JPH03229837A - 熱間加工工具用Ti基合金とその製造方法 - Google Patents
熱間加工工具用Ti基合金とその製造方法Info
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- JPH03229837A JPH03229837A JP2281090A JP2281090A JPH03229837A JP H03229837 A JPH03229837 A JP H03229837A JP 2281090 A JP2281090 A JP 2281090A JP 2281090 A JP2281090 A JP 2281090A JP H03229837 A JPH03229837 A JP H03229837A
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Landscapes
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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)
この発明は、金属材料の熱間加工の際に使用する工具用
の合金、特に、ステンレス鋼等の鉄鋼材料、Ni基耐熱
合金などの熱間加工に用いて、被加工材との焼付、凝着
等に対する優れた抵抗性と高い靭性を有する工具用Ti
基合金とその製造方法に関する。
の合金、特に、ステンレス鋼等の鉄鋼材料、Ni基耐熱
合金などの熱間加工に用いて、被加工材との焼付、凝着
等に対する優れた抵抗性と高い靭性を有する工具用Ti
基合金とその製造方法に関する。
(従来の技術)
金属材料の熱間加工用工具としては、例えば、熱間圧延
用ロール、熱間押出用ダイス、鍛造用金型、更に継目無
鋼管製造用工具(ピアサプラグ、ガイトンニー、エロン
ゲータ−プラグ)などが代表的なものであり、被加工材
の種類や加工条件などに応して種々の材質の工具が用い
られている。
用ロール、熱間押出用ダイス、鍛造用金型、更に継目無
鋼管製造用工具(ピアサプラグ、ガイトンニー、エロン
ゲータ−プラグ)などが代表的なものであり、被加工材
の種類や加工条件などに応して種々の材質の工具が用い
られている。
金属材料を高温域で加工する場合、被加工材と工具の間
では高い面圧が加わりながら相対すべりを生ずるため、
焼付が発生する場合がある。この焼付により工具寿命は
短くなり、工具の補修、交換に伴う製造コストの上昇の
みならず被加工材(加工製品)に致命的な表面欠陥を生
しさせる場合がある。
では高い面圧が加わりながら相対すべりを生ずるため、
焼付が発生する場合がある。この焼付により工具寿命は
短くなり、工具の補修、交換に伴う製造コストの上昇の
みならず被加工材(加工製品)に致命的な表面欠陥を生
しさせる場合がある。
近年、高い耐食性や高温強度を有する材料の需要が増し
てきていることから、合金成分を多量に含むステンレス
鋼やNi基耐熱耐食合金のような加工の難しい金属材料
の使用が多くなってきた。このような材料の継目無管や
板材の大量生産化が望まれているものの、これらの材質
は高温変形抵抗が高いため、熱間加工の際には、従来の
炭素鋼の加工の際より著しく高い面圧が加わる。そのた
め、従来の炭素鋼程度の変形抵抗レベルの材料の加工で
は問題とならなかった焼付、凝着等の問題が重要視され
てきた。
てきていることから、合金成分を多量に含むステンレス
鋼やNi基耐熱耐食合金のような加工の難しい金属材料
の使用が多くなってきた。このような材料の継目無管や
板材の大量生産化が望まれているものの、これらの材質
は高温変形抵抗が高いため、熱間加工の際には、従来の
炭素鋼の加工の際より著しく高い面圧が加わる。そのた
め、従来の炭素鋼程度の変形抵抗レベルの材料の加工で
は問題とならなかった焼付、凝着等の問題が重要視され
てきた。
そこでこの焼付等に対して優れた抵抗性を有する工具お
よび工具用合金の開発が試みられ、下記のような幾つか
の提案がある。
よび工具用合金の開発が試みられ、下記のような幾つか
の提案がある。
例えば、継目無鋼管の製造設備であるピアサのプラグで
は、表面に酸化スケールを付着した3Cr]Ni鋼等の
低合金鋼製のプラグが知られている(特開昭60−86
262号公報)。このプラグは、炭素鋼の継目無管製造
には有用であるが、ステンレス鋼の製管時には酸化スケ
ールが取れてプラグ表面で焼付、溶損等が発生し、また
変形も伴い著しく寿命が低下する。そのため、最近では
Co基合金粉末とFe基合金粉末にWC粒子を混合して
焼結したプラグが提案されている(特開昭63−204
30号公報)。
は、表面に酸化スケールを付着した3Cr]Ni鋼等の
低合金鋼製のプラグが知られている(特開昭60−86
262号公報)。このプラグは、炭素鋼の継目無管製造
には有用であるが、ステンレス鋼の製管時には酸化スケ
ールが取れてプラグ表面で焼付、溶損等が発生し、また
変形も伴い著しく寿命が低下する。そのため、最近では
Co基合金粉末とFe基合金粉末にWC粒子を混合して
焼結したプラグが提案されている(特開昭63−204
30号公報)。
また、ガイドシューとしても、高Cr−高Ni −Fe
の炭化物析出合金(特公昭62−6630号公報)や、
Co基、N1基の基地にCr5Czを分散させたサーメ
ットを溶射したもの(特開昭63−18044号公報)
が提案されている。
の炭化物析出合金(特公昭62−6630号公報)や、
Co基、N1基の基地にCr5Czを分散させたサーメ
ットを溶射したもの(特開昭63−18044号公報)
が提案されている。
熱間圧延用ロールとしても、高Cr鋳鉄等のFe基炭化
物分散合金が使われるようになっている。
物分散合金が使われるようになっている。
上8己のように、これまでステンレス鋼の継目無管や板
材の製造に用いる熱間加工工具の材質としては、Ni基
、Co基、Fe基、Cr基の炭化物分散合金や酸化物分
散合金が検討されてきた。更にまた、近年、Ni基、C
o基、Fe基、Cr基以外の工具材料としてMo4合金
(TZM)がピアサ−プラグや恒温鍛造金型の材料とし
て注目されつつある(特開昭62207503号公報、
「製鉄研究」第330号(198B) 、 59)。
材の製造に用いる熱間加工工具の材質としては、Ni基
、Co基、Fe基、Cr基の炭化物分散合金や酸化物分
散合金が検討されてきた。更にまた、近年、Ni基、C
o基、Fe基、Cr基以外の工具材料としてMo4合金
(TZM)がピアサ−プラグや恒温鍛造金型の材料とし
て注目されつつある(特開昭62207503号公報、
「製鉄研究」第330号(198B) 、 59)。
(発明が解決しようとする課題)
N1基、Co基、Fe基、Cr基の炭化物分散型合金の
工具用合金や酸化物分散型合金の工具用合金は、ステン
レス鋼やNi基耐熱合金の熱間加工用工具用合金として
はまだ焼付に対して充分な抵抗性を有しているとは言え
ない。また、Mo基合金製の工具は、ステンレス鋼やN
i基耐熱合金との焼付に対して優れた抵抗性を有してい
るものの、靭性が低く、このような工具用合金は400
°C位に予熱して使用しなければ割損が生ずるという問
題がある。
工具用合金や酸化物分散型合金の工具用合金は、ステン
レス鋼やNi基耐熱合金の熱間加工用工具用合金として
はまだ焼付に対して充分な抵抗性を有しているとは言え
ない。また、Mo基合金製の工具は、ステンレス鋼やN
i基耐熱合金との焼付に対して優れた抵抗性を有してい
るものの、靭性が低く、このような工具用合金は400
°C位に予熱して使用しなければ割損が生ずるという問
題がある。
本発明の目的は、従来の工具用合金であるNi基、Co
基、Fe基、Cr基の炭化物分散合金や酸化物分散合金
よりもさらにステンレス鋼やNi基耐熱合金との焼付に
対する抵抗性に優れ、かつ予熱せずとも割損しないよう
な高い靭性を有し、優れた耐久性を有する熱間工具用合
金とその製造方法を提供することにある。
基、Fe基、Cr基の炭化物分散合金や酸化物分散合金
よりもさらにステンレス鋼やNi基耐熱合金との焼付に
対する抵抗性に優れ、かつ予熱せずとも割損しないよう
な高い靭性を有し、優れた耐久性を有する熱間工具用合
金とその製造方法を提供することにある。
(課題を解決するための手段)
本発明者は、種々の材料間の摩擦熱の発生について検討
を重ね、例えば、継目無管製造の際の穿孔時のガイドシ
ューと被加工材との焼付きを、摩擦圧接試験の摩擦熱で
評価できることを見出し、この評価方法により下記の事
実を確認した。即ち、(a) 材料間(工具と被加工
材)で相互固溶が小さい場合、言い換えれば、両材料を
構成する元素が金属間化合物を生成する関係にある場合
に摩擦熱の発生が小さい。
を重ね、例えば、継目無管製造の際の穿孔時のガイドシ
ューと被加工材との焼付きを、摩擦圧接試験の摩擦熱で
評価できることを見出し、この評価方法により下記の事
実を確認した。即ち、(a) 材料間(工具と被加工
材)で相互固溶が小さい場合、言い換えれば、両材料を
構成する元素が金属間化合物を生成する関係にある場合
に摩擦熱の発生が小さい。
(b) また被加工材と上記の関係(金属間化合物を
生成する関係)にある元素を主とするマトリクス中に炭
化チタンが晶出または析出分散した材質は、これらの粒
子の潤滑効果と接触面積の低減効果により、さらに摩擦
熱の発生が小さい。
生成する関係)にある元素を主とするマトリクス中に炭
化チタンが晶出または析出分散した材質は、これらの粒
子の潤滑効果と接触面積の低減効果により、さらに摩擦
熱の発生が小さい。
上記の知見を基に、本発明者は熱間加工用工具合金とし
て、Ti基合金を選んだ。Ti基合金は、前記Mo基合
金に比べ、靭性が蟲かに高いという大きな利点がある。
て、Ti基合金を選んだ。Ti基合金は、前記Mo基合
金に比べ、靭性が蟲かに高いという大きな利点がある。
本発明は、下記の(1)と(2)の熱間加工工具用Ti
基合金ならびに(3)、(4)および(5)の製造方法
をその要旨とする。
基合金ならびに(3)、(4)および(5)の製造方法
をその要旨とする。
なお、本明細書において%は特に断らない限り重量%を
意味する。
意味する。
(1)少なくともMo、■およびWの1種以上を含み、
Mo(χ)−1−0,8V(χ)+1.5(X)Wが8
〜60%、ただし、Wの含有量の上限は35%、である
ことを特徴とする熱間加工工具用Ti基合金。
Mo(χ)−1−0,8V(χ)+1.5(X)Wが8
〜60%、ただし、Wの含有量の上限は35%、である
ことを特徴とする熱間加工工具用Ti基合金。
(2)更に、2.0%までのCを含み、TiCを主体と
する炭化物粒子が分散していることを特徴とする上記(
1)の熱間加工工具用Ti基合金。
する炭化物粒子が分散していることを特徴とする上記(
1)の熱間加工工具用Ti基合金。
(3) W[としてW2Cまたは/およびWCを使用
し、溶解法によって製造することを特徴とする上記(1
)または(2)の熱間加工工具用T1基合金の製造方法
。
し、溶解法によって製造することを特徴とする上記(1
)または(2)の熱間加工工具用T1基合金の製造方法
。
(41W ’tf9としてW粉末を用い粉末焼結法によ
り製造することを特徴とする前記(1)または(2)の
熱間加工工具用Ti基合金の製造方法。
り製造することを特徴とする前記(1)または(2)の
熱間加工工具用Ti基合金の製造方法。
(5)炭素を含むるつぼを使用して溶解することを特徴
とする上記(1)または(2)の熱間加工工具用T基合
金の製造方法。
とする上記(1)または(2)の熱間加工工具用T基合
金の製造方法。
本発明の(1)のTi基合金は、Mo、■およびWの少
なくとも1種を必須の成分とし、その含有量が8(χ)
≦ Mo(χ)+0.8V(χ)+1.5(χ)W≦6
0(χ)・・・■の式を満たすことを特徴とする。
なくとも1種を必須の成分とし、その含有量が8(χ)
≦ Mo(χ)+0.8V(χ)+1.5(χ)W≦6
0(χ)・・・■の式を満たすことを特徴とする。
上記のMo、■、Wの外にTi合金に通常含有されるA
P、Sn、 Zr等のα相形成元素、Fe、 Cr、
Mn等のβ相形成元素を含有していてもよく、また0、
N、Si等の不純物元素は通常のレベルで含まれていて
も熱間工具用合金としての性能には大きな悪影響は与え
ない。
P、Sn、 Zr等のα相形成元素、Fe、 Cr、
Mn等のβ相形成元素を含有していてもよく、また0、
N、Si等の不純物元素は通常のレベルで含まれていて
も熱間工具用合金としての性能には大きな悪影響は与え
ない。
前記0式から明らかなように、実質上Wが含まれない場
合は、Mo(χ)+0.8V(χ)が8〜60%でなけ
ればならない。
合は、Mo(χ)+0.8V(χ)が8〜60%でなけ
ればならない。
Moと■が実質的に含有されていない場合は、Wの含−
11量は■弐から5.33〜40.00%となるが、後
述する理由で、W含有量の上限は35%までとしなけれ
ばならない。
11量は■弐から5.33〜40.00%となるが、後
述する理由で、W含有量の上限は35%までとしなけれ
ばならない。
(2)の合金は、上記(1)の組成を基本とし、さらに
2.0%までのCを含み、TiCを主体とする炭化物が
晶出または/および析出して分散していることを特徴と
する。この場合、Cは0.4%以上含有されていること
が望ましい。
2.0%までのCを含み、TiCを主体とする炭化物が
晶出または/および析出して分散していることを特徴と
する。この場合、Cは0.4%以上含有されていること
が望ましい。
本発明合金の製造方法としては、これに限定されるわけ
ではないが、前記の(3)、(4)および(5)の方法
が推奨される。即ち、溶解法で製造する場合は、W源と
して一2Cまたは/およびWCを使用して溶製するのが
よい。また、粉末焼結法による場合は、wlとしてW粉
末を用いのが望ましい。
ではないが、前記の(3)、(4)および(5)の方法
が推奨される。即ち、溶解法で製造する場合は、W源と
して一2Cまたは/およびWCを使用して溶製するのが
よい。また、粉末焼結法による場合は、wlとしてW粉
末を用いのが望ましい。
以下、本発明合金とその製造方法について更に詳しく説
明する。
明する。
(作用)
本発明において熱間加工工具用合金としてTi基合金を
選んだのは、Fe基合金またはN1基合金の熱間加工に
おいて、そのFeまたはN1とTiとが金属間化合物生
成関係にあるからである。先に述べたように、工具を構
成する元素と被加工材を構成する元素とが、金属間化合
物を生成する関係にある場合、摩擦熱の発生が小さく、
焼付が発生し難い。
選んだのは、Fe基合金またはN1基合金の熱間加工に
おいて、そのFeまたはN1とTiとが金属間化合物生
成関係にあるからである。先に述べたように、工具を構
成する元素と被加工材を構成する元素とが、金属間化合
物を生成する関係にある場合、摩擦熱の発生が小さく、
焼付が発生し難い。
必須の合金元素としてMo、■、Wを選んだ理由は、こ
れらの元素は熱間加工用工具が曝される1000″C以
上の高温でのTi合金の強度を上げるのに有効であり、
これらの元素が少ないと熱間工具用合金としての高温強
度が不足し、例えばピアサプラグにおいては、先端部に
へたり (変形)が生じ、例えばガイドシューにおいて
は摩耗が激しくなり、ともに熱間工具としての寿命が著
しく短くなる。
れらの元素は熱間加工用工具が曝される1000″C以
上の高温でのTi合金の強度を上げるのに有効であり、
これらの元素が少ないと熱間工具用合金としての高温強
度が不足し、例えばピアサプラグにおいては、先端部に
へたり (変形)が生じ、例えばガイドシューにおいて
は摩耗が激しくなり、ともに熱間工具としての寿命が著
しく短くなる。
高温強度を向上させる各重量%当たりの効果はWが最も
大きく、次いでMo、続いて■であり、その影響度はM
o(り +0.8V (χ)+1.5(χ)Wで表され
る。
大きく、次いでMo、続いて■であり、その影響度はM
o(り +0.8V (χ)+1.5(χ)Wで表され
る。
本発明において、Mo(り+0.8V[り+1.5(X
)Wの下限を8%としたのは、使用中に加わる面圧が比
較的低いガイドシューなどでは、8%未満でも焼付は発
生しないものの摩耗が激しくなるためである。
)Wの下限を8%としたのは、使用中に加わる面圧が比
較的低いガイドシューなどでは、8%未満でも焼付は発
生しないものの摩耗が激しくなるためである。
一方、上限を60%としたのは、これを超えると工具の
焼付、摩耗には問題がないが、早期にクランクが発生し
寿命が短くなるからである。またピアサプラグにおいて
は、穿孔後のピアサプラグのへたり(変形)を防止する
という点から、Mo(χ)十0.8V(χ)+1.5(
χ)Wを30%以上とするのが望ましい。
焼付、摩耗には問題がないが、早期にクランクが発生し
寿命が短くなるからである。またピアサプラグにおいて
は、穿孔後のピアサプラグのへたり(変形)を防止する
という点から、Mo(χ)十0.8V(χ)+1.5(
χ)Wを30%以上とするのが望ましい。
Mo、■を添加しない場合は、前記の0式の下限を満足
するWの含有量は5.33%である。それより低いwl
では高温強度が不足する。しかし、Wの含有量が35%
を超えると脆弱な析出相が出るために、例えばガイトン
ニーとして使用した場合には靭性不足で割損することが
多くなる。従って、Wの場合は、含有量の上限を35%
とするのがよい。
するWの含有量は5.33%である。それより低いwl
では高温強度が不足する。しかし、Wの含有量が35%
を超えると脆弱な析出相が出るために、例えばガイトン
ニーとして使用した場合には靭性不足で割損することが
多くなる。従って、Wの場合は、含有量の上限を35%
とするのがよい。
なお、その他の許容できる添加成分としては、AI、S
n、 Zr、 Fe、 Cr、 Mnがあり、それぞれ
の許容範囲は、AI:20%以下、Sn : 10%以
下、Zr:10%以下、Fe : 10%以下、Cr
: 15%以下、Mn : 15%以下である。
n、 Zr、 Fe、 Cr、 Mnがあり、それぞれ
の許容範囲は、AI:20%以下、Sn : 10%以
下、Zr:10%以下、Fe : 10%以下、Cr
: 15%以下、Mn : 15%以下である。
Ti基合金においてはCの固溶量は小さく、Cが0.4
%以上入るとTiCが晶出または析出する。また、Zr
を含む場合もZrCが晶出または析出する。
%以上入るとTiCが晶出または析出する。また、Zr
を含む場合もZrCが晶出または析出する。
前記の組成を持つ本発明のTi基合金のマトリックスに
TiCが晶出、析出するとさらに焼付きにくくなり、例
えばガイドシューとして使用した場合には、その寿命が
一層長くなる。Cの含有量が高くなるにつれ耐焼付性は
向上するが、2.0%を超えると、例えばガイドシュー
等として使用した場合にクラックが発生することがあり
、被加工材の外面にきすがつく。したがってCの含有量
は2.0%までにとどめるのがよい。なお、前記のよう
に、この種のTi基合金のCの固溶限はおよそ0.4%
であるから、TiCの積極的な晶出、析出を図る場合は
、0.4%以上のCを含有させるのがよい。
TiCが晶出、析出するとさらに焼付きにくくなり、例
えばガイドシューとして使用した場合には、その寿命が
一層長くなる。Cの含有量が高くなるにつれ耐焼付性は
向上するが、2.0%を超えると、例えばガイドシュー
等として使用した場合にクラックが発生することがあり
、被加工材の外面にきすがつく。したがってCの含有量
は2.0%までにとどめるのがよい。なお、前記のよう
に、この種のTi基合金のCの固溶限はおよそ0.4%
であるから、TiCの積極的な晶出、析出を図る場合は
、0.4%以上のCを含有させるのがよい。
ZrCの存在もまた耐摩耗性の改善に寄与する。
次に本発明合金の製造方法について述べる。
本発明の合金は、Ti合金についての周知の溶解法、す
なわち水冷銅鋳型を用いる消耗電極式真空溶解法、非消
耗電極式真空溶解法、プラズマ溶解法等による多重溶解
により製造することができる。
なわち水冷銅鋳型を用いる消耗電極式真空溶解法、非消
耗電極式真空溶解法、プラズマ溶解法等による多重溶解
により製造することができる。
合金成分であるWは特に高融点金属であるため、w6と
して金属Wを用いれば、例えば5%以上のWを含む合金
を前記の溶解法にで製造する場合は、へ重溶解以上の多
重溶解を必要とする。しかしWaとしてW2CまたはW
Cを使用する場合は、四重溶解以下で均質とすることが
できる。これは金属Wの融点が3382°Cと金属中で
最高であるのに対して、W2CとWCの融点はそれぞれ
2850°Cおよび2700°Cであるため溶けやすく
、溶は残りや偏析が少ないことによる。
して金属Wを用いれば、例えば5%以上のWを含む合金
を前記の溶解法にで製造する場合は、へ重溶解以上の多
重溶解を必要とする。しかしWaとしてW2CまたはW
Cを使用する場合は、四重溶解以下で均質とすることが
できる。これは金属Wの融点が3382°Cと金属中で
最高であるのに対して、W2CとWCの融点はそれぞれ
2850°Cおよび2700°Cであるため溶けやすく
、溶は残りや偏析が少ないことによる。
Moや■を含む合金を溶解する場合、l/!−Mo母合
金やへ〇−V母合金を用いればMoや■の溶は残りや偏
析を抑制することができる。
金やへ〇−V母合金を用いればMoや■の溶は残りや偏
析を抑制することができる。
なおWaとして金属粉末Wを用いる場合、粉末焼結法に
よっても製造することができる。この方法によれば溶解
コストを大幅に低下させることができる。
よっても製造することができる。この方法によれば溶解
コストを大幅に低下させることができる。
なお、粉末冶金法によって本発明合金を製造する場合は
、原料粉末としては、T1粉、T基合金粉、Mo粉、■
粉、W粉などを適宜配合して、プレス成形し、およそ1
200〜1600°Cで焼結する。CIP後の焼結やH
i pの技術を用いて焼結材を製造することもできる。
、原料粉末としては、T1粉、T基合金粉、Mo粉、■
粉、W粉などを適宜配合して、プレス成形し、およそ1
200〜1600°Cで焼結する。CIP後の焼結やH
i pの技術を用いて焼結材を製造することもできる。
さらに炭素を含有する合金を溶解する場合、前記の熔解
法において炭素を含むるつぼ、例えば黒鉛るつぼや炭素
るつぼ、を用いることができる。
法において炭素を含むるつぼ、例えば黒鉛るつぼや炭素
るつぼ、を用いることができる。
一般のTi基合金の溶製では、炭素による汚染を避ける
ため、水冷銅鋳型を使用するのであるが、本発明合金は
炭素を添加する場合があるため、炭素を含むるつぼの使
用も可能である。即ち、本発明合金は、溶解法として極
めて特殊な水冷鋳型を用いる消耗電極式真空溶解炉、非
消耗電極式真空溶解炉、プラズマ溶解炉などを必須とせ
ず、周知の高周波真空溶解炉でも製造できるのである。
ため、水冷銅鋳型を使用するのであるが、本発明合金は
炭素を添加する場合があるため、炭素を含むるつぼの使
用も可能である。即ち、本発明合金は、溶解法として極
めて特殊な水冷鋳型を用いる消耗電極式真空溶解炉、非
消耗電極式真空溶解炉、プラズマ溶解炉などを必須とせ
ず、周知の高周波真空溶解炉でも製造できるのである。
そのため使用しうる溶解炉の種類が多岐にわたり、設、
備コストや溶解コストを大幅に低下させることができる
。
備コストや溶解コストを大幅に低下させることができる
。
第1図は、摩擦圧接試験機によって、本発明の熱間工具
用合金と、従来の工具用合金との摩擦熱による温度上昇
傾向を調べた結果を示すグラフである。
用合金と、従来の工具用合金との摩擦熱による温度上昇
傾向を調べた結果を示すグラフである。
本発明の工具用合金は、Ti−3Aj2−8V−6Cr
4Mo−4Zrの組成のもの(第1表のNo、29 )
、従来の工具用合金は、36Cr −33N i −2
5Fe合金である。
4Mo−4Zrの組成のもの(第1表のNo、29 )
、従来の工具用合金は、36Cr −33N i −2
5Fe合金である。
圧接前温度は常温、圧接時の回転数240Orpm、回
転時間4秒、回転停止後の押付時間1秒、試験片寸法φ
20X 4240 (mm) 、相手材はオーステナイ
トステンレス1li(SO5304)のφ20 X 1
2120(mm)の棒である。温度上昇は圧接界面部の
温度を放射温置針を用いて測定した。
転時間4秒、回転停止後の押付時間1秒、試験片寸法φ
20X 4240 (mm) 、相手材はオーステナイ
トステンレス1li(SO5304)のφ20 X 1
2120(mm)の棒である。温度上昇は圧接界面部の
温度を放射温置針を用いて測定した。
第1図に示すように、本発明の工具用合金は、従来のC
r−Ni−Fe合金より明らかに摩擦熱による温度上昇
が小さく、摩擦熱による焼付が起こりにくいことがわか
る。
r−Ni−Fe合金より明らかに摩擦熱による温度上昇
が小さく、摩擦熱による焼付が起こりにくいことがわか
る。
(実施例1]
消耗電極式真空溶解法、黒鉛るつぼを用いた高周波真空
熔解法および粉末焼結法により、第1表に示すNo、
1〜40の本発明合金とNo、41〜61の比較合金を
製造した。また、真空高周波溶解によりNo、62の従
来のCr−Ni−Fe合金を溶製した。いずれも、t
70Xw 300 XL 700 (mm)の塊を各2
個ずつ1!備した。第1表の製法欄の(a)は消耗電極
式真空溶解法、([))は粉末焼結法、(C)は黒鉛る
つぼを用いた高周波真空溶解法によって製造したことを
示す。
熔解法および粉末焼結法により、第1表に示すNo、
1〜40の本発明合金とNo、41〜61の比較合金を
製造した。また、真空高周波溶解によりNo、62の従
来のCr−Ni−Fe合金を溶製した。いずれも、t
70Xw 300 XL 700 (mm)の塊を各2
個ずつ1!備した。第1表の製法欄の(a)は消耗電極
式真空溶解法、([))は粉末焼結法、(C)は黒鉛る
つぼを用いた高周波真空溶解法によって製造したことを
示す。
ここで、Wを含む低Cの本発明合金のうちNo、 7〜
9.13〜21.24.26〜28と比較合金のうちN
045.46.49〜60はW粉末と他の合金元素の粉
末を混合した後、冷間静水圧プレス(CIP)を行い、
1250°Cにおいて真空炉内で焼結を行って製造した
。また、Wを含む高Cの本発明合金(No、34.36
〜38)は、W2Cを使用し、黒鉛るつぼを用いた高周
波真空溶解法によって製造したものである。
9.13〜21.24.26〜28と比較合金のうちN
045.46.49〜60はW粉末と他の合金元素の粉
末を混合した後、冷間静水圧プレス(CIP)を行い、
1250°Cにおいて真空炉内で焼結を行って製造した
。また、Wを含む高Cの本発明合金(No、34.36
〜38)は、W2Cを使用し、黒鉛るつぼを用いた高周
波真空溶解法によって製造したものである。
一方、Mo、■を含む合金については、これらの量が多
い場合にはAl−Moの母合金、Al−Vの母合金と、
微調整のための粉末Mo、粒状■を用い、Mo、■量が
少ないものについては粉末Mo、粒状■を用い他の溶解
原料と混合した後冷間プレスで成形し、その成形体を2
3個つなぎ合わせて電子ビム溶接し、消耗式電極を作製
して真空アーク溶解を2回繰り返して行い、本発明合金
(No、1〜6.10〜12.22.23.25.29
〜33.35.39.40)を準備した。ここで用いた
母合金は、An−Mo、AffiVとも重量比で+5:
85の組成のものである。
い場合にはAl−Moの母合金、Al−Vの母合金と、
微調整のための粉末Mo、粒状■を用い、Mo、■量が
少ないものについては粉末Mo、粒状■を用い他の溶解
原料と混合した後冷間プレスで成形し、その成形体を2
3個つなぎ合わせて電子ビム溶接し、消耗式電極を作製
して真空アーク溶解を2回繰り返して行い、本発明合金
(No、1〜6.10〜12.22.23.25.29
〜33.35.39.40)を準備した。ここで用いた
母合金は、An−Mo、AffiVとも重量比で+5:
85の組成のものである。
No、41〜61の比較合金は、本発明で規定する組成
範囲から外れる合金である。
範囲から外れる合金である。
なお溶解法で製造する場合、Wが5%以下の合金は二重
溶解、Wが5%を超える合金は四重溶解とした。W#は
LCである。
溶解、Wが5%を超える合金は四重溶解とした。W#は
LCである。
これらの塊より、マンネスマン製管の穿孔機用のガイド
シューを削り出しにより作製し、オーステナイトステン
レスlii! (SUS304)を穿孔する場合のガイ
ドシューとして使用し、その寿命(製管材の外面きずが
著しくなり、使用できなくなるまでの穿孔回数)を調査
した。
シューを削り出しにより作製し、オーステナイトステン
レスlii! (SUS304)を穿孔する場合のガイ
ドシューとして使用し、その寿命(製管材の外面きずが
著しくなり、使用できなくなるまでの穿孔回数)を調査
した。
穿孔工程のビレットの加熱温度は、1200°C、ビレ
ット長さφ183 X 422000 (mm)、穿孔
比3.0であり、穿孔本数の最大は200本とした。各
ガイドシューの試験でのN数は2である。
ット長さφ183 X 422000 (mm)、穿孔
比3.0であり、穿孔本数の最大は200本とした。各
ガイドシューの試験でのN数は2である。
第1表に示すごとく、本発明の合金から作製したNα1
〜40のガイトンニーは、焼付が発生することなく2個
とも寿命は著しく長い。これに対して、従来の合金(N
o、62 )のガイドシューでは、2個とも早期に焼付
が生し、著しく寿命が短い。
〜40のガイトンニーは、焼付が発生することなく2個
とも寿命は著しく長い。これに対して、従来の合金(N
o、62 )のガイドシューでは、2個とも早期に焼付
が生し、著しく寿命が短い。
また、Mo(χ)+0.8V(χ)+1.5W(χ)が
8%に満たない比較合金(No、41.43.45.4
7.49.52.55)では、摩耗により、一方、Mo
(χ)+0.8V (X) +1.5W(χ)が60%
を超える比較合金(No、42.44.48.50.5
3.56.58.59.60)と、Wの高すぎる比較合
金(No、46.51.54.57)およびCの高すぎ
る比較合金(Nα61)ではクラックが発生して寿命が
短い。
8%に満たない比較合金(No、41.43.45.4
7.49.52.55)では、摩耗により、一方、Mo
(χ)+0.8V (X) +1.5W(χ)が60%
を超える比較合金(No、42.44.48.50.5
3.56.58.59.60)と、Wの高すぎる比較合
金(No、46.51.54.57)およびCの高すぎ
る比較合金(Nα61)ではクラックが発生して寿命が
短い。
実施例として示したのは、熱間加工でも最も苛酷な摩擦
をうける部類に属する継目無管製造の穿孔用ガイドシュ
ーの使用例である。ここで上記のように41れた性能を
示すということは、本発明の合金が熱間圧延や鍛造用の
工具用材料としても掻めて好適であることを実証するも
のである。
をうける部類に属する継目無管製造の穿孔用ガイドシュ
ーの使用例である。ここで上記のように41れた性能を
示すということは、本発明の合金が熱間圧延や鍛造用の
工具用材料としても掻めて好適であることを実証するも
のである。
(以下、余白)
〔実施例2〕
真空アーク溶解法により第2表に示す組成を有する本発
明合金を製造した。Nα63〜66は本発明のW源とし
てu20あるいはWCを用いて製造したもの、No、6
7.68は粉末Wをwlとして用い製造したものである
。
明合金を製造した。Nα63〜66は本発明のW源とし
てu20あるいはWCを用いて製造したもの、No、6
7.68は粉末Wをwlとして用い製造したものである
。
これらの合金の製造に当たっては、実施例1の真空アー
ク溶解したものと同しく、上記のW源、スポンジTiお
よび他のAl1.Sn等の溶解原料を混合した後、φ2
00 X h 100 (IIlm)の寸法に冷間ブレ
スで成形し、この成形体を23個つなぎ合わせて電子ビ
ーム溶接し、消耗式電極を作製して真空アーク溶解を実
施した。熔解後インゴットの中央部を切断し、硝酸と弗
酸の混酸でエツチングを行い、Wの溶は残り、偏析の有
無を10倍の倍率の顕微鏡でチエツクした。溶は残り、
偏析が検出された場合には、切断したところを電子ビー
ム溶接でつなぎ電極とした後、再度真空アーク溶解を行
い、同様に溶は残り、偏析のチエツクを行った。このよ
うにして溶は残り、偏析が検出できないところまで均質
化した時の熔解回数を調査した。
ク溶解したものと同しく、上記のW源、スポンジTiお
よび他のAl1.Sn等の溶解原料を混合した後、φ2
00 X h 100 (IIlm)の寸法に冷間ブレ
スで成形し、この成形体を23個つなぎ合わせて電子ビ
ーム溶接し、消耗式電極を作製して真空アーク溶解を実
施した。熔解後インゴットの中央部を切断し、硝酸と弗
酸の混酸でエツチングを行い、Wの溶は残り、偏析の有
無を10倍の倍率の顕微鏡でチエツクした。溶は残り、
偏析が検出された場合には、切断したところを電子ビー
ム溶接でつなぎ電極とした後、再度真空アーク溶解を行
い、同様に溶は残り、偏析のチエツクを行った。このよ
うにして溶は残り、偏析が検出できないところまで均質
化した時の熔解回数を調査した。
第2表に示すごと<、W、CまたはWCを用いて溶製し
た場合(Nα63〜66)は、均質化に至るまでの溶解
回数がW粉末を用いた場合(Nα67.68)に比べ著
しく少なくなることがわかる。このようにWを含む本発
明合金を溶解法によって製造する場合には、wBとして
一2Cまたは/およびWCを使用すれば、少ない溶解回
数で製造することが可能となり、電力費をはじめとする
コストを下げ、また短い工程で済ませることができる。
た場合(Nα63〜66)は、均質化に至るまでの溶解
回数がW粉末を用いた場合(Nα67.68)に比べ著
しく少なくなることがわかる。このようにWを含む本発
明合金を溶解法によって製造する場合には、wBとして
一2Cまたは/およびWCを使用すれば、少ない溶解回
数で製造することが可能となり、電力費をはじめとする
コストを下げ、また短い工程で済ませることができる。
(発明の効果)
本発明の熱間工具合金はステンレス鋼やNi基合金など
の被加工材に対して、摩擦熱の発生が小さく、工具とし
て使用しても焼付に対しての抵抗性が高い。従って、工
具自体の寿命が長くなり、かつ製品に疵などを発生させ
ることも少なくなる。
の被加工材に対して、摩擦熱の発生が小さく、工具とし
て使用しても焼付に対しての抵抗性が高い。従って、工
具自体の寿命が長くなり、かつ製品に疵などを発生させ
ることも少なくなる。
また、予熱せずとも割れずに使用できるため、特に高い
変形抵抗を有するステンレス鋼のような高合金網やN1
基耐熱合金などを加工する熱間加工工具用合金として広
く利用できる。
変形抵抗を有するステンレス鋼のような高合金網やN1
基耐熱合金などを加工する熱間加工工具用合金として広
く利用できる。
第1図は、本発明の工具用合金および従来の工具用合金
と、オーステナイトステンレス鋼との摩擦圧接の際の温
度上昇を測定した結果を示すグラフである。
と、オーステナイトステンレス鋼との摩擦圧接の際の温
度上昇を測定した結果を示すグラフである。
Claims (5)
- (1)少なくともMo、VおよびWの1種以上を含み、
重量%で、Mo(%)+0.8V(%)+1.5(%)
Wが8〜60%、ただし、Wの含有量の上限は35%、
であることを特徴とする熱間加工工具用Ti基合金。 - (2)更に、2.0重量%までのCを含み、TiCを主
体とする炭化物粒子が分散していることを特徴とする請
求項(1)の熱間加工工具用Ti基合金。 - (3)W源としてW_2Cまたは/およびWCを使用し
、溶解法によって製造することを特徴とする請求項(1
)または(2)の熱間加工工具用Ti基合金の製造方法
。 - (4)W源としてW粉末を用い粉末焼結法により製造す
ることを特徴とする請求項(1)または(2)の熱間加
工工具用Ti基合金の製造方法。 - (5)炭素を含むるつぼを使用して溶解することを特徴
とする請求項(1)または(2)の熱間加工工具用Ti
合金の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2281090A JPH03229837A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 熱間加工工具用Ti基合金とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2281090A JPH03229837A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 熱間加工工具用Ti基合金とその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03229837A true JPH03229837A (ja) | 1991-10-11 |
Family
ID=12093048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2281090A Pending JPH03229837A (ja) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | 熱間加工工具用Ti基合金とその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03229837A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999005332A1 (en) * | 1997-07-25 | 1999-02-04 | Dynamet Technology, Inc. | Titanium materials containing tungsten |
JP3375083B2 (ja) * | 1999-06-11 | 2003-02-10 | 株式会社豊田中央研究所 | チタン合金およびその製造方法 |
WO2006073428A2 (en) * | 2004-04-19 | 2006-07-13 | Dynamet Technology, Inc. | Titanium tungsten alloys produced by additions of tungsten nanopowder |
JP2020536175A (ja) * | 2017-10-06 | 2020-12-10 | モナッシュ ユニバーシティ | 改良された熱処理可能なチタン合金 |
JP2021525152A (ja) * | 2018-05-28 | 2021-09-24 | ライフ バスキュラー デバイシズ バイオテック,エス.エル. | ベータ相チタンとタングステンの合金 |
-
1990
- 1990-02-01 JP JP2281090A patent/JPH03229837A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999005332A1 (en) * | 1997-07-25 | 1999-02-04 | Dynamet Technology, Inc. | Titanium materials containing tungsten |
JP3375083B2 (ja) * | 1999-06-11 | 2003-02-10 | 株式会社豊田中央研究所 | チタン合金およびその製造方法 |
US6607693B1 (en) | 1999-06-11 | 2003-08-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Titanium alloy and method for producing the same |
WO2006073428A2 (en) * | 2004-04-19 | 2006-07-13 | Dynamet Technology, Inc. | Titanium tungsten alloys produced by additions of tungsten nanopowder |
WO2006073428A3 (en) * | 2004-04-19 | 2006-10-05 | Dynamet Technology Inc | Titanium tungsten alloys produced by additions of tungsten nanopowder |
JP2020536175A (ja) * | 2017-10-06 | 2020-12-10 | モナッシュ ユニバーシティ | 改良された熱処理可能なチタン合金 |
JP2021525152A (ja) * | 2018-05-28 | 2021-09-24 | ライフ バスキュラー デバイシズ バイオテック,エス.エル. | ベータ相チタンとタングステンの合金 |
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