JPH021903B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は成分組成からは、ダイス鋼と高速度工
具鋼との中間的組成でありながら適切な成分バラ
ンスによつて得られる合金に係り、熱処理硬さが
HRC60以上の高硬度を有し、且つ靭性が非常に
優れた耐摩耗性、及び耐衝撃性の良いベニヤレー
スナイフ用合金工具鋼に関するものである。 一般に、木材合板加工業界において、ベニヤ板
に加工される木材の種類は、用途によつて軟質
材、中硬質材、及び硬質材のものが使われてい
る。それ故、ベニヤ板の加工に使用されるベニヤ
レースナイフは加工する木材の種類によつて種々
の工具用綱材が使いわけられている。例えば、軟
質木材用としては、ダイス鋼もしくはダイス鋼の
モデイフアイ鋼を使用し、中硬質木材用としては
マトリツクスハイス、またはセミハイスを使用
し、硬質木材としてはSKH₃、SKH₉、AISIM₇、
M₄₂などの高速度工具鋼が使用されている。従つ
て、ベニヤレースナイフを製造する刃物メーカー
としては出来るだけ適用鋼種を絞り、わずかに熱
処理を変えることによつてどのような木材にも適
用できるベニヤレースナイフ用合金工具鋼の開発
が望まれている。 また、ベニヤレースナイフに要求される特性と
しては、熱処理硬さが高く、靭性、剛性に富み、
刃こぼれが生じなく、切味が良いことであり、熱
処理、鍛接、ロウ付などが容易で、かつ研削性に
も優れていることが要求される。そのためには炭
化物が微細で量的に少なく、基地の強度が大きく
しかも価格がやすく経済的メリツトがあること等
が望まれている。 本発明は、上述した要望に応えるためになされ
たもので、従来鋼と同様な熱処理条件で高速度工
具鋼並の焼入、焼きもどし硬さが得られ、機械的
性質や耐衝撃性の良いベニヤレースナイフ用合金
工具鋼を提供するものである。 本発明によるベニヤレースナイフ用合金工具鋼
の特徴をさらに具体的に説明すれば、 (1) 本発明鋼は、重量比率でＣ＝0.50〜0.70％、
Si＝1.00〜1.70％、Mn＝0.60％以下、Cr＝3.00
〜5.00％、Mo＝1.50〜2.50％、Ｗ＝1.00〜2.00
％、Ｖ＝1.00〜2.00％、Ni＝0.50〜1.50％、Nb
＝0.03〜0.10％、残部Feおよび不純物からなる
耐摩耗性を具備したベニヤレースナイフ用合金
工具鋼であること。 (2) 本発明鋼の焼もどし硬さは、組織を荒らすこ
となくHRC62以上の高硬度が得られ、又硬さ
HRC58で、シヤルピー衝撃値が11Kg．ｍ／cm²
とずばぬけた耐衝撃靭性を有し、赤熱硬さも
600℃でHRC52と非常に高い硬さを維持する耐
熱性の大きい鋼種であること。 (3) 本発明鋼は、適性な成分バランスによつて現
在ベニヤレースナイフ用として使用されている
セミハイスや高速度工具鋼と同等もしくはそれ
以上の特性が得られ、かつ添加元素としての
Ｗ、MoはＷ当量で７％以下におさえることが
出来るので大巾な合金元素の節約がなされ、原
料費の低減が計れること。 などの優れた特性を有している。 以下、本発明によるベニヤレースナイフ用合金
工具鋼の成分限定理由について詳細に説明する。 Ｃは一部地質に入り、マルテンサイト組織を形
成し、基地の硬さと強さを確保し、残りの大部分
は炭化物形成元素であるＷ、Mo、Ｖ、Nb、Cr
などにFeが加わつて複炭化物を形成し、硬さお
よび耐摩耗性を増大せしめ切削耐久力を高める。
しかし、Ｃ量が多くなると基地中のＣも過剰とな
り複炭化物の量も多くなる。従つて、硬さは高く
なるが、靭性が損なわれてくる。さらに鍛造も困
難になり、加熱による結晶粒子の成長も起こり易
く切削耐久力も低下するので、本発明鋼の合金範
囲では0.7％がその限界である。一方、Ｃ量が少
ないと、基地に固溶するＣ量が少なくなるため、
適当な熱処理硬さが得られない。すなわち、本発
明鋼の合金範囲において0.5％より下廻ると
HRC58以上の硬さが得られず、耐摩耗性、ひい
ては切削耐久性を損なう。しかるにベニヤレース
ナイフとして、ベニヤ板用原木の不特定な品質特
性に対して必要とされる強い耐衝撃的切削耐久性
や、原木とナイフ刃先との刃押されに対する強い
剛性と高い靭性を要求されるものに対しては、
Ｗ、Mo、Ｖ、Crなどの含有量とのバランスの上
で、Ｃ量を決定する必要があるため、本発明鋼の
Ｃ量は0.50〜0.70％に限定する。 SiはMnと同様、脱酸剤として、通常の合金工
具鋼においては大体0.10〜0.40％含まれるが、Si
は鋼中ではすべて基地に固溶し、焼もどし軟化抵
抗性を増大し、耐摩耗性の向上に寄与する。ベニ
ヤレースナイフ用合金工具鋼においては刃先の剛
性を高め、強度を増す効果がある。本発明鋼で
は、１％以下では添加効果がほとんど現われるこ
となく、又、1.7％以上では熱間加工性を阻害し、
靭性が劣化するなどの欠点があるため、本発明鋼
はSiを1.00〜1.70％とすることが適切である。 Mnは通常合金工具鋼と同様で0.60％以下に限
定する。 Crは基地にも炭化物中にも存在するが基地に
あつては焼入性を良くし、自硬性を与えるもので
あり、炭化物中にあつては焼もどし硬化および赤
熱硬さを高める。また、Crはオーステナイトに
於けるＷの溶解速度を増し、Ｗが炭化物となるの
を抑制するものであつて、３％以下では添加の効
果はほとんどなく、５％以上になると脆くなるの
で、本発明鋼のCrは3.00〜5.00％とした。 MoはＷと同様にＣおよびFeと化合して硬い複
炭化物を形成し、又、一部は基地に溶解して耐軟
化性を付与し焼もどし硬化および赤熱硬さを高
め、耐摩耗性、ひいては切削性を著しく向上させ
る。しかし熱処理後において、未固溶の炭化物が
多いと耐摩耗性に対しては効果があるが、耐衝撃
靭性は劣化する。そこで、炭化物と諸特性との関
係について研究を重ねた結果、焼入において未固
溶の炭化物を出来るだけ少なくし、焼もどしにお
いて硬さを出すように、炭化物形成元素を調整し
たもののほうが、同一硬さで未固溶炭化物を残し
て耐摩耗性を与えようとしたものと同等な効果が
あるばかりでなく耐靭性においては、優れている
ことを見出した。ここで、Mo1.5％以下では、
HRC60以上の硬さが得られず、2.50％以上では
未固溶炭化物の残留が多くなるわりに耐摩耗性へ
の寄与が少ないため、本発明鋼のMoは1.50〜
2.50％に限定するのが適切である。 ＷはMoと同様、耐摩耗性を向上し、且つ、焼
もどし軟化抵抗を高める効果があるが、本発明鋼
においてはMoとの複合添加において、Ｗ当量を
４〜７％とした。従つて、Moを1.50〜2.50％と
した場合、Ｗが1.00％以下では、わずかな効果し
か見出されず、又、2.00％以上では未固溶炭化物
の残留が多くなり耐衝撃性が抵下するなどの欠点
があるため、本発明鋼においてはＷを1.00〜2.00
％に限定するのが望ましい。 Ｖは大部分は炭化物を形成し、耐摩耗性を著し
く向上させ、又、結晶粒の粗大化を抑制するもの
であつて、このＶはＣとの親和力が最も強く、
Mo、Ｗ系炭化物より、さらに硬く、且つ安定な
Ｖ系炭化物を形成する。又、一部は基地に固溶
し、焼きもどし硬さ、軟化抵抗を高める。しかる
に、Ｖ＝1.00％以下では、耐摩耗性や軟化抵抗へ
の寄与も少なく、又、2.00％以上になると著しく
研削性が損なわれることになるので、本発明鋼の
Ｖの範囲は1.00〜2.00％に限定する。 NiはCoと同じくFe族元素で基地に固溶し炭化
物はつくらず、主として基地の靭性向上に寄与
し、刃先の欠け防止の効果が大きい。含有量1.50
％までは焼きもどし硬さに影響しないが、それ以
上では硬度が低下する。0.5％以下では靭性への
効果が現れないので、本発明鋼のNiは0.50〜1.50
％とした。 NbはＶと同様、耐摩耗性を向上させ、結晶粒
の粗大化を防止する効果があり、Ｖに代えて用い
ることも可能であるが、実験では0.03％の添加量
でもその効果が確認されており、且つ、経済的見
地から本発明鋼のNbは0.03〜0.10％に限定する。 本発明によるベニヤレースナイフ用合金工具鋼
に要求される特性を以下の如く定めて、開発研究
を実施した。 HRC60以上の焼入、焼きもどし硬さが得ら
れること。 優れた耐衝撃靭性と耐摩耗性を具備するこ
と。 1150℃の焼入でも組織が荒れず基地の強度が
充分出ること。 研削性が良好なこと。 経済性があること。 第１表は本発明によるベニヤレースナイフ用合
金工具鋼と実験に使用した比較鋼（従来一般に使
用されている工具鋼）の化学成分を示したもので
ある。 又、第２表は本発明による合金工具鋼と比較鋼
の熱処理条件とその時の機械的性質を示した。

【表】

【表】 上記第２表に記載した熱処理条件は、焼入温度
は、溶融組織現出温度もしくは結晶粒が急激に粗
大化する温度より20℃低目の温度であり、焼もど
し温度は、最高の焼もどし硬さの得られる温度よ
り20℃高目の温度である。 又、抗折力の測定はφ10×110mmの抗折試験片
を作成し、支点間距離80mm、ポンチ先端5Rの１
点荷重でアムスラー万能試験機を用いて求めた。
シヤルピー衝撃値はφ10×55mmの試験片で10R、
深さ２mmのノツチを入れ、ハンマー振り上げ角
90゜で衝撃試験を行なつた。一方、ベニヤレース
ナイフの刃曲り量、刃欠け荷重の測定は第１図に
示す如く実施するとともに、ナイフ刃の焼入はロ
ウ付を想定し、1150℃で雰囲気焼入し、焼もどし
は550℃で行なつた。図中の１はナイフ本体、２
はナイフ付刃合金工具鋼、３は超硬圧子を示し、
矢印は静的または衝撃荷重の加圧方向を示す、な
お加圧角度は15゜の場合を示す。 また、第２図には、本発明鋼の連続焼もどし硬
さ曲線を示したもので、焼入、焼もどし硬さは、
ベニヤレースナイフの必要硬さでもあり、且つ開
発目標としたHRC60以上の硬さを充分満足する
鋼種であるといえる。 さらに、第３図には打撃角度12゜の場合の衝撃
刃曲り量、第４図には押し角度15゜の場合の静荷
重による刃欠け荷重について本発明鋼と比較鋼と
を比較して示したものであり、第３図に示すよう
に衝撃荷重による刃曲り量は、打撃数１、２、５
回後のいずれかの場合でも本発明鋼は比較鋼より
少ない。 第４図の静荷重による刃欠け荷重については、
第１図に示す装置では図中３の超硬圧子を用い本
発明鋼を刃先２に用いたベニヤレースナイフ１を
押し付けるが、ベニヤレースナイフは10箇宛用意
し、超硬圧子３で最初10Kg又は20Kgの荷重からス
タートし、１回目は前記荷重、２回目は若干荷重
を大きくして、その時刃先が欠損（刃欠けする）
したら累積度数２のところに位置して欠けた荷重
をプロツトする。このように押す回数の少ない順
に並べていく。一番右10回のものは結局10回押し
て、縦軸の荷重で刃欠けしたことを意味する。装
置の関係で150Kg以上は負荷できないためＡは150
Kgで中止しており、この時の累積度数は６であ
る。 結極ベニヤレースナイフ６個で中止しているの
で、Ａのカーブから推定すると、本発明鋼は160
Kgの試験荷重でも刃欠けの生じない場合がある。
すなわち、上述した測定結果からも明らかなよう
に、本発明鋼の刃曲り量、刃欠け発生荷重は比較
鋼よりも良好であるといえる。このことは刃部強
度を要求される本発明のベニヤレースナイフ用合
金工具鋼の優位性を示すものである。又、第２表
より本発明鋼の抗折力、衝撃値は比較鋼より明ら
かに高い数値を示し、耐靭性においては優れた性
能を有している。 次に、本発明のベニヤレースナイフ用合金工具
鋼を用いてラワンの原木を切削した場合の一実施
例を示す。 切削条件 原 木：ラワン 丸太径：700〜900φmm 使用ナイフ寸法（ベニヤレースナイフ）：2300^L×
200^W×16^tmm（第５ｂ図） 切削単板厚み：2.8mm（単板を積層して接着しベ
ニヤ板となる） 丸太回転数 ：120r.p.m 切削時間 ：２時間 刃先角（θ）：28.5゜（第７図） 刃物供試材質及び供試数……本発明鋼はＡ、比
較鋼は従来鋼のＣ及びＥで、Ａ、Ｃ、Ｅ共各３
本。 前記条件で切削した結果を第３表に示す。

【表】 第３表においてＡ、Ｃ、Ｅ共Ｎ＝３の平均値を
示す。即ち、第５ｂ図に示すように刃欠けは刃先
に複数個発生するが、“刃欠け巾×深さ”は３本
に発生した各刃欠けにおけるW₁×t₁（第５ａ図）
の合計を３で割つた数、“発生数”は３本分の刃
欠けの発生数合計を３で割つた数である。 また、“曲り深さの合計”は第６ｂ図に示すよ
うに３本分に発生した各刃先の曲りの深さt₂を発
生数の分だけ合計したものを３で割つた数、“発
生数”は３本分の刃先の曲りの発生数合計を３で
割つた数である。 刃先の巾（摩耗刃先巾）は刃先の摩耗状態を示
し、第７図に鎖線で刃先が摩耗した状態を示す
が、この摩耗した刃先の巾D3本分の合計を３で
割つた数である。従つてこの数値は小さい程摩耗
が少ないことになる。 次に、本発明のベニヤレースナイフ用合金工具
鋼を用いてラワンの原木を切削した場合の他の実
施例を示す。 切削条件 原 木：ラワン 丸太径：600〜800φmm 使用ナイフ寸法：2760^L×200^W×16^tmm 切削単板厚み ：2.4mm 丸太回転数 ：150r.p.m 切削時間 ：1.8時間 刃先角（θ）：27゜ 刃物供試材質及び供試数……本発明鋼はＡ、比
較鋼は従来鋼のＣ及びＦで、Ａ、Ｃ、Ｆ共各３
本。 前記条件で切削した結果を第４表に示す。

【表】 第４表における「刃欠け」、「曲り」、「刃先の
巾」等の欄の説明は第３表の場合と同じである。 本発明鋼は以上の実施例に示す通り、刃欠けの
発生数が極めて少なく、“刃欠け巾×深さ”も小
さく良好である。 また、“曲り深さの合計”や発生数も少なく、
刃先の摩耗も小さいのでベニヤレースナイフ用合
金工具鋼として従来鋼より一段と優れている。 以上詳細に説明したように、本発明鋼における
優れた特徴は、添加する合金元素の適切な限定を
有する複合効果によつて得られるものであり、優
れた耐衝撃靭性と耐摩耗性を具備したきわめて高
い特性を示すベニヤレースナイフ用合金工具鋼
で、ベニヤレースナイフ用として刃先の欠損、曲
りが少なく耐摩耗性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はベニヤレースナイフの刃先打撃試験の
説明図、第２図は本発明鋼の連続焼もどし硬さ曲
線のグラフ、第３図は本発明鋼と比較鋼との衝撃
刃曲り量の比較図、第４図は静荷重による刃欠け
荷重の比較図、第５ａ図、第５ｂ図は刃欠けの説
明図、第６ａ図、第６ｂ図は刃先の曲りの説明
図、第７図はベニヤレースナイフの斜視図であ
る。 １……ベニヤレースナイフ、２……ナイフ付刃
合金工具鋼、３……超硬圧子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 重量比率においてＣ＝0.50〜0.70％、Si＝
   1.00〜1.70％、Mn＝0.60％以下、Cr＝3.00〜5.00
   ％、Mo＝1.50〜2.50％、Ｗ＝1.00〜2.00％、Ｖ＝
   1.00〜2.00％、Ni＝0.50〜1.50％、Nb＝0.03〜
   0.10％、残部Feおよび不純物からなるベニヤレー
   スナイフ用合金工具鋼。