JPH02194144A - 高速度工具鋼 - Google Patents
高速度工具鋼Info
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- JPH02194144A JPH02194144A JP1326789A JP1326789A JPH02194144A JP H02194144 A JPH02194144 A JP H02194144A JP 1326789 A JP1326789 A JP 1326789A JP 1326789 A JP1326789 A JP 1326789A JP H02194144 A JPH02194144 A JP H02194144A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、被研削性、熱間加工性、成形性に優゛れた高
速度工具鋼に関する。
速度工具鋼に関する。
従来の技術
近年被加工部材の高硬度化の傾向が高まって来ており、
高速度工具鋼においては、高硬度被加工部材に対する切
削性能の向上が要求される様になってきた。従来、高速
度工具鋼においては、高Ｖ化が高速度工具鋼の耐摩耗性
や切削耐久性の向上に極めて有効に作用することが知ら
れている。
高速度工具鋼においては、高硬度被加工部材に対する切
削性能の向上が要求される様になってきた。従来、高速
度工具鋼においては、高Ｖ化が高速度工具鋼の耐摩耗性
や切削耐久性の向上に極めて有効に作用することが知ら
れている。
したがって、高硬度被加工部材に対する切削性能の向上
には、■を添加することが行われている。
には、■を添加することが行われている。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、溶製高速度工具鋼において、ＭｏとＷの
含有量が２Ｍｏ＋Ｗ≧１６％で高Ｖ化を行うと、熱間加
工性が著しく悪くなり、製品化が不可能になるという問
題があった。
含有量が２Ｍｏ＋Ｗ≧１６％で高Ｖ化を行うと、熱間加
工性が著しく悪くなり、製品化が不可能になるという問
題があった。
したがって、高Ｖ化を行う場合、熱間加工性を確保する
意味から、２Ｍｏ＋Ｗ＜１６％にしなければならないが
、２Ｍｏ＋Ｗの値が低くなると、巨大ＶＣが多量に晶出
し、被研削性の劣化、及びチッピングによる切削耐久力
の劣化を招くという問題があった。
意味から、２Ｍｏ＋Ｗ＜１６％にしなければならないが
、２Ｍｏ＋Ｗの値が低くなると、巨大ＶＣが多量に晶出
し、被研削性の劣化、及びチッピングによる切削耐久力
の劣化を招くという問題があった。
したがって、従来、溶製高速度工具鋼については、高Ｖ
化をはかることができず、粉末冶金法によって対処して
いるのが現状であった。
化をはかることができず、粉末冶金法によって対処して
いるのが現状であった。
本発明は、従来の技術における上記のような現状に鑑み
てなされたものである。
てなされたものである。
したがって、本発明の目的は、被研削性、熱間加工性、
成形性に優れた高Ｖ含量の溶製高速度工具鋼を提供する
ことにある。
成形性に優れた高Ｖ含量の溶製高速度工具鋼を提供する
ことにある。
課組を解決するための手段
本発明者等は、先に、Ｍ２ＣにＶが多量に固溶し得るの
で、共晶炭化物がＭ２Ｃとなるような溶製鋼において、
低Ｎ化をはかるとＶＣの微細化に有効であることを見出
だしたが、更に検討の結果、共晶炭化物がＭ４Ｃとなる
組成であっても低Ｎ化によりＶＣの微細化が達成できる
ことを見出だし、本発明を完成するに至った。
で、共晶炭化物がＭ２Ｃとなるような溶製鋼において、
低Ｎ化をはかるとＶＣの微細化に有効であることを見出
だしたが、更に検討の結果、共晶炭化物がＭ４Ｃとなる
組成であっても低Ｎ化によりＶＣの微細化が達成できる
ことを見出だし、本発明を完成するに至った。
本発明の第１の高速度工具鋼は、重量％で、Ｃ：０．４
〜３．０％、 Ｓ ｉ ： ０．０１〜２．０％：Ｃｒ
：１〜８％；２Ｍｏ＋Ｗ：４〜１５％： Ｖ ： ２〜
１０％：Ｎ：ｓｏｐｐｍ以下、及び残部が実質的にＦｅ
からなることを特徴とする。
〜３．０％、 Ｓ ｉ ： ０．０１〜２．０％：Ｃｒ
：１〜８％；２Ｍｏ＋Ｗ：４〜１５％： Ｖ ： ２〜
１０％：Ｎ：ｓｏｐｐｍ以下、及び残部が実質的にＦｅ
からなることを特徴とする。
本発明の第２の高速度工具鋼は、重量％で、Ｃ：０．４
〜３．０％：ｓ ｔ ： ０．０１〜２．０％；Ｃｒ：
１〜８％： ２Ｍｏ＋Ｗ：４〜１５％；Ｖ：２〜１０％
；Ｎ：５０〜２０Ｇ＋）ｌ）曙； ＲＥ Ｍ ： ０．
００１〜０．６％、及び残部が実質的にＦｅからなるこ
とを特徴とする。
〜３．０％：ｓ ｔ ： ０．０１〜２．０％；Ｃｒ：
１〜８％： ２Ｍｏ＋Ｗ：４〜１５％；Ｖ：２〜１０％
；Ｎ：５０〜２０Ｇ＋）ｌ）曙； ＲＥ Ｍ ： ０．
００１〜０．６％、及び残部が実質的にＦｅからなるこ
とを特徴とする。
本発明によれば、熱間加工性が損なわれない範囲の２Ｍ
ｏ＋Ｗ＜１６％の場合で、かつ共晶炭化物がＭＭＣとな
る組成であっても、被研削性及び切削耐久力が飛躍的に
向上した高Ｖ高速度工具鋼の製造が可能になる。なお、
第１図は、熱間加工性と２Ｍｏ＋Ｗと■との関係を示す
もので、斜線部分が熱間加工が可能な範囲を意味する。
ｏ＋Ｗ＜１６％の場合で、かつ共晶炭化物がＭＭＣとな
る組成であっても、被研削性及び切削耐久力が飛躍的に
向上した高Ｖ高速度工具鋼の製造が可能になる。なお、
第１図は、熱間加工性と２Ｍｏ＋Ｗと■との関係を示す
もので、斜線部分が熱間加工が可能な範囲を意味する。
次に、本発明の高速度工具鋼の合金組成に関して、その
限定理由について説明する。
限定理由について説明する。
Ｃ：０．４〜３．０％
Ｃは炭化物形成元素と結合して、硬い炭化物を精製し、
また、基地中に固溶して、工具として必要な強度、硬さ
及び耐摩耗性などを確保するのに有効な元素であるので
、少なくとも０．４％含有させる必要がある。しかしな
がら、あまり多すぎると靭性及び加工性が低下するので
、上限は３．０に設定する必要がある。
また、基地中に固溶して、工具として必要な強度、硬さ
及び耐摩耗性などを確保するのに有効な元素であるので
、少なくとも０．４％含有させる必要がある。しかしな
がら、あまり多すぎると靭性及び加工性が低下するので
、上限は３．０に設定する必要がある。
Ｓ ｉ ： ０．０１〜２．０％
Ｓｉは主に脱酸剤として作用し、また、炭化反応を促進
させて炭化物のｆＲｉＭＩｌ化をはかるのに有効な元素
である。また、焼入性を向上させると共に、基地を強化
して降伏点を高め、高温度で表面酸化を防止すると共に
、疲労限を向上させるのに有効な元素である。したがっ
て、その様な効果を得るために０．０１％以上含有させ
る。しかしながら、余り多量に添加すると熱伝導性の低
下と靭性の劣化が生じ、工具寿命の短縮をもたらすので
、上限は２．０％にすることが必要である。
させて炭化物のｆＲｉＭＩｌ化をはかるのに有効な元素
である。また、焼入性を向上させると共に、基地を強化
して降伏点を高め、高温度で表面酸化を防止すると共に
、疲労限を向上させるのに有効な元素である。したがっ
て、その様な効果を得るために０．０１％以上含有させ
る。しかしながら、余り多量に添加すると熱伝導性の低
下と靭性の劣化が生じ、工具寿命の短縮をもたらすので
、上限は２．０％にすることが必要である。
Ｃｒ：１〜８％
Ｃｒは、炭素と結合して複合炭化物を形成し、工具の強
度、特に高温強度を高めると共に、耐摩耗性、耐熱衝撃
性を高めるのに有効であり、また、焼入性を向上させる
と共に、焼戻し軟化抵抗性や耐酸化性の向上にも有効な
元素である。したがって、その様な効果を得るために、
少なくとも１％含有させる必要がある。しかしながら、
余りに多すぎると、靭性や加工性を劣化させるので、上
限は８％は設定する。
度、特に高温強度を高めると共に、耐摩耗性、耐熱衝撃
性を高めるのに有効であり、また、焼入性を向上させる
と共に、焼戻し軟化抵抗性や耐酸化性の向上にも有効な
元素である。したがって、その様な効果を得るために、
少なくとも１％含有させる必要がある。しかしながら、
余りに多すぎると、靭性や加工性を劣化させるので、上
限は８％は設定する。
２Ｍｏ＋Ｗ：４〜１５％
Ｍｏ、Ｗは炭化物を形成し、熱処理硬さを増大して、工
具の耐摩耗性を向上させるのに有効な元素である。した
がって、その様な効果を得るために、少なくとも４％含
有させる必要がある。また、Ｗ当量（・２ Ｍ ｏ ＋
Ｗ ）を増加することによって被研削性の向上に有害
な晶出炭化物量を減少させることができるが、あまり多
くなると高速度工具鋼の靭性が低下し、熱間加工性及び
成形性が悪化するので、上限は１５％に設定する。
具の耐摩耗性を向上させるのに有効な元素である。した
がって、その様な効果を得るために、少なくとも４％含
有させる必要がある。また、Ｗ当量（・２ Ｍ ｏ ＋
Ｗ ）を増加することによって被研削性の向上に有害
な晶出炭化物量を減少させることができるが、あまり多
くなると高速度工具鋼の靭性が低下し、熱間加工性及び
成形性が悪化するので、上限は１５％に設定する。
■＝２〜１０％
■は炭素と反応して炭化物ＶＣを形成し、熱処理硬さを
増大して工具の耐摩耗性を向上させるのに有効な元素で
ある。また、■は特に高硬度被加工部材に対する工具の
切削性能を向上させるのに有効な元素である。したがっ
て、その様な効果を得るためには少なくとも２％含有さ
せる必要があり、そして工具の切削性能をより一層向上
させるためには、６％以上含有させるのが好ましい、し
かしながら、あまりに多すぎると、工具自体の被研削性
が低下するので、上限は１０％に限定する。
増大して工具の耐摩耗性を向上させるのに有効な元素で
ある。また、■は特に高硬度被加工部材に対する工具の
切削性能を向上させるのに有効な元素である。したがっ
て、その様な効果を得るためには少なくとも２％含有さ
せる必要があり、そして工具の切削性能をより一層向上
させるためには、６％以上含有させるのが好ましい、し
かしながら、あまりに多すぎると、工具自体の被研削性
が低下するので、上限は１０％に限定する。
Ｎ ： ５０ｐｐｌ以下又は２００ｐｐｍ以下、ＲＥ
Ｍ ： ０．００１〜０．６％ Ｎは、炭化物、特にＶＣのＲＩＭＩＩ化に関与する元素
であって、Ｎ含有量が低くなるにしたがって、ＶＣが実
際の析出温度よりも低い温度、即ち、適冷の状態で晶出
してくる様になる。そして、適冷の状態が進むにしたが
って、即ち温度差が大きくなればなるほどＶＣは微細化
するようになる。したがって、高速工具鋼の被研削性を
向上させるためには、Ｎ含有量が低い方が望ましい、特
に、■含有量６〜１０％の高Ｖ系工具の被研削性を向上
させる為には、５０ｐｐｍ以下であることが必要である
。
Ｍ ： ０．００１〜０．６％ Ｎは、炭化物、特にＶＣのＲＩＭＩＩ化に関与する元素
であって、Ｎ含有量が低くなるにしたがって、ＶＣが実
際の析出温度よりも低い温度、即ち、適冷の状態で晶出
してくる様になる。そして、適冷の状態が進むにしたが
って、即ち温度差が大きくなればなるほどＶＣは微細化
するようになる。したがって、高速工具鋼の被研削性を
向上させるためには、Ｎ含有量が低い方が望ましい、特
に、■含有量６〜１０％の高Ｖ系工具の被研削性を向上
させる為には、５０ｐｐｍ以下であることが必要である
。
しかしながら、ＲＥＭがｏ、ｏｏｉ〜０．６％の範囲で
存在する場合には、Ｎの含有量は２００ＤＤｒｍまで許
容することができる。
存在する場合には、Ｎの含有量は２００ＤＤｒｍまで許
容することができる。
なお、ＲＥＶの添加量が多すぎると、工具の靭性及び加
工性が劣化するので０．６％以下であることが必要であ
る。
工性が劣化するので０．６％以下であることが必要であ
る。
本発明の高速工具鋼においては、残部のＦｅの一部がＣ
ｏ ： １．０〜２０．０％、Ｎ ｌ ： ０．０１〜
２．０％、Ｍ ｎ ： ０．１〜１．５％、Ｃｕ ：
０．２５〜１．０％、Ｂ：０．００１〜０．００５％の
うちの１種以上で置換されていてもよい。
ｏ ： １．０〜２０．０％、Ｎ ｌ ： ０．０１〜
２．０％、Ｍ ｎ ： ０．１〜１．５％、Ｃｕ ：
０．２５〜１．０％、Ｂ：０．００１〜０．００５％の
うちの１種以上で置換されていてもよい。
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｂ４．ｔ、いずれも基地を強
化して工具鋼の強度、耐衝撃性、耐ヒートチエツク性を
高めるので、これ等の元素を適宜選択して上記の範囲で
添加することができる。なお、Ｍｎは脱酸及び脱硫剤と
して、鋼の清浄度を高めると共に、焼入性の向上に寄与
し、Ｂは鋼の焼入性を高めると共に、鋼中のＮをＩ３Ｎ
の形で固定してＮの悪影響をなくすのに有効であるので
好ましい元素である。
化して工具鋼の強度、耐衝撃性、耐ヒートチエツク性を
高めるので、これ等の元素を適宜選択して上記の範囲で
添加することができる。なお、Ｍｎは脱酸及び脱硫剤と
して、鋼の清浄度を高めると共に、焼入性の向上に寄与
し、Ｂは鋼の焼入性を高めると共に、鋼中のＮをＩ３Ｎ
の形で固定してＮの悪影響をなくすのに有効であるので
好ましい元素である。
また、本発明の高速工具鋼においては、残部のＦｅの一
部がＮ ｂ ： Ｏ，０１〜５．０％、Ｔ ａ ： ０
．０１〜５．０％、Ｚ ｒ ： ２．０％以下、Ｈｆ
： ２．０％以下、Ｔｉ：２．０％以下、Ｓ ｃ ：
０．００１〜２．０％、Ｙ−。
部がＮ ｂ ： Ｏ，０１〜５．０％、Ｔ ａ ： ０
．０１〜５．０％、Ｚ ｒ ： ２．０％以下、Ｈｆ
： ２．０％以下、Ｔｉ：２．０％以下、Ｓ ｃ ：
０．００１〜２．０％、Ｙ−。
２．０％以下のうちの１種以上で置換されていてもよい
。
。
Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｙはいずれも炭
化物を形成して熱処理硬さを増大し、耐牽耗性を向上さ
せるのに有効な元素であるので、これ等の元素を適宜選
んで上記の範囲で添加することができる。
化物を形成して熱処理硬さを増大し、耐牽耗性を向上さ
せるのに有効な元素であるので、これ等の元素を適宜選
んで上記の範囲で添加することができる。
更にまた、本発明の高速工具鋼においては、残部のＦｅ
の一部がＭ ｇ ： ０．００１〜０．５Ｘ、 Ｃａ
： ０゜００２〜０．０１％、Ｐ ｂ ： ０．４％以
下、Ｂ ｉ ： ０．５％以下、Ｔ ｅ ： ０．３％
以下、Ｓｅ：０．３％以下のうちの１種以上で置換され
ていてもよい。
の一部がＭ ｇ ： ０．００１〜０．５Ｘ、 Ｃａ
： ０゜００２〜０．０１％、Ｐ ｂ ： ０．４％以
下、Ｂ ｉ ： ０．５％以下、Ｔ ｅ ： ０．３％
以下、Ｓｅ：０．３％以下のうちの１種以上で置換され
ていてもよい。
Ｍｇ、Ｃａ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｓｅは鋼の被研削性を
改善させるのに有効な元素であるので、これ等の１種以
上を選択して上記の範囲で添加することができる。
改善させるのに有効な元素であるので、これ等の１種以
上を選択して上記の範囲で添加することができる。
更に、本発明の高速工具鋼において、不純物は、ｓ ：
ｏ、ｏｏｓ％以下、ｏ ： ｏ、ｏｏｓ％以下、ＡＩ
＝０．０２％以下、Ｐ ： ０．０２％以下であること
が好ましい。
ｏ、ｏｏｓ％以下、ｏ ： ｏ、ｏｏｓ％以下、ＡＩ
＝０．０２％以下、Ｐ ： ０．０２％以下であること
が好ましい。
鋼中におけるＳ及び０の含有量を低減させることによっ
て地疵の発生を制御し、地疵等級を向上させることがで
きるので、Ｓ及び０は、上記の範囲で規制することが好
ましい。また、ＡＩ及びＰの含有量を低減させることに
よって地疵の発生を制御し、地疵等級を向上させること
ができるようになるので、ＡＩ及びＰは、上記の範囲で
規制することが好ましい。
て地疵の発生を制御し、地疵等級を向上させることがで
きるので、Ｓ及び０は、上記の範囲で規制することが好
ましい。また、ＡＩ及びＰの含有量を低減させることに
よって地疵の発生を制御し、地疵等級を向上させること
ができるようになるので、ＡＩ及びＰは、上記の範囲で
規制することが好ましい。
実施例
真空誘導・脱ガス溶解炉によって、第１表に示す成分を
含有し、残部が鉄よりなる材料を溶製した後、造塊して
インゴットを得な。
含有し、残部が鉄よりなる材料を溶製した後、造塊して
インゴットを得な。
それぞれの溶製鋼について、炭化物の平均粒径、炭化物
量、熱処理硬さ、研削摩耗量及び切削性能の評価を行っ
た。それ等の結果を第２表に示す。
量、熱処理硬さ、研削摩耗量及び切削性能の評価を行っ
た。それ等の結果を第２表に示す。
なお、評価の条件は以下の通りである。
熱処理硬さ：
１２３０℃Ｘ３分ＯＱ、５６０℃×１時間八〇 ３回の
熱処理を行った場合のＨＲＣ。
熱処理を行った場合のＨＲＣ。
研削摩耗量：
研削液：水溶性
研削紙： ＣＣ−２８０Ｃ綽
研削速度：１．８翔／ｓｅｃ
負荷路カニ ３．２ｋｕｆ／ ｄ
研削時間＝５分
切削性能：
長手旋削 ＶＢ＝０．５ ｍｓ
工具： ０−１５−７−７−１０−０−０．５日送り；
０．１０ｍ／ ｒｅＶ 切込＝１．０關 切削速度： ３０１／１ａｉｎ 切削油：なし 被削材：ＳＫ口１１（Ｓ＾） 第２表 発明の効果 本発明の高速度工具鋼は、上記のような構成を有するか
ら、被加工部材に対する切削性能に優れていると共に、
被研削性、熱間加工性、成形性に優れている。したがっ
て、タッグやエンドミル等の切削工具に成形する際の研
削加工工程を効率よく行なうことが可能になり、また、
その他熱間加工、成形加工によって形成される高速度工
具の作製に好適に使用することができる。
０．１０ｍ／ ｒｅＶ 切込＝１．０關 切削速度： ３０１／１ａｉｎ 切削油：なし 被削材：ＳＫ口１１（Ｓ＾） 第２表 発明の効果 本発明の高速度工具鋼は、上記のような構成を有するか
ら、被加工部材に対する切削性能に優れていると共に、
被研削性、熱間加工性、成形性に優れている。したがっ
て、タッグやエンドミル等の切削工具に成形する際の研
削加工工程を効率よく行なうことが可能になり、また、
その他熱間加工、成形加工によって形成される高速度工
具の作製に好適に使用することができる。
第１図は、熱間加工性を説明するグラフである。
Claims (2)
- （１）重量％で、Ｃ：０．４〜３．０％；Ｓｉ：０．０
１〜２．０％；Ｃｒ：１〜８％；２Ｍｏ＋Ｗ：４〜１５
％；Ｖ：２〜１０％；Ｎ：５０ｐｐｍ以下、及び残部が
実質的にＦｅからなることを特徴とする高速度工具鋼。 - （２）重量％で、Ｃ：０．４〜３．０％；Ｓｉ：０．０
１〜２．０％；Ｃｒ：１〜８％；２Ｍｏ＋Ｗ：４〜１５
％；Ｖ：２〜１０％；Ｎ：５０〜２００ｐｐｍ；ＲＥＭ
：０．００１〜０．６％、及び残部が実質的にＦｅから
なることを特徴とする高速度工具鋼。
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