄よりも相当に良好な特性プロファイルを有する、さらに別の高性能冷間加工用綱鉄を提供する志を抱いている。本発明の一態様によれば、この鋼鉄は、特にVANADIS(登録商標)6と比較して、全般に改善された実用上の特性を有するはずである。別の態様によれば、VANADIS(登録商標)6およびVANADIS(登録商標)10と同レベルに有益な良好な耐摩耗性を有するが、これらの鋼鉄と比較して相当に改善された靭性/延性を有する鋼鉄を提供することが望まれてきた。さらに別の態様によれば、この鋼鉄は良好な機械加工性および改善された耐摩耗性によって特徴づけられる。本発明のさらに別の態様によれば、高い硬度を、好ましくは良好な焼入れ性と組み合わせて有する鋼鉄を提供できることも1つの目的である。この鋼鉄の応用分野はVANADIS(登録商標)4と原則的に同じである。
スウェーデン特許第457,356号 米国特許第4,249,945号
The Applicant is therefore eager to provide yet another high performance cold work steel that has a much better property profile than the steels described above. According to one aspect of the present invention, this steel should have generally improved practical properties, especially compared to VANADIS® 6. According to another aspect, it has good wear resistance beneficial to the same level as VANADIS® 6 and VANADIS® 10, but significantly improved toughness / ductility compared to these steels. It has been desired to provide steel with According to yet another aspect, the steel is characterized by good machinability and improved wear resistance. According to yet another aspect of the present invention, it is an object to provide a steel having high hardness, preferably in combination with good hardenability. The field of application of this steel is essentially the same as VANADIS® 4.
Swedish Patent No. 457,356 U.S. Pat. No. 4,249,945

発明の説明
本発明の目的は、高性能冷間加工用鋼鉄に対する上記の高い要求の少なくともいくつかを満たす鋼鉄を提供することである。これは重量%で下記の化学組成を有する冷間加工用鋼鉄によって達成される。すなわち、(C+N)1.3〜2.4(そのうちCは少なくとも0.5)、Si0.1〜1.5、Mn0.1〜1.5、Cr4.0〜5.5、(Mo+W/2)1.5〜3.6(ただしWは最大0.5)、(V+Nb/2)4.8〜6.3(ただしNbは最大2)、およびS最大0.3であり、一方の(C+N)と他方の(V+Nb/2)の含有量は、これらの元素の含有量が図11の座標系における座標A、B、C、D、Aによって画定される領域内にあるように相互に関連してバランスされ、ここでこれらの点の座標[(C+N),(V+Nb/2)]は、A:[1.38,4.8]、B:[1.78,4.8]、C:[2.32,6.3]、D:[1.92,6.3]であり、残りは本質的に鉄と通常量の(at normal contents)不純物のみである。本発明による鋼鉄を含む工具により金属加工材料を低温条件において切削、剪断、打ち抜き、および/または成形加工(forming working)する方法、本発明による鋼鉄を含む工具により金属粉末を加圧成形する方法、および本発明による鋼鉄を製造する方法を提供することも1つの目的である。
DESCRIPTION OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a steel that meets at least some of the above high requirements for high performance cold work steels. This is achieved by cold work steel having the following chemical composition in weight percent: That is, (C + N) 1.3 to 2.4 (of which C is at least 0.5), Si 0.1 to 1.5, Mn 0.1 to 1.5, Cr 4.0 to 5.5, (Mo + W / 2 ) 1.5 to 3.6 (W is a maximum of 0.5), (V + Nb / 2) 4.8 to 6.3 (Nb is a maximum of 2), and S is a maximum of 0.3, The content of (C + N) and the other (V + Nb / 2) is such that the content of these elements is in the region defined by the coordinates A, B, C, D, A in the coordinate system of FIG. Where the coordinates [(C + N), (V + Nb / 2)] of these points are A: [1.38,4.8], B: [1.78,4.8], C: [2.32, 6.3], D: [1.92, 6.3], the rest being essentially iron and the normal amount (at normal con ents) is only impurities. A method of cutting, shearing, stamping, and / or forming working of a metal workpiece at low temperature conditions with a tool comprising steel according to the invention, a method of pressing metal powder with a tool comprising steel according to the invention, It is also an object to provide a method for producing the steel according to the invention.

本発明による鋼鉄は粉末冶金により製造され、これは鋼鉄が酸化物含有を高度に排除したものであるために前提条件である。好ましくは、粉末冶金製造は窒素を噴霧(atomizing)ガスとして使用した溶鋼のガス噴霧を含み、それによって合金鋼は最小限の窒素含有量を達成することになる。所望により、鋼鉄中の窒素含有量をさらに増加させるために、鋼鉄粉末を固相中で窒化することができる。その後、熱間静水圧加圧により焼固(consolidation)を行う。鋼鉄はこの状態で用いるか、または最終寸法への鍛造/圧延の後に用いることができる。   The steel according to the invention is produced by powder metallurgy, which is a precondition because the steel is highly free of oxide content. Preferably, powder metallurgy production includes a gas spray of molten steel using nitrogen as the atomizing gas, whereby the alloy steel will achieve a minimum nitrogen content. If desired, the steel powder can be nitrided in the solid phase to further increase the nitrogen content in the steel. Thereafter, consolidation is performed by hot isostatic pressing. Steel can be used in this state or after forging / rolling to final dimensions.

別途記載されない場合、本説明では常に鋼鉄の化学組成に関しては重量パーセントを表し、鋼鉄の構造成分(structural components)に関しては体積パーセントを表す。別途記載されない場合、MX炭化物、M73炭化物、または単に炭化物という表示は常に、炭化物に加えて窒化物および/または炭窒化物を意図する。M6C炭化物とは、常に炭化物だけを意味する。 Unless otherwise stated, this description always represents weight percent with respect to the chemical composition of the steel and volume percent with respect to the structural components of the steel. Unless otherwise stated, the designations MX carbide, M 7 X 3 carbide, or simply carbide always mean nitride and / or carbonitride in addition to carbide. M 6 C carbide always means only carbide.

個々の合金材料およびそれらの相互関係について、ならびに鋼鉄の構造および熱処理について、下記のことが当てはまる。   The following applies for the individual alloy materials and their interrelationships, as well as for the structure and heat treatment of the steel.

炭素、および必要により或る量の窒素も、典型的には1050℃のオーステナイト化温度TAから、鋼鉄を硬化および焼戻しした状態で、8〜13重量%のMX炭化物を形成するようにバナジウムおよび必要によりニオブと共に十分な量で鋼鉄中に存在するべきであり、ここでMは本質的にバナジウムであり、Xは炭素および窒素、好ましくは大部分が炭素であり、その炭化物のうち少なくとも90体積%が最大2.5μm、好ましくは最大2.0μmの相当直径を有する。そのようなMX炭化物は、それ自体は当業者に公知の形で、鋼鉄に望ましい耐摩耗性を与えるのに寄与し、またMX炭化物はより微細な粒子および或る量の二次硬化をももたらす一定の効果を有する。適合させた熱処理、すなわちオーステナイト化温度および焼戻し温度の選択によって、鋼鉄のMX炭化物含有量を、目的に適した微細構造が得られるように上記の範囲内で変化させることができ、このことは実施した実験の説明および添付された図の説明においてより詳細に記載される。これらのMX炭化物に加えて、この鋼鉄は本質的にM73炭化物およびM6C炭化物などの他の一次析出炭化物を含むべきでない。 Carbon, and an amount of nitrogen is also necessary, from typically of 1050 ° C. austenitizing temperature T A, in a state in which the cured and tempered steel, vanadium and so as to form a 8-13 wt% of MX carbides Should be present in the steel in sufficient amounts with niobium if necessary, where M is essentially vanadium, X is carbon and nitrogen, preferably mostly carbon, at least 90 volume of the carbide. % Have an equivalent diameter of at most 2.5 μm, preferably at most 2.0 μm. Such MX carbide contributes to providing the steel with the desired wear resistance in a manner known per se to those skilled in the art, and MX carbide also provides finer particles and a certain amount of secondary hardening. Has a certain effect. By selecting a suitable heat treatment, ie austenitizing temperature and tempering temperature, the MX carbide content of the steel can be varied within the above range so as to obtain a microstructure suitable for the purpose, which is Described in more detail in the experimental description and accompanying figure description. In addition to these MX carbides, the steel should essentially contain no other primary precipitated carbides such as M 7 X 3 carbides and M 6 C carbides.

好ましくは、この鋼鉄は環境および/または添加される原料からの吸収によって不可避的かつ天然で含まれる窒素、すなわち最大約0.12%、好ましくは最大約0.10%を超える窒素を含有しない。しかし考えられる実施形態において、この鋼鉄は、鋼鉄の製造で用いられる鋼鉄粉の固相窒化により供給されうる、より多量の意図的に添加される量の窒素を含有してもよい。この場合、(C+N)の大部分は窒素であってよく、このことは、この場合前記Mは主に窒素がバナジウムと共に主成分であるバナジウム炭窒化物であるか、または純粋な窒化バナジウムでさえあり、一方炭素は本質的に、焼入および焼戻しされた状態の鋼鉄の母体(matrix)に単に溶解したものとして存在することを意味する。   Preferably, the steel does not contain nitrogen inevitably and naturally contained by absorption from the environment and / or added raw materials, ie up to about 0.12%, preferably up to about 0.10%. However, in contemplated embodiments, the steel may contain a higher amount of intentionally added nitrogen that can be supplied by solid phase nitriding of the steel powder used in the manufacture of the steel. In this case, the majority of (C + N) may be nitrogen, in which case said M is mainly vanadium carbonitride, in which nitrogen is the main component together with vanadium, or even pure vanadium nitride. On the other hand, carbon essentially means that it is present simply as dissolved in the quenched and tempered steel matrix.

バナジウムは、焼入および焼戻しした鋼鉄の使用状態において、8〜13体積%の総含有量で上記のMX炭化物を形成するように、鋼鉄中に少なくとも4.8%だが最大6.3%の含有量で炭素および存在する窒素と共に鋼鉄中に存在するべきである。バナジウムは原則としてニオブで置き換えることができるが、それはバナジウムと比較して2倍量のニオブを必要とし、このことは不利な点である。ニオブはまた、より鋭角的なMX炭化物の形状をも引き起こし、それらは純粋なバナジウム炭化物よりも大きくなる。それによって、破砕または小片化が始まる恐れがあり、したがって材料の靭性を低下させ、このことは不利な点である。したがってニオブは、2%、好ましくは最大1%、適切には最大0.1%を超える含有量で存在してはならない。鋼鉄が意図的に添加されたいかなるニオブも含有しないことが最も好ましく、ニオブは鋼鉄の製造においてに含まれる原料から生じる残留元素の形態での不純物含有量を超える含有量で許容されるべきでない。   Vanadium contains at least 4.8% but up to 6.3% in steel to form the above MX carbides with a total content of 8-13% by volume in the use of quenched and tempered steel It should be present in steel with carbon and nitrogen present in quantity. Vanadium can in principle be replaced by niobium, but it requires twice the amount of niobium compared to vanadium, which is a disadvantage. Niobium also causes sharper MX carbide shapes, which are larger than pure vanadium carbide. Thereby, crushing or fragmentation can start, thus reducing the toughness of the material, which is a disadvantage. Niobium should therefore not be present in a content exceeding 2%, preferably a maximum of 1%, suitably a maximum of 0.1%. Most preferably, the steel does not contain any intentionally added niobium, and niobium should not be tolerated at a content exceeding the impurity content in the form of residual elements resulting from the raw materials involved in the production of the steel.

本発明の一態様によれば、一方の(C+N)と他方の(V+Nb/2)の鋼鉄中の含有量は、これらの元素の含有量が図11の座標系における座標A、B、C、D、Aによって画定される領域内にあるように相互に関連してバランスされるべきであり、ここでこれらの点の座標[(C+N),(V+Nb/2)]は、A:[1.38,4.8]、B:,1.78,4.8]、C:[2.32,6.3]、D:[1.92,6.3]である。この範囲内において、非常に有益な特性プロファイルを有する鋼鉄を提供することができる。適合された(adapted)熱処理によって、硬度、耐摩耗性、延性、および機械加工性の適合された組合せを得ることができる。この最も広い組成範囲内において、硬度と耐摩耗性は鋼鉄中の(C+N)および(V+Nb/2)の総量が高くなるほど向上し、一方延性はこれらの元素の総量が低いほど有利であることが一般に当てはまる。   According to one aspect of the present invention, the content of one (C + N) and the other (V + Nb / 2) in the steel is such that the contents of these elements are coordinates A, B, C, in the coordinate system of FIG. Should be balanced with respect to each other so that they lie within the region defined by D, A, where the coordinates [(C + N), (V + Nb / 2)] of these points are A: [1. 38, 4.8], B :, 1.78, 4.8], C: [2.32, 6.3], and D: [1.92, 6.3]. Within this range, steels with very useful property profiles can be provided. With an adapted heat treatment, an adapted combination of hardness, wear resistance, ductility, and machinability can be obtained. Within this broadest composition range, hardness and wear resistance improve as the total amount of (C + N) and (V + Nb / 2) in the steel increases, while ductility may be advantageous as the total amount of these elements decreases. Generally applicable.

より好ましい実施形態によれば、これらの元素の含有量は図11の座標系における座標E、F、G、H、Eによって画定される領域内にあるべきであり、ここでこれらの点の座標[(C+N),(V+Nb/2)]は、E:[1.48,4.8]、F:[1.68,4.8]、G:[2.22,6.3]、H:[2.02,6.3]である。   According to a more preferred embodiment, the content of these elements should be in the region defined by the coordinates E, F, G, H, E in the coordinate system of FIG. 11, where the coordinates of these points are [(C + N), (V + Nb / 2)] is E: [1.48, 4.8], F: [1.68, 4.8], G: [2.22, 6.3], H : [2.02, 6.3].

さらにより好ましい実施形態によれば、一方の(C+N)と他方の(V+Nb/2)の含有量は、これらの元素の含有量が図11の座標系における座標K、L、M、N、Kによって画定される領域内にあるように相互に関連してバランスされるべきであり、ここでこれらの点の座標[(C+N),(V+Nb/2)]は、K:[1.62,5.2]、L:[1.82,5.2]、M:[2.05,5.8]、N:[1.85,5.8]である。   According to an even more preferred embodiment, the content of one (C + N) and the other (V + Nb / 2) is such that the content of these elements is the coordinates K, L, M, N, K in the coordinate system of FIG. Should be balanced with respect to each other so that they lie within the region defined by, where the coordinates [(C + N), (V + Nb / 2)] of these points are K: [1.62,5 .2], L: [1.82, 5.2], M: [2.05, 5.8], and N: [1.85, 5.8].

本発明のさらに別の態様によれば、一方の(C+N)と他方の(V+Nb/2)の含有量は、これらの元素の含有量が0.32≦(C+N)/(V+Nb/2)≦0.35の要件を満たすように相互に関連してバランスされるべきである。   According to still another aspect of the present invention, the content of one (C + N) and the other (V + Nb / 2) is such that the content of these elements is 0.32 ≦ (C + N) / (V + Nb / 2) ≦. Should be balanced with each other to meet the 0.35 requirement.

本発明のさらに別の態様によれば、一方の(C+N)と他方の(V+Nb/2)の含有量は、これらの元素の含有量が図11の座標系における座標A’、B’、C’、D’、A’によって画定される領域内にあるように相互に関連してバランスされるべきであり、ここでこれらの点の座標[(C+N),(V+Nb/2)]は、A’:[1.52,5.2]、B:[1.93,5.2]、C:[2.18,5.9]、D:[1.77,5.9]である。 According to still another aspect of the present invention, the content of one (C + N) and the other (V + Nb / 2) is such that the content of these elements is the coordinates A ′, B ′, C in the coordinate system of FIG. Should be balanced with respect to each other so that they lie within the region defined by ', D', A ', where the coordinates [(C + N), (V + Nb / 2)] of these points are A ': [1.52, 5.2], B ' : [1.93, 5.2], C ' : [2.18, 5.9], D ' : [1.77, 5.9] It is.

炭素もまた、焼入および焼戻しした状態の鋼鉄の母体中の固溶体に、980〜1050Cのオーステナイト化温度TAにおいて0.4〜0.6重量%の含有量で存在することによって、硬度に寄与する。 Carbon also in solid solution in the matrix of the steel hardened and tempered condition, the presence in a content of 0.4 to 0.6 wt% at austenitizing temperature T A of 980~1050C, contribute to the hardness To do.

ケイ素は鋼鉄の製造からの残留元素として、少なくとも0.1%、通常は少なくとも0.2%の含有量で存在する。ケイ素は鋼鉄中の炭素の活性を増大させ、したがって鋼鉄に適当な硬度を与えるのに寄与する。高すぎる含有量は、固溶硬化による脆性の問題をもたらすことがあり、したがってケイ素の鋼鉄中の最大含有量は1.5%、好ましくは最大1.2%、適切には最大0.9%である。鋼鉄にとって有益なSiの含有量は0.2〜0.5Siである。この鋼鉄は0.4%のSiの公称含有量を有する。   Silicon is present as a residual element from the production of steel in a content of at least 0.1%, usually at least 0.2%. Silicon increases the activity of carbon in the steel and thus contributes to giving the steel adequate hardness. A too high content can lead to brittleness problems due to solid solution hardening, so the maximum content in silicon steel is 1.5%, preferably up to 1.2%, suitably up to 0.9% It is. The Si content useful for steel is 0.2 to 0.5 Si. This steel has a nominal content of 0.4% Si.

マンガンは、硫化マンガンを形成することによって鋼鉄中に存在しうる量の硫黄と結合するために、少なくとも0.1%の含有量で鋼鉄に添加される。マンガン、ならびにクロムおよびモリブデン元素もまた、鋼鉄に適当な焼入れ性を与えるのに寄与し、このことは、0.1%のマンガン含有量が、鋼鉄の特性に対していかなる負の効果もなく許容されうることを意味する。高含有量において、マンガンは残留オーステナイトの望ましくない安定化を引き起こす恐れがあり、これは硬度の低下をもたらす。残留オーステナイトはまた鋼鉄の寸法を不安定にすることにもなり、これは主要な欠点である。したがってマンガン含有量は1.2%Mnを超えるべきでなく、鋼鉄にとって有益なマンガン含有量は0.1〜0.9%Mnの範囲である。この鋼鉄は0.4%のMnの公称含有量を有する。   Manganese is added to the steel at a content of at least 0.1% in order to combine with the amount of sulfur that may be present in the steel by forming manganese sulfide. Manganese, as well as elemental chromium and molybdenum, also contribute to imparting adequate hardenability to the steel, which means that a manganese content of 0.1% is acceptable without any negative effect on the properties of the steel. It means that it can be done. At high contents, manganese can cause undesired stabilization of retained austenite, which leads to a decrease in hardness. Residual austenite can also destabilize the steel, which is a major drawback. The manganese content should therefore not exceed 1.2% Mn, and the manganese content useful for steel is in the range of 0.1-0.9% Mn. This steel has a nominal content of 0.4% Mn.

上記のように、クロムは鋼鉄の焼入れ性に寄与し、そのため少なくとも4.0%、好ましくは少なくとも4.5%の含有量で存在するべきである。クロムも炭化物形成元素であり、M73炭化物を形成することにより多くの鋼鉄において鋼鉄の耐摩耗性に寄与するために用いられる。そのような炭化物は、焼入れでの適切なオーステナイト化温度を選択することによって様々な程度に溶解させることができ、このような形でオーステナイト中に溶解させたクロムおよび炭素を、次いで様々な程度に析出させて、焼戻しと関連して鋼鉄に所望の硬度を与えるのに効率的に寄与するであろう非常に小さい二次析出炭化物を形成させることができる。 As mentioned above, chromium contributes to the hardenability of the steel and therefore should be present at a content of at least 4.0%, preferably at least 4.5%. Chromium is also a carbide forming element and is used to contribute to the wear resistance of many steels by forming M 7 X 3 carbides. Such carbides can be dissolved to varying degrees by selecting the appropriate austenitizing temperature for quenching, and chromium and carbon dissolved in such form in austenite, and then to varying degrees. It can be precipitated to form very small secondary precipitated carbides that will effectively contribute to giving the steel the desired hardness in connection with tempering.

本発明による鋼鉄は、他のことの中でも非常に良好な耐摩耗性を示すべきであり、比較的高い硬度に焼入されうるべきである。同種の用途のために販売されている出願人自身の鋼鉄のいくつかを上回る、驚くべき良好な延性が鋼鉄に与えられるのと同時に、このことが達成されうることが今や示されている。クロムの含有量を限定することにより、一次析出MX炭化物の形成に有利となるようにM73炭化物の形成を防ぐかまたは少なくとも最小限にすることが可能となった。そのような有益な炭化物組成を達成するために、クロム含有量はしたがって最大5.5%、さらにより好ましくは最大5.1%に制限されるべきである。鋼鉄にとって有益なクロムの含有量は4.8%である。 The steel according to the invention should exhibit very good wear resistance, among other things, and should be able to be hardened to a relatively high hardness. It has now been shown that this can be achieved at the same time that the steel is given surprisingly good ductility, surpassing some of Applicants' own steels sold for similar applications. By limiting the chromium content, it was possible to prevent or at least minimize the formation of M 7 X 3 carbides in favor of the formation of primary precipitated MX carbides. In order to achieve such a beneficial carbide composition, the chromium content should therefore be limited to a maximum of 5.5%, even more preferably a maximum of 5.1%. The beneficial chromium content for steel is 4.8%.

鋼鉄に添加されるクロムの大部分は、そのように鋼鉄の焼入れ性に寄与するために鋼鉄中に溶解されることになる。本発明の概念によれば、この鋼鉄は多様な寸法において全体にわたって硬化するのに不可欠な焼入れ性を有するべきであり、この鋼鉄が大きい寸法で使用されることになるのであれば、焼入れ性は特に重要な側面である。したがって、モリブデンは鋼鉄中に少なくとも1.5%の含有量で存在するべきである。望ましくないM6C炭化物の析出の危険をおかすことなく、モリブデンの含有量を3.6%Moまで許容することができる。好ましくはこの鋼鉄は1.5〜2.6%の間のMoを含有し、よりさらに好ましくは1.6〜2.0%のMoを含有する。 Most of the chromium added to the steel will be dissolved in the steel so as to contribute to the hardenability of the steel. According to the concept of the present invention, this steel should have the hardenability essential to hardening throughout in various dimensions, and if this steel is to be used in large dimensions, the hardenability is This is a particularly important aspect. Therefore, molybdenum should be present in the steel at a content of at least 1.5%. Molybdenum content up to 3.6% Mo can be tolerated without risking undesirable M 6 C carbide precipitation. Preferably the steel contains between 1.5-2.6% Mo, and even more preferably 1.6-2.0% Mo.

モリブデンはある程度までタングステンで置き換えることができるが、これはモリブデンと比較して2倍のタングステン量を必要とし、このことは不利な点である。それはまた、スクラップ処理(scrap handling)をより困難にする。したがって、タングステンは最大0.5%、好ましくは最大0.3%、適切には最大0.1%を超える含有量で存在するべきでない。鋼鉄が意図的に添加されたいかなるタングステンも含有しないのが最も好ましく、最も好ましい実施形態においてタングステンは、鋼鉄の製造において含まれる原料から生じる残留元素の形態での不純物レベルを超えた含有量で許容されるべきでない。   Molybdenum can be replaced with tungsten to some extent, but this requires twice the amount of tungsten compared to molybdenum, which is a disadvantage. It also makes scrap handling more difficult. Accordingly, tungsten should not be present at a content exceeding 0.5% maximum, preferably 0.3% maximum and suitably 0.1% maximum. It is most preferred that the steel does not contain any intentionally added tungsten, and in the most preferred embodiment tungsten is acceptable at a content exceeding the impurity level in the form of residual elements arising from the raw materials involved in the manufacture of the steel. Should not be done.

硫黄は主に不純物として最大0.03%の含有量で鋼鉄中に存在する。しかし一実施形態によれば、鋼鉄の機械加工性を改善するために、鋼鉄が意図的に添加された硫黄を最大0.3%まで、好ましくは最大0.15%までの含有量で含有することはありえる。   Sulfur is mainly present in the steel as an impurity with a maximum content of 0.03%. However, according to one embodiment, to improve the machinability of the steel, the steel contains intentionally added sulfur with a content of up to 0.3%, preferably up to 0.15%. It is possible.

本発明による鋼鉄の公称組成は、C1.77%、Si0.4%、Mn0.4%、Cr4.8%、Mo2.5%、およびV5.5%であり、残りは本質的に鉄である。   The nominal composition of the steel according to the invention is C 1.77%, Si 0.4%, Mn 0.4%, Cr 4.8%, Mo 2.5%, and V 5.5%, the rest being essentially iron. .

以下の組成は、本発明の範囲内における、この鋼鉄の考えられる変種の例である。C1.9%、Si0.4%、Mn0.4%、Cr4.8%、Mo3.5%、V5.8%であり、残りは本質的に鉄。   The following composition is an example of possible variations of this steel within the scope of the present invention. C1.9%, Si 0.4%, Mn 0.4%, Cr 4.8%, Mo 3.5%, V5.8%, and the rest is essentially iron.

以下の組成はこの鋼鉄の考えられる変種のさらに別の例である。C1.67%、Si0.4%、Mn0.4%、Cr4.8%、Mo2.3%、V5.2%であり、残りは本質的に鉄。   The following composition is yet another example of a possible variant of this steel. C1.67%, Si0.4%, Mn0.4%, Cr4.8%, Mo2.3%, V5.2%, and the rest essentially iron.

以下の組成はこの鋼鉄の考えられる変種のさらに別の例である。C1.80%、Si0.4%、Mn0.4%、Cr4.8%、Mo1.8%、V5.8%であり、残りは本質的に鉄。   The following composition is yet another example of a possible variant of this steel. C1.80%, Si0.4%, Mn0.4%, Cr4.8%, Mo1.8%, V5.8%, the rest being essentially iron.

上記の変種は、炭化物形成物質であるモリブデンおよびバナジウムの含有量を増加させた鋼鉄が、延性の若干の低下を代償にしてより良好な耐摩耗性を得るように、やや異なる特性プロファイルを得るために最適化された。これら2つの元素の含有量を減少させた鋼鉄は、耐摩耗性の若干の低下を代償にして、より高い延性を得るであろう。   The above variant is to obtain a slightly different property profile so that steels with increased contents of the carbide-forming materials molybdenum and vanadium get better wear resistance at the cost of a slight decrease in ductility. Optimized for. Steel with a reduced content of these two elements will obtain higher ductility at the expense of a slight decrease in wear resistance.

鋼鉄の製造において、予定量の炭素、ケイ素、マンガン、クロム、モリブデン、場合によりタングステン、バナジウム、場合によりニオブ、場合により不純物含量を超える硫黄、不可避の含有量の窒素、残りとして鉄と不純物を含有する溶鋼を最初に調製する。窒素ガス噴霧により、この溶融物から粉末を製造する。形成されるバナジウム炭化物および/またはバナジウムとニオブの混合炭化物が成長する時間を持たず1マイクロメートルの小片を超えない厚みを有して極めて薄くなるように、また、液滴が凝固して粉末粒子を形成する前に、急激に凝固する小液滴中の樹状網目中の残留溶融物の領域で析出した炭化物から生じる顕著な不規則形状を得るように、ガス噴霧で形成した液滴を急冷する。鋼鉄が不可避の不純物含量を超える窒素を含有する場合、例えばスウェーデン特許第462,837号に記載されるような粉末の窒化によってこれが達成される。   In the production of steel, it contains a certain amount of carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, optionally tungsten, vanadium, optionally niobium, possibly more sulfur than the impurity content, unavoidable nitrogen, the remainder iron and impurities The molten steel to be prepared is first prepared. Powder is produced from this melt by nitrogen gas spraying. The vanadium carbide formed and / or the mixed carbide of vanadium and niobium does not have time to grow and has a thickness not exceeding one micrometer piece so that it becomes very thin, and the droplets solidify to form powder particles. Prior to forming the droplets, the droplets formed by gas spray are quenched to obtain a noticeable irregular shape resulting from the carbides deposited in the region of residual melt in the dendritic network in the small solidified droplets To do. If the steel contains nitrogen above the inevitable impurity content, this is achieved, for example, by nitriding the powder as described in Swedish patent 462,837.

ふるい分け(粉末を窒化する場合は窒化の前に適切に行われる)の後、粉末をカプセルに充填し、次いでこれを脱気および密閉し、950〜1200℃および90〜150MPaの高温高圧で、通常は約1150℃および100MPaで、粉末が焼固されて完全な緻密体を形成するように、熱間静水圧加圧すなわちHIP処理(それ自体は知られる)を施す。   After sieving (if the powder is nitrided, suitably done before nitriding), the powder is filled into capsules, which are then degassed and sealed, usually at high temperatures and high pressures of 950-1200 ° C. and 90-150 MPa. Is subjected to hot isostatic pressing or HIP treatment (known per se) at about 1150 ° C. and 100 MPa so that the powder is baked to form a complete compact.

HIP処理によって、炭化物は粉末状態で有するよりもいっそう規則的な形状を得ることになる。その大部分の体積部は最大約1.5μmのサイズと丸みを帯びた形状を有する。時折、まだ細長く若干長い(最大約2.5μm)粒子がある。この変形は、粉末中の非常に薄い粒子の分解と合体との組合せによる可能性が最も高い。   The HIP process will give the carbide a more regular shape than it has in the powder state. The majority of the volume has a maximum size of about 1.5 μm and a rounded shape. Occasionally there are still long and slightly long (up to about 2.5 μm) particles. This deformation is most likely due to a combination of the decomposition and coalescence of very thin particles in the powder.

この鋼鉄はHIP処理された状態で用いることができる。しかし通常、この鋼鉄はHIP処理後に鍛造および/または熱間圧延によって熱間加工される。これは1050〜1150℃の間、好ましくは約1100℃の開始温度で行われる。これにより、炭化物のさらなる合体およびとりわけ球状化(spheroidisation)が起こる。鍛造および/または圧延の後、炭化物の少なくとも90体積%が最大2.5μm、好ましくは最大2.0μmのサイズを有する。   This steel can be used in a HIP-treated state. Usually, however, this steel is hot worked by forging and / or hot rolling after the HIP treatment. This is done at an onset temperature between 1050-1150 ° C, preferably about 1100 ° C. This results in further coalescence of the carbides and especially spheroidization. After forging and / or rolling, at least 90% by volume of the carbide has a size of at most 2.5 μm, preferably at most 2.0 μm.

切削工具によって鋼鉄を加工できるように、最初に鋼鉄の軟化焼鈍し(soft anneal)しなければならない。これは950℃未満の温度、好ましくは約900℃で行われる。切削により工具が最終形状にされたら、焼入および焼戻しされる。オーステナイト化において、MX炭化物は焼鈍し時に二次析出するようにある程度溶解される。これらのMX炭化物の他に、鋼鉄は他のいかなる炭化物も含有するべきではない。焼入れは、それによってMX炭化物が不必要に多量に溶解することを防ぐために、相当する耐摩耗性を有する鋼鉄のための従来のオーステナイト化温度よりもはるかに低いオーステナイト化温度、通常980〜1150℃の間、好ましくは1100℃未満から行うことができる。適切なオーステナイト化温度は1000〜1050℃である。これは、鋼鉄を次に市販の大部分の他の工具用鋼鉄と共に熱処理することができるので、工具製造者にとって決定的な利点である。TA980〜1050℃の鋼鉄を焼入した状態において、母体は固溶体中に0.4〜0.6%の炭素を含有するマルテンサイトのみから本質的に成る。 The steel must first be soft annealed so that it can be machined with a cutting tool. This is done at a temperature below 950 ° C, preferably about 900 ° C. Once the tool is finalized by cutting, it is quenched and tempered. In austenitizing, MX carbides are dissolved to some extent so that they are secondary precipitated during annealing. Besides these MX carbides, the steel should not contain any other carbides. Quenching thereby reduces the austenitizing temperature, usually 980-1150 ° C., much lower than the conventional austenitizing temperature for steels with corresponding wear resistance, in order to prevent unnecessarily large amounts of MX carbide from dissolving. In the meantime, it can be carried out preferably from less than 1100 ° C. A suitable austenitizing temperature is 1000 to 1050 ° C. This is a decisive advantage for tool manufacturers because the steel can then be heat treated with most other tool steels available on the market. In the state where T A 980-1050 ° C. steel is quenched, the matrix consists essentially of martensite containing 0.4-0.6% carbon in the solid solution.

次に続く焼戻しは、200〜600℃の間の温度、好ましくは500〜560℃の間の温度で行うことができる。本発明において典型的であり、焼戻しマルテンサイトから成り、その焼戻しマルテンサイト中の8〜13体積%がMX炭化物である微細構造が最終的な結果であり、ここでMは本質的にバナジウムであり、Xは炭素および窒素、好ましくは主に炭素であり、この炭化物のうち少なくとも90体積%が最大2.5μm、好ましくは最大2.0μmの相当直径を有する。この炭化物は大部分が丸い形状または丸みを帯びた形状を有するが、時折長い炭化物が存在しうる。この説明において、相当直径DekvはDekv=2√A/πと定義され、ここでAは調べる断面における炭化物粒子の面積である。典型的には、MX炭化物、MX窒化物、および/または炭窒化物の少なくとも96体積%がDekv<3.0μmを有する。通常炭化物はまた、観察断面において実際の長さが3.0μmを超える炭化物が存在しない程度に球状化されている。硬化および焼戻しの後、鋼鉄は58〜66HRCの硬度を有する。 Subsequent tempering can be carried out at temperatures between 200 and 600 ° C, preferably between 500 and 560 ° C. The final result is a microstructure typical of the present invention, consisting of tempered martensite, 8-13% by volume of the tempered martensite being MX carbide, where M is essentially vanadium. , X is carbon and nitrogen, preferably mainly carbon, of which at least 90% by volume has an equivalent diameter of at most 2.5 μm, preferably at most 2.0 μm. The carbides have mostly round or rounded shapes, but occasionally long carbides can be present. In this description, the equivalent diameter D ekv is defined as D ekv = 2√A / π, where A is the area of the carbide particles in the cross section being examined. Typically, at least 96% by volume of MX carbide, MX nitride, and / or carbonitride has D ekv <3.0 μm. Usually, the carbide is also spheroidized so that there is no carbide with an actual length exceeding 3.0 μm in the observed cross section. After hardening and tempering, the steel has a hardness of 58-66 HRC.

本発明の他の特性および態様は、添付の特許請求の範囲および下記の実施した実験の説明から明らかである。   Other features and aspects of the present invention will be apparent from the appended claims and from the description of experiments performed below.

図面の簡単な説明
下記の実施された実験の説明において、添付の図面が参照されるであろう。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following description of experiments performed, reference will be made to the accompanying drawings.

図1は、焼入および焼戻し後の本発明による鋼鉄の微細構造を示す図である。   FIG. 1 shows the microstructure of the steel according to the invention after quenching and tempering.

図2は、焼入および焼戻し後の市販の比較材料の微細構造を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing the microstructure of a commercially available comparative material after quenching and tempering.

図3は、焼入および焼戻し後のさらなる市販の比較材料の微細構造を示す図である。   FIG. 3 shows the microstructure of a further commercially available comparative material after quenching and tempering.

図4は、オーステナイト化温度の関数として本発明による鋼鉄の硬度を示すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing the hardness of the steel according to the invention as a function of the austenitizing temperature.

図5は、異なるオーステナイト温度において、焼戻し温度の関数として本発明による鋼鉄の硬度を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing the hardness of the steel according to the invention as a function of the tempering temperature at different austenite temperatures.

図6は、高温焼戻しした本発明による鋼鉄ならびにいくつかの比較材料の延性を示すグラフである。   FIG. 6 is a graph showing the ductility of high temperature tempered steel according to the invention and several comparative materials.

図7は、本発明による鋼鉄ならびにいくつかの比較材料の機械加工性を示すグラフである。   FIG. 7 is a graph showing the machinability of steel according to the present invention as well as some comparative materials.

図8は、本発明による鋼鉄ならびに比較材料の機械加工性を示すさらなるグラフである。   FIG. 8 is a further graph showing the machinability of the steel according to the invention and the comparative material.

図9は、本発明による鋼鉄ならびにいくつかの比較材料についての、非ノッチ衝撃エネルギーおよび耐摩耗性の組合せを示す図である。   FIG. 9 shows a combination of non-notch impact energy and wear resistance for steel according to the present invention and several comparative materials.

図10は、本発明による鋼鉄ならびにいくつかの比較材料の摩耗試験における摩耗速度を示す図である。   FIG. 10 shows the wear rate in the wear test of the steel according to the invention and several comparative materials.

図11は、バナジウムおよび存在するニオブの含有量に対する、炭素および存在する窒素の含有量との関係についてのグラフである。   FIG. 11 is a graph of the relationship between the content of carbon and nitrogen present versus the content of vanadium and niobium present.

図12は、切削試験後の上側ナイフおよび下側ナイフにおけるエッジ摩耗についてのグラフである。   FIG. 12 is a graph of edge wear on the upper and lower knives after the cutting test.

図13a、bは、切削試験後の上側ナイフの側面を示す図である。   13a and 13b are views showing the side surface of the upper knife after the cutting test.

図14a、bは、切削試験後の上側ナイフの前面を示す図である。   14a and 14b are views showing the front surface of the upper knife after the cutting test.

図15a、bは、切削試験後の下側ナイフの前面を示す図である。   15a and 15b are views showing the front surface of the lower knife after the cutting test.

実施した実験の説明
調査した鋼鉄の化学組成を表1に示す。この表において、いくつかの鋼鉄について示される硫黄は不純物である。他の不純物は計上されていないが、通常の不純物レベルを超えていない。残りは鉄である。表1において、鋼鉄7は本発明による化学組成を有する。鋼鉄1〜5は参照材料である。
Description of Experiments Performed Table 1 shows the chemical composition of the investigated steels. In this table, sulfur shown for some steels is an impurity. Other impurities are not accounted for but do not exceed normal impurity levels. The rest is iron. In Table 1, steel 7 has a chemical composition according to the present invention. Steels 1-5 are reference materials.

Figure 0005323679
Figure 0005323679

鋼鉄1〜5は市販の鋼鉄であり、このうち鋼鉄番号1を除いて全てが出願人の鋼鉄である。これらの鋼鉄の材料サンプルを注文し、化学組成について分析した。これらの鋼鉄の全ては粉末冶金により製造され、軟化焼鈍しした状態で注文された。鋼鉄番号7から従来の冶金的溶融技術に従って6トンの溶融物を製造した。溶融物ジェットの窒素ガス噴霧により、溶融物から溶融粉末を製造した。形成された小液滴を急冷した。   Steels 1 to 5 are commercially available steels, all of which are applicant's steels except steel number 1. Samples of these steel materials were ordered and analyzed for chemical composition. All of these steels were manufactured by powder metallurgy and ordered with soft annealing. A 6 ton melt was produced from Steel No. 7 according to conventional metallurgical melting techniques. Molten powder was produced from the melt by nitrogen gas spraying of the melt jet. The formed small droplet was quenched.

表1による化学組成を有するそれぞれ2トンのブランク(blank)を鋼鉄7の粉末から製造した。鋼鉄粉末をシート金属のカプセルに入れ、次いで密封、脱気し、約1150℃に加熱し、その後熱間静水圧加圧(HIP)を約1150℃および100MPaの圧力で施した。最初に得られた粉末の炭化物構造はHIP処理中に分解され、同時に炭化物は合体した。鋼鉄がHIP処理された状態では、炭化物は球状化形状に近いより規則的な形状を得た。それらは依然として非常に小さい。90体積%を超える大部分が、最大2.5μm、好ましくは最大約2.0μmの相当直径を有する。   Two ton blanks each having the chemical composition according to Table 1 were produced from steel 7 powder. The steel powder was placed in a sheet metal capsule, then sealed, degassed and heated to about 1150 ° C., followed by hot isostatic pressing (HIP) at about 1150 ° C. and a pressure of 100 MPa. The carbide structure of the initially obtained powder was decomposed during the HIP process, while the carbides were coalesced. In the state where the steel was HIP treated, the carbides obtained a more regular shape close to the spheroidized shape. They are still very small. Most of the over 90% by volume have an equivalent diameter of up to 2.5 μm, preferably up to about 2.0 μm.

その後、ブランクを1100℃の温度で100mmの寸法の丸棒に鍛造した。鋼鉄番号7を900℃で軟化焼鈍しし、その微細構造を調べ、硬度試験を行った。炭化物は依然として相当直径換算で最大約2.0μm大の非常に小さい、本質的に球状化されたMX炭化物の形態で材料中に存在する。軟化焼鈍しの後、続く試験のために試験試料を鋼鉄番号7から採取した。同じタイプの試験試料を、軟化焼鈍しした状態で注文された参照材料1〜5より採取した。   Thereafter, the blank was forged into a round bar having a size of 100 mm at a temperature of 1100 ° C. Steel No. 7 was soft annealed at 900 ° C., its microstructure was examined, and a hardness test was performed. The carbides are still present in the material in the form of very small, essentially spheroidized MX carbides up to about 2.0 μm in terms of equivalent diameter. After soft annealing, test samples were taken from steel number 7 for subsequent testing. Test samples of the same type were taken from reference materials 1-5 ordered in the soft annealed state.

様々な鋼鉄の焼入および焼戻しに関連した熱処理を表2に示す。焼入および焼鈍しした状態での微細構造を、これらの鋼鉄のうちの3種、より具体的には、図1に示される本発明による鋼鉄番号7、ならびに図2および3にそれぞれ示される参照鋼鉄番号4および1について調べた。本発明による鋼鉄(図1)は、焼戻しマルテンサイトから成る母体中に11.7体積%のMX炭化物を含有していた。MX炭化物の他に炭化物は検出できなかった。焼入および焼戻しした状態の本発明による鋼鉄中に、3.0μmを超える相当直径を有する炭化物を時折見つけることができた。   Table 2 shows the heat treatment associated with the quenching and tempering of various steels. The microstructure in the hardened and annealed state is represented by three of these steels, more specifically steel number 7 according to the invention shown in FIG. 1 and the references shown in FIGS. 2 and 3, respectively. Steel numbers 4 and 1 were examined. The steel according to the invention (FIG. 1) contained 11.7% by volume of MX carbide in the matrix consisting of tempered martensite. In addition to MX carbide, no carbide was detected. In the quenched and tempered steel according to the invention, carbides having an equivalent diameter of more than 3.0 μm could occasionally be found.

参照鋼鉄番号4(図2)は、焼入および焼戻しした状態で、総計約14.4体積%の炭化物を含有し、そのうち約9.2体積%がMC炭化物であり、約5.2体積%がM73炭化物であった。図から明らかなように、M73炭化物は比較的大きく、一般にMC炭化物よりも大きい。これは主として延性に対して負の効果を有する。参照鋼鉄番号1(図3)は、焼入および焼戻しした状態で、約15.7体積%のMC炭化物を含有していた。他の炭化物は検出されなかった。高含有量の炭化物は、鋼鉄において比較的良好な耐摩耗性をもたらすが、延性の低下をもたらす。 Reference steel number 4 (FIG. 2), when quenched and tempered, contains a total of about 14.4% by volume of carbides, of which about 9.2% by volume is MC carbides, and about 5.2% by volume. Was M 7 C 3 carbide. As is apparent from the figure, M 7 C 3 carbide is relatively large and generally larger than MC carbide. This mainly has a negative effect on ductility. Reference steel number 1 (FIG. 3) contained about 15.7% by volume MC carbides when quenched and tempered. Other carbides were not detected. A high content of carbide provides relatively good wear resistance in steel, but results in reduced ductility.

表2で定義される熱処理後の硬度も、表2に示す。高温焼戻しに続き、本発明による鋼鉄7は高合金である参照材料番号5に匹敵する硬度を得た。その硬度は調査した参照材料番号2〜4よりも約1HRC単位高かった。   Table 2 also shows the hardness after the heat treatment defined in Table 2. Following high temperature tempering, the steel 7 according to the invention obtained a hardness comparable to the reference material number 5, which is a high alloy. Its hardness was about 1 HRC unit higher than the investigated reference material numbers 2-4.

上記の材料の衝撃強度も調べ、結果を図6に示す。LC2およびCR2の両方向での吸収される衝撃エネルギー(J)を測定し、本発明による鋼鉄番号7において、さらなる開発を意図した材料である参照材料番号4と主に比較して、劇的な改善が測定された。本発明による鋼鉄番号7における最良の値は横方向(CR2)で37Jであり、これは高温焼戻しの後に測定された。これは参照材料番号4と比較して約60%の改善に相当する。   The impact strength of the above materials was also examined, and the results are shown in FIG. Measured impact energy (J) absorbed in both the LC2 and CR2 directions, a dramatic improvement in Steel No. 7 according to the present invention, mainly compared to Reference Material No. 4, a material intended for further development Was measured. The best value for steel number 7 according to the invention is 37 J in the transverse direction (CR2), which was measured after high temperature tempering. This represents an improvement of about 60% compared to reference material number 4.

硬度を考慮に入れる場合でも、本発明による鋼鉄番号7が、同等の硬度を有する参照材料番号5に最も近い、高い硬度と非常に良好な延性との独特の組合せを有することは明らかであり、これは図9に示される。試料棒を切断および研磨し、7×10mmの寸法および55mmの長さを有するノッチのない試料棒を表2の硬度まで硬化させた。   Even when taking hardness into account, it is clear that steel number 7 according to the invention has a unique combination of high hardness and very good ductility, which is closest to reference material number 5 with comparable hardness, This is shown in FIG. The sample bar was cut and polished, and an unnotched sample bar having dimensions of 7 × 10 mm and a length of 55 mm was cured to the hardness of Table 2.

本発明による鋼鉄番号7の硬度も、様々なオーステナイト化温度および焼戻し温度の後に調べた。結果を図4および5のグラフに示す。1030℃の比較的低いオーステナイト化温度においてすでに、鋼鉄番号7は最大の硬度を示し、市販の工具用鋼鉄の大部分はおよそこの温度で熱処理されるので、これは熱処理の観点から非常に有利であると考えなければならない。参照鋼鉄の大部分は、最大の硬度を得るために約1060〜1070℃まで加熱しなければならない。参照鋼鉄番号1については、1100〜1150℃の温度まで最大の硬度が得られなかった。   The hardness of steel number 7 according to the invention was also examined after various austenitizing and tempering temperatures. The results are shown in the graphs of FIGS. Already at a relatively low austenitizing temperature of 1030 ° C., steel number 7 exhibits the greatest hardness, which is very advantageous from the point of view of heat treatment, since most of the commercial tool steel is heat treated at this temperature. You must think that there is. Most of the reference steel must be heated to about 1060-1070 ° C. to obtain maximum hardness. For reference steel number 1, the maximum hardness was not obtained up to a temperature of 1100-1150 ° C.

図5から明らかなように、500〜550℃の間の温度における焼戻しにより、顕著な二次硬化が達成される。この鋼鉄は、約200〜250℃での低温焼戻しの可能性ももたらす。高温焼戻しによって残留オーステナイトを除去できることも、図から明らかである。   As is apparent from FIG. 5, significant secondary curing is achieved by tempering at temperatures between 500 and 550 ° C. This steel also provides the possibility of low temperature tempering at about 200-250 ° C. It is also clear from the figure that residual austenite can be removed by high temperature tempering.

本発明による鋼鉄の耐摩耗性もいくつかの参照材料と比較し、結果を図10に示す。摩耗試験において、φ15mmの寸法と20mmの長さを有する試料棒を使用した。試験は、アブレシブ摩耗剤としてSiO2を用いたピンオンディスク試験として行った。摩耗試験の前に、参照鋼鉄番号2〜5および本発明による鋼鉄番号7を、62.5HRCの硬度まで高温焼戻ししておいた。参照鋼鉄番号1は、1120℃/30分からの焼入れおよび540℃/3×2hでの焼戻しにより得られる、若干高い62.7HRCの硬度を有していた。mg/分での摩耗速度も表2に示す。鋼鉄番号7は、参照鋼鉄番号4と同様の良好な耐摩耗性を有することがわかり、参照鋼鉄番号2および3よりも優れていた。参照鋼鉄番号5は、鋼鉄番号7と比較して若干良い耐摩耗性を有する。参照鋼鉄番号1は全ての鋼鉄の中で最良の耐摩耗性を有していた。 The wear resistance of the steel according to the invention is also compared with some reference materials and the results are shown in FIG. In the abrasion test, a sample rod having a size of φ15 mm and a length of 20 mm was used. The test was conducted as a pin-on-disk test using SiO 2 as an abrasive wear agent. Prior to the abrasion test, reference steel numbers 2-5 and steel number 7 according to the invention were tempered to a hardness of 62.5 HRC. Reference steel number 1 had a slightly higher hardness of 62.7 HRC, obtained by quenching from 1120 ° C./30 minutes and tempering at 540 ° C./3×2 h. The wear rate in mg / min is also shown in Table 2. Steel number 7 was found to have good wear resistance similar to reference steel number 4, and was superior to reference steel numbers 2 and 3. Reference steel number 5 has slightly better wear resistance than steel number 7. Reference steel number 1 had the best wear resistance of all the steels.

2つの異なる実験において、本発明による鋼鉄番号7の機械加工性を参照鋼鉄2〜5と比較し、結果を表2ならびに図7および図8にも示す。図7は軟化焼鈍しした試験試料を超硬合金の刃先で旋盤加工することによる機械加工性を試験したときの結果を示し、図8はコーティングしていないドリルによる材料のドリル試験を示す。これらの試験の結果は、本発明による鋼鉄番号7が非常に良好な機械加工性、すなわち特に参照材料4と比較してほぼ2倍であるV30およびV1000の高い値を有することを示す。   In two different experiments, the machinability of steel No. 7 according to the present invention was compared with reference steels 2-5, and the results are also shown in Table 2 and FIGS. FIG. 7 shows the results of testing the machinability of a soft annealed test sample by lathing with a cemented carbide cutting edge, and FIG. 8 shows the drill test of the material with an uncoated drill. The results of these tests show that steel number 7 according to the invention has very good machinability, i.e. high values of V30 and V1000 which are almost double compared to the reference material 4 in particular.

実用試験において、耐エッジ摩耗性を切削試験により調べた。鋼鉄番号4および鋼鉄番号7から切削ナイフを製造した。これらのナイフをそれぞれ60.5HRCおよび60.0HRCの硬度まで焼入および焼戻しした。切削試験は、15トンの最大切削負荷容量と毎分200カットの切削スピードとを有するESSA偏心プレスにおいて行った。鋼種Docol 1400M、幅50mm、厚さ1mmの高強度鋼鉄ストリップに対して切削を行った。切削のクリアランスは0.05mmであった。   In the practical test, the edge wear resistance was examined by a cutting test. Cutting knives were manufactured from Steel No. 4 and Steel No. 7. These knives were quenched and tempered to a hardness of 60.5 HRC and 60.0 HRC, respectively. The cutting test was conducted on an ESSA eccentric press with a maximum cutting load capacity of 15 tons and a cutting speed of 200 cuts per minute. Cutting was performed on a high-strength steel strip having a steel grade Docol 1400M, a width of 50 mm, and a thickness of 1 mm. The clearance for cutting was 0.05 mm.

上側ナイフおよび下側ナイフのエッジ摩耗を測定し、結果を図12に示す。図12においてグラフは100000カット後および試験終了後のエッジ摩耗を示す。鋼鉄番号5から製造されたナイフに関しては、エッジのチッピングのために150000カット後に試験を停止しなければならなかった。鋼鉄番号7から製造されたナイフは、テスト終了時の315000カット後にチッピングの傾向を何ら示さなかった。鋼鉄番号7が鋼鉄番号5よりはるかに良好な耐エッジ摩耗性を示したことは明らかである。   The edge wear of the upper and lower knives was measured and the results are shown in FIG. In FIG. 12, the graph shows edge wear after 100,000 cuts and after the end of the test. For knives made from steel number 5, the test had to be stopped after 150,000 cuts for edge chipping. The knife made from steel number 7 did not show any chipping tendency after 315,000 cuts at the end of the test. It is clear that Steel No. 7 showed much better edge wear resistance than Steel No. 5.

図13a、bでは、150000カット後の鋼鉄番号5および315000カット後の鋼鉄番号7の上側ナイフの側面、すなわち切削方向に平行な切削工具の面を、試験終了後に示す。鋼鉄番号5が、2倍を超えるカット後の鋼鉄番号7と比較して、150000カット後に著しく大きいアブレシブ摩耗を示すことが図から理解できる。   In FIGS. 13a, b, the side of the upper knife of steel number 5 after the 150,000 cut and steel number 7 after the 315000 cut, ie the surface of the cutting tool parallel to the cutting direction, is shown after the end of the test. It can be seen from the figure that steel number 5 shows significantly greater abrasive wear after 150,000 cuts compared to steel number 7 after more than twice the cut.

図14a、bは、それぞれ150000カットおよび315000カット後の、鋼鉄番号5および鋼鉄番号7の上側ナイフの前面を示し、図15a、bは鋼鉄番号5および鋼鉄番号7の下側ナイフの前面、すなわち鋼板の切削方向に垂直な切削工具の面を示す。鋼鉄番号5から製造された上側および下側ナイフの両方がエッジのチッピングを示し、一方鋼鉄番号7のエッジはチッピングの傾向を示さないことが理解できる。   FIGS. 14a, b show the front of steel number 5 and steel number 7 upper knives after 150,000 and 315000 cuts, respectively, and FIGS. 15a, b show the front of steel number 5 and steel number 7 lower knives, The surface of the cutting tool perpendicular to the cutting direction of the steel sheet is shown. It can be seen that both the upper and lower knives made from steel number 5 show edge chipping, while the steel number 7 edge shows no tendency to chipping.

実用試験は、本発明の鋼鉄が参照鋼鉄番号5よりも良好な靭性および良好な耐摩耗性を有することを示す。特に、チッピングに対する耐性が有利である。   Practical tests show that the steel of the present invention has better toughness and better wear resistance than reference steel number 5. In particular, resistance to chipping is advantageous.

本発明の概念によれば、鋼鉄は良好な焼入れ性を有するべきである。本発明による鋼鉄では、鋼鉄組成の広い範囲内で焼入れ性を変化させることが可能であると分かった。これは、その範囲の下限またはそれに近いモリブデンの含有量を有する本発明による鋼鉄が、その範囲の上限またはそれに近いモリブデンの含有量を有する本発明による鋼鉄と比較して比較的低い焼入れ性を得ることになるが、モリブデン含有量の全範囲において参照材料番号1および4の焼入れ性を超える焼入れ性が得られるといったように、所定の制限内でモリブデンの含有量を変化させることによって可能である。1〜10の間の相対的尺度(1=最も不良な焼入れ性、および10=最も良好な焼入れ性)において、本発明による鋼鉄番号7は10の格付けを得ている。2.3%のモリブデン含有量を有する本発明による鋼鉄の変種は、4の格付けを得るであろう。これらの格付けおよび参照材料の格付けを表2に示す。   According to the inventive concept, the steel should have good hardenability. It has been found that the hardenability of the steel according to the invention can be varied within a wide range of steel compositions. This means that a steel according to the invention with a molybdenum content close to or close to the lower limit of its range obtains a relatively low hardenability compared to a steel according to the invention with a molybdenum content close to or close to its upper limit. In fact, it is possible to change the molybdenum content within a predetermined limit so that a hardenability exceeding the hardenability of the reference material numbers 1 and 4 can be obtained in the entire range of the molybdenum content. On a relative scale between 1 and 10 (1 = poor hardenability and 10 = best hardenability), steel number 7 according to the invention has a rating of 10. A steel variant according to the invention with a molybdenum content of 2.3% will get a rating of 4. These ratings and reference material ratings are shown in Table 2.

Figure 0005323679
Figure 0005323679

公知の理論計算、すなわちThermo Calcでの計算により、平衡状態における母体の固溶体中の炭化物含有量およびモリブデンの量を、鋼鉄番号6と示される本発明の鋼鉄の変種について計算し、鋼鉄番号4および7と比較した。鋼鉄番号6は1.8%C、0.4%Si、0.4%Mn、4.8%Cr、1.8%Mo、および5.8%Vを含有する組成を有し、合金化元素のコストをさらにいっそう減少させることができるように設計されている。結果を下記の表3に示す。   By means of known theoretical calculations, ie Thermo Calc calculations, the carbide content and the amount of molybdenum in the solid solution of the matrix at equilibrium are calculated for a steel variant of the invention designated as steel number 6, steel number 4 and 7 compared. Steel No. 6 has a composition containing 1.8% C, 0.4% Si, 0.4% Mn, 4.8% Cr, 1.8% Mo, and 5.8% V and is alloyed Designed to further reduce elemental costs. The results are shown in Table 3 below.

Figure 0005323679
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鋼鉄番号7と比較して、鋼鉄番号6は母体の固溶体中のモリブデン量がより少なく、これは焼入れ性の低下をもたらす。しかし、焼入れ性は鋼鉄番号4のオーダーであり、φ250mmの丸棒または400×200mmまでの寸法を有する角棒の焼入および焼戻しにおいては十分であり、これは意図される用途分野の工具の寸法を網羅する。母体中のMC炭化物の量がより少ないために、鋼鉄番号6は鋼鉄番号7よりも耐アブレシブ摩耗性が低い代わりに高い延性を有するであろう。鋼鉄番号4と比較して、本発明の鋼鉄番号6および7はより高い延性と良好な耐アブレシブ摩耗性を有するであろう。   Compared to steel number 7, steel number 6 has a lower amount of molybdenum in the solid solution of the matrix, which results in reduced hardenability. However, the hardenability is on the order of steel number 4 and is sufficient for the quenching and tempering of round bars of φ250 mm or square bars with dimensions up to 400 × 200 mm, which is the dimension of the tool for the intended field of application. Is covered. Due to the lower amount of MC carbide in the matrix, Steel No. 6 will have higher ductility at the expense of less abrasive wear than Steel No. 7. Compared to steel number 4, steel numbers 6 and 7 of the present invention will have higher ductility and better abrasive wear resistance.

結論として、本発明による鋼鉄を用いて、高い硬度および非常に良好な耐摩耗性を有する材料が得られ、これはこの鋼鉄を切削および打ち抜き、ネジ切り(例えばネジ切りダイスおよびネジタップ)、冷間押出、粉末の加圧成形、深絞りのための冷間加工用工具、ならびに機械ナイフにおける使用に適したものにすると言える。驚くべき良好な延性、比較的良好な機械加工性をも示す鋼鉄によって、また最も好ましい実施形態において、非常に大きい寸法であっても鋼鉄が全体にわたって良好な結果で焼入されるのを可能にする非常に良好な焼入れ性をも示す鋼鉄によって、実用途に非常に適しており著しく良好な特性プロファイルを有する鋼鉄を提供することができる。本発明の範囲内で、焼入れ性がとても良いというわけではないが他に関しては同等の良好な特性を有する鋼鉄も提供することができ、より薄い寸法の工具が製造されることになっている場合では、これはコストの観点からなお有利である。   In conclusion, with the steel according to the invention, a material with high hardness and very good wear resistance is obtained, which is cut and stamped, threaded (eg threaded dies and thread taps), cold It can be said to be suitable for use in extrusion, powder pressing, cold working tools for deep drawing, and mechanical knives. Steel that also exhibits surprisingly good ductility, relatively good machinability, and in the most preferred embodiment, allows the steel to be quenched with good results throughout, even at very large dimensions Steels that also exhibit very good hardenability can provide steels that are very suitable for practical applications and that have a remarkably good property profile. Within the scope of the present invention, steels that are not very good in hardenability but are otherwise equally good can be provided, and tools with thinner dimensions are to be produced. This is still advantageous from a cost standpoint.

焼入および焼戻し後の本発明による鋼鉄の微細構造を示す図である。2 shows the microstructure of the steel according to the invention after quenching and tempering. FIG. 焼入および焼戻し後の市販の比較材料の微細構造を示す図である。It is a figure which shows the microstructure of the commercially available comparative material after hardening and tempering. 焼入および焼戻し後のさらなる市販の比較材料の微細構造を示す図である。FIG. 4 shows the microstructure of a further commercially available comparative material after quenching and tempering. オーステナイト化温度の関数として本発明による鋼鉄の硬度を示すグラフである。2 is a graph showing the hardness of a steel according to the invention as a function of austenitizing temperature. 異なるオーステナイト温度において、焼戻し温度の関数として本発明による鋼鉄の硬度を示すグラフである。4 is a graph showing the hardness of the steel according to the invention as a function of the tempering temperature at different austenite temperatures. 高温焼戻しした本発明による鋼鉄ならびにいくつかの比較材料の延性を示すグラフである。1 is a graph showing the ductility of a steel according to the invention which has been tempered at high temperature and several comparative materials. 本発明による鋼鉄ならびにいくつかの比較材料の機械加工性を示すグラフである。2 is a graph showing the machinability of steel according to the invention and several comparative materials. 本発明による鋼鉄ならびに比較材料の機械加工性を示すさらなるグラフである。4 is a further graph showing the machinability of the steel according to the invention and the comparative material. 本発明による鋼鉄ならびにいくつかの比較材料についての、非ノッチ衝撃エネルギーおよび耐摩耗性の組合せを示す図である。FIG. 3 shows a combination of non-notch impact energy and wear resistance for steel according to the invention and some comparative materials. 本発明による鋼鉄ならびにいくつかの比較材料の摩耗試験における摩耗速度を示す図である。FIG. 3 shows the wear rate in the wear test of the steel according to the invention and some comparative materials. バナジウムおよび存在するニオブの含有量に対する、炭素および存在する窒素の含有量との関係についてのグラフである。FIG. 3 is a graph of the relationship between the content of carbon and nitrogen present versus the content of vanadium and niobium present. 切削試験後の上側ナイフおよび下側ナイフにおけるエッジ摩耗についてのグラフである。It is a graph about edge wear in an upper knife and a lower knife after a cutting test. a、bは、切削試験後の上側ナイフの側面を示す図である。a and b are side views of the upper knife after the cutting test. a、bは、切削試験後の上側ナイフの前面を示す図である。a and b are diagrams showing the front surface of the upper knife after the cutting test. a、bは、切削試験後の下側ナイフの前面を示す図である。a and b are diagrams showing the front surface of the lower knife after the cutting test.

Claims (24)

質量
(C+N) 1.52〜2.32
N 0.12以下、
Si 0.1〜1.5、
Mn 0.1〜1.5、
Cr 4.0〜5.5、
(Mo+W/2) 1.6〜2.0
W 0.3以下、
(V+Nb/2) 5.2〜6.3
Nb 0.3以下、
0.3以下
ここで一方の(C+N)と他方の(V+Nb/2)の含有量は、これらの元素の含有量が図11の座標系における座標A、B、C、D、Aによって画定される領域内にあるように相互に関連してバランスされ、
ここでこれらの点の座標[(C+N),(V+Nb/2)]が
:[1.52,5.2
:[1.93,5.2
C:[2.32,6.3]
D:[1.92,6.3]
であり、
ならびに、残り鉄および不純物
からなる冷間加工工具用鋼鉄。
Mass% (C + N) 1.52~2.32,
N 0.12 or less,
Si 0.1-1.5,
Mn 0.1-1.5,
Cr 4.0-5.5,
(Mo + W / 2) 1.6-2.0 ,
W 0.3 or less,
(V + Nb / 2) 5.2 to 6.3 ,
Nb 0.3 or less,
S 0.3 or less Here, the content of one (C + N) and the other (V + Nb / 2) is such that the content of these elements is the coordinates A , B , C in the coordinate system of FIG. , D, A are balanced relative to each other so as to be within the region defined by
Here, the coordinates [(C + N), (V + Nb / 2)] of these points are A : [ 1.52, 5.2 ].
B : [ 1.93, 5.2 ]
C: [2.32, 6.3]
D: [1.92, 6.3]
And
As well as, the rest of iron and non-pure product
Steel for cold work tool consisting.
一方の(C+N)と他方の(V+Nb/2)の含有量が、これらの元素の含有量が図11の座標系における座標K、L、G、H、によって画定される領域内にあるように相互に関連してバランスされ、
ここでこれらの点の座標[(C+N),(V+Nb/2)]が
K:[1.62,5.2]
L:[1.82,5.2]
G:[2.22,6.3]
H:[2.02,6.3]
であることを特徴とする、請求項1に記載の鋼鉄。
The content of one (C + N) and the other (V + Nb / 2) is such that the content of these elements is in the region defined by the coordinates K, L , G, H, K in the coordinate system of FIG. Balanced with each other,
Here, the coordinates [(C + N), (V + Nb / 2)] of these points are
K: [1.62, 5.2]
L: [1.82, 5.2]
G: [2.22, 6.3]
H: [2.02, 6.3]
And characterized in that the steel iron according to claim 1.
一方の(C+N)と他方の(V+Nb/2)の含有量が、これらの元素の含有量が図11の座標系における座標K、L、M、N、Kによって画定される領域内にあるように相互に関連してバランスされ、
ここでこれらの点の座標[(C+N),(V+Nb/2)]が
K:[1.62,5.2]
L:[1.82,5.2]
M:[2.05,5.8]
N:[1.85,5.8]
であることを特徴とする、請求項2に記載の鋼鉄。
The content of one (C + N) and the other (V + Nb / 2) is such that the content of these elements is in the region defined by the coordinates K, L, M, N, K in the coordinate system of FIG. Balanced with each other,
Here, the coordinates [(C + N), (V + Nb / 2)] of these points are K: [1.62, 5.2].
L: [1.82, 5.2]
M: [2.05, 5.8]
N: [1.85, 5.8]
And characterized in that the steel iron according to claim 2.
一方の(C+N)と他方の(V+Nb/2)の含有量が、これらの元素の含有量が0.32≦(C+N)/(V+Nb/2)≦0.35の条件を満たすように相互に関連してバランスされることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の鋼鉄。 The contents of one (C + N) and the other (V + Nb / 2) are mutually adjusted so that the contents of these elements satisfy the condition of 0.32 ≦ (C + N) / (V + Nb / 2) ≦ 0.35 Related characterized in that it is balanced, steel iron according to any one of claims 1 to 3. 0.1〜1.2%のSiを含有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の鋼鉄。 Characterized in that it contains 0.1 to 1.2% of S i, steel according to any one of claims 1-4. 0.2〜0.9%のSiを含有することを特徴とする、請求項5に記載の鋼鉄。Steel according to claim 5, characterized in that it contains 0.2-0.9% Si. 0.4%のSiを含有することを特徴とする、請求項5に記載の鋼鉄。   6. Steel according to claim 5, characterized in that it contains 0.4% Si. 0.1〜1.3%のMnを含有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の鋼鉄。 Steel according to any one of claims 1 to 7 , characterized in that it contains 0.1 to 1.3% of Mn . 0.1〜0.9%のMnを含有することを特徴とする、請求項8に記載の鋼鉄。Steel according to claim 8, characterized in that it contains 0.1-0.9% Mn. 0.4%のMnを含有することを特徴とする、請求項に記載の鋼鉄。 9. Steel according to claim 8 , characterized in that it contains 0.4% Mn. 4.5〜5.1%のCrを含有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の鋼鉄。 Steel according to any one of claims 1 to 10 , characterized in that it contains 4.5 to 5.1% Cr. 4.8%のCrを含有することを特徴とする、請求項11に記載の鋼鉄。 12. Steel according to claim 11 , characterized in that it contains 4.8% Cr. 1.8%の(Mo+W/2)を含有することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の鋼鉄。 The steel according to any one of claims 1 to 12 , characterized in that it contains 1.8% (Mo + W / 2). 大0.1%のWを含有することを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の鋼鉄。 Characterized in that it contains a maximum of 0.1% of W, steel according to any one of claims 1 to 13. 大0.1%のNbを含有することを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載の鋼鉄。 Characterized in that it contains a maximum of 0.1% of Nb, steel according to any one of claims 1 to 14. 最大0.15%のSを含有することを特徴とする、請求項1〜15のいずれか一項に記載の鋼鉄。 Steel according to any one of claims 1 to 15 , characterized in that it contains up to 0.15% S. 980〜1050℃の間の温度からの焼入れおよび500〜560℃の温度での2時間焼戻し二回の後に得られる58〜63HRCの範囲の硬度を有することを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一項に記載の鋼鉄。 Characterized by having a 980 to 1,050 quenching from temperatures between ° C., and 500 to 560 Hardness ranging obtained 58~63HRC after tempering twice for 2 hours at a temperature of ° C., according to claim 1 steel according to one wherein one to 16 of. 980〜1020℃の間の温度からの焼入れ、および500〜560℃の温度での2時間の焼戻し二回の後に得られる59〜62HRCの範囲の硬度を有することを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一項に記載の鋼鉄。It has a hardness in the range of 59-62 HRC obtained after quenching from a temperature between 980-1020 ° C and two tempers for 2 hours at a temperature of 500-560 ° C. The steel according to any one of 16 above. 1050℃からの焼入れおよび焼戻し後に、鋼鉄の母体中に均一に分散した8〜13体積%のMX炭化物、MX窒化物および/またはMX炭窒化物を含有する微細構造を有し、ここでMはバナジウムであり、Xは炭素および/または窒素であり、この炭化物、窒化物および/または炭窒化物のうち、少なくとも90体積%が3.0μm未満の相当直径Dekvを有し、M 炭化物、M窒化物および/または炭窒化物を含まないことを特徴とする、請求項1〜18のいずれか一項に記載の鋼鉄。 After quenching and tempering from 1050 ° C., it has a microstructure containing 8-13% by volume of MX carbide, MX nitride and / or MX carbonitride uniformly dispersed in the steel matrix, where M is a vanadium, X is carbon and / or nitrogen, this carbide, of nitrides and / or carbonitrides at least 90 volume% has a considerable diameter D EKV less than 3.0 [mu] m, M 7 C 3 carbides, characterized in that it contains no M 7 C 3 nitrides and / or carbonitrides, steel according to any one of claims 1 to 18. 前記MX炭化物のうち少なくとも90体積%が2.0μmの最大長さを有することを特徴とする、請求項19に記載の鋼鉄。 20. Steel according to claim 19 , characterized in that at least 90% by volume of the MX carbide has a maximum length of 2.0 [mu] m. 請求項1から20のいずれか一項に記載の鋼鉄を含む工具を用いて、低温条件において金属加工材料を切削、剪断、打ち抜きおよび/または成形加工する方法。 21. A method of cutting, shearing, stamping and / or forming metalworking material at low temperature conditions using a tool comprising the steel according to any one of claims 1-20 . 請求項1から20のいずれか一項に記載の鋼鉄を含む工具を用いて、金属粉末を加圧成形する方法。 A method for pressure forming metal powder using the steel-containing tool according to any one of claims 1 to 20 . 以下の製造ステップ
a)金属溶融物から金属粉末を製造するステップと、
b)950〜1200℃の間の温度および90〜150MPaの間の圧力で前記粉末を熱間静水圧加圧して焼固体を形成するステップと、
c)前記焼固体を1050〜1150℃の間の初期温度で熱間加工するステップと、
)900℃で軟化焼鈍しするステップと、
e)980〜1050℃の間の温度から焼入れし、500〜560℃の間の温度で焼戻しして、58〜66HRCの範囲の硬度とするステップと
を含む、鋼鉄の製造方法であって、前記金属粉末が請求項1に記載の組成を有することを特徴とする方法。
The following production steps: a) producing metal powder from a metal melt;
b) hot isostatic pressing the powder at a temperature between 950 and 1200 ° C. and a pressure between 90 and 150 MPa to form a baked solid;
c) hot working the calcined solid at an initial temperature between 1050 and 1150 ° C .;
d ) soft annealing at 900 ° C .;
e) quenching from a temperature between 980-1050 ° C. and tempering at a temperature between 500-560 ° C. to a hardness in the range of 58-66 HRC, comprising the steps of: The method of claim 1, wherein the metal powder has the composition of claim 1.
前記ステップeにおける硬度の範囲が、61〜63HRCである請求項23に記載の方法。The method according to claim 23, wherein the hardness range in step e is 61 to 63HRC.
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