JPH03274203A - スプレーフォーミングによる線材の製造方法 - Google Patents
スプレーフォーミングによる線材の製造方法Info
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Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Wire Processing (AREA)
- Powder Metallurgy (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、スプレーフォーミングによって得た粉末工具
鋼から線材を製造する方法に関する。
鋼から線材を製造する方法に関する。
（従来の技術）
排ガス対策と省エネルギーの両立する方向で、エンジン
の開発は高性能化、低燃費、メンテナンスフリー、ロン
グライフが主流となっており、これらのニーズに合わせ
るために、ピストンリング材も高合金化が進められてい
る。しかし従来行なわれてきた溶製法では、造塊の凝固
過程で晶出する共晶炭化物がその後の塑性加工中に十分
微細化できず、製品の母材中に巨大炭化物あるいはスト
リンガ−状の炭化物を形成して５クロ偏析となり、ピス
トンリングの機械的特性を著しく損なっていた。
の開発は高性能化、低燃費、メンテナンスフリー、ロン
グライフが主流となっており、これらのニーズに合わせ
るために、ピストンリング材も高合金化が進められてい
る。しかし従来行なわれてきた溶製法では、造塊の凝固
過程で晶出する共晶炭化物がその後の塑性加工中に十分
微細化できず、製品の母材中に巨大炭化物あるいはスト
リンガ−状の炭化物を形成して５クロ偏析となり、ピス
トンリングの機械的特性を著しく損なっていた。
このような問題を解決する１つの方法として、特開平１
−１８２６６７号では、粉末冶金法によるピストンリン
グ製造法が提案されている（以下、第１従来例という）
。この方法は、アトマイズ粉末をＨＩＰ威形して圧密化
されたビレットを、熱間加工および冷間加工を施して線
材としてピストンリングに加工される。これを図示すれ
ば第５図の如くであり、１はＮ２ガスアトマイズ装置で
あり、同装置で得た粉末２は、容器３に充填後、密封さ
れ、ＨＩＰ装置４によって圧密化されビレット５を得た
後、鍛造工程６、圧延工程７、線引き工程８、熱処理工
程９、リング加工工程１０を経て最終製品とされる。
−１８２６６７号では、粉末冶金法によるピストンリン
グ製造法が提案されている（以下、第１従来例という）
。この方法は、アトマイズ粉末をＨＩＰ威形して圧密化
されたビレットを、熱間加工および冷間加工を施して線
材としてピストンリングに加工される。これを図示すれ
ば第５図の如くであり、１はＮ２ガスアトマイズ装置で
あり、同装置で得た粉末２は、容器３に充填後、密封さ
れ、ＨＩＰ装置４によって圧密化されビレット５を得た
後、鍛造工程６、圧延工程７、線引き工程８、熱処理工
程９、リング加工工程１０を経て最終製品とされる。
一方、前記問題を解決する他の方法として、スプレーフ
ォーミング法によって得た素形材から、ピストンリング
の素材である線材を製造する技術が開発されつつある（
以下第２従来例という〉。
ォーミング法によって得た素形材から、ピストンリング
の素材である線材を製造する技術が開発されつつある（
以下第２従来例という〉。
第６図はこのスプレーフォーミング法の原理図であり、
溶融金属の細流をアトマイズし、球状化した粒子を飛行
中に急速冷却し、プログラムされて作動するコレクター
（型又は基材〉に直ちに堆積させ、所定の形状（プリフ
ォーム）に底形させるものである。同図において１１は
溶解炉、１２はアトマイザ−１１３はチャンバー、１４
はコレクター、１５はプリフォーム、１６は金属溶湯で
ある。
溶融金属の細流をアトマイズし、球状化した粒子を飛行
中に急速冷却し、プログラムされて作動するコレクター
（型又は基材〉に直ちに堆積させ、所定の形状（プリフ
ォーム）に底形させるものである。同図において１１は
溶解炉、１２はアトマイザ−１１３はチャンバー、１４
はコレクター、１５はプリフォーム、１６は金属溶湯で
ある。
この第２従来例は、アトマイズされた粒子は微細で、そ
れぞれが同一の成分をもっており、これらの粒子が急速
に冷却され個々に堆積してプリフォームになるのでマク
ロ偏析が生ぜず、しかも高密度で、プリフォームの機械
的特性は堆積状態ですでに同一成分の一般鍛造品の特性
と同等で、プリフォームを熱間加工すれば、従来の鍛造
品よりも優れた機械的特性が生しることも知られている
。
れぞれが同一の成分をもっており、これらの粒子が急速
に冷却され個々に堆積してプリフォームになるのでマク
ロ偏析が生ぜず、しかも高密度で、プリフォームの機械
的特性は堆積状態ですでに同一成分の一般鍛造品の特性
と同等で、プリフォームを熱間加工すれば、従来の鍛造
品よりも優れた機械的特性が生しることも知られている
。
このさい該鍛造材料には、ストリンガ−状の組織が認め
られるといわれている。
られるといわれている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、前者の第１従来例では、粉末製造および
粉末充填時に、異種粉末の混入、異物の混入、大気によ
る粉末の汚染などの問題を有していた。
粉末充填時に、異種粉末の混入、異物の混入、大気によ
る粉末の汚染などの問題を有していた。
また、後者の第２従来例では、スプレーフォーミングに
よって作製された粉末工具鋼のミクロ組織は、スプレー
フォーミングした状態では綱目状に晶出すること、また
従来の鍛練比４〜１ｏの状態では、炭化物がストリンガ
−状に伸びた組織であることが知られており、このよう
な組織があるとこの組織が破壊の起点となる問題がある
。
よって作製された粉末工具鋼のミクロ組織は、スプレー
フォーミングした状態では綱目状に晶出すること、また
従来の鍛練比４〜１ｏの状態では、炭化物がストリンガ
−状に伸びた組織であることが知られており、このよう
な組織があるとこの組織が破壊の起点となる問題がある
。
本発明者らは、ピストンリング等の素材である線材の製
造に当り、第１従来例に比して種々の点で優れた第２従
来例のスプレーフォーミング法を採用し、同法で作製し
た粉末工具鋼の素形材を特定の鍛練比のもとで塑性変形
させることにより、従来鋼に比し靭性等が大巾に改善さ
れることを知見した。
造に当り、第１従来例に比して種々の点で優れた第２従
来例のスプレーフォーミング法を採用し、同法で作製し
た粉末工具鋼の素形材を特定の鍛練比のもとで塑性変形
させることにより、従来鋼に比し靭性等が大巾に改善さ
れることを知見した。
（課題を解決するための手段）
本発明は、上記の課題を達成するために、スプレーフォ
ーミング法で作製した断面積Ｓｏ （ｃｄ）の粉末工
具鋼の素形材を、鍛造、圧延等の塑性変形を加えて断面
積Ｓｆ （ｃｉｉ）の線材を製造するにさいし、 Ｓｆ なる条件を満足するように塑性変形を加えるという構成
を採用した。
ーミング法で作製した断面積Ｓｏ （ｃｄ）の粉末工
具鋼の素形材を、鍛造、圧延等の塑性変形を加えて断面
積Ｓｆ （ｃｉｉ）の線材を製造するにさいし、 Ｓｆ なる条件を満足するように塑性変形を加えるという構成
を採用した。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
第１図は、第６図で示したスプレーフォーミングの原理
図に加えて、後続する工程図を示したものであり、第６
図と同一部分は同一符号で示しである。そして同図はス
プレーフォーもフグ法で作成された粉末工具鋼の素形材
を公知の鍛造工程１８、圧延工程１９、線引き工程２０
、熱処理工程２１、リング加工工程２２を経て最終製品
を得るフローチャートである。なお、このフローチャー
トは最終製品としてピストンリングを例示しであるが、
本発明はこれに限定されずドツトビン、エンドミル等で
あっても良い。要するに本発明はこれら最終製品の素材
となる線材の製造法であって、重要なのは粉末工具鋼の
素形材１７に鍛造、圧延等の塑性変形を加えて線材を製
造する工程において、塑性変形前後の断面積の比を特定
範囲とした点である。更にこれをより詳しく説明すると
、スプレーフォー逅ング法で作製した粉末工具鋼の断面
積をＳｏ （ＣＩｌｌ）とし、鍛造後、圧延後、鍛造
→圧延後の線材の断面積をＳｆ （Ｃ１１１）とする
と、なる条件を満足するようにしたのである。第１図の
工程は塑性変形が素形材→鍛造→圧延→線材であるけれ
ども、既述の如く素形材→鍛造→線材、若しくは素形材
→圧延→線材の工程でも良いことは勿論である。
図に加えて、後続する工程図を示したものであり、第６
図と同一部分は同一符号で示しである。そして同図はス
プレーフォーもフグ法で作成された粉末工具鋼の素形材
を公知の鍛造工程１８、圧延工程１９、線引き工程２０
、熱処理工程２１、リング加工工程２２を経て最終製品
を得るフローチャートである。なお、このフローチャー
トは最終製品としてピストンリングを例示しであるが、
本発明はこれに限定されずドツトビン、エンドミル等で
あっても良い。要するに本発明はこれら最終製品の素材
となる線材の製造法であって、重要なのは粉末工具鋼の
素形材１７に鍛造、圧延等の塑性変形を加えて線材を製
造する工程において、塑性変形前後の断面積の比を特定
範囲とした点である。更にこれをより詳しく説明すると
、スプレーフォー逅ング法で作製した粉末工具鋼の断面
積をＳｏ （ＣＩｌｌ）とし、鍛造後、圧延後、鍛造
→圧延後の線材の断面積をＳｆ （Ｃ１１１）とする
と、なる条件を満足するようにしたのである。第１図の
工程は塑性変形が素形材→鍛造→圧延→線材であるけれ
ども、既述の如く素形材→鍛造→線材、若しくは素形材
→圧延→線材の工程でも良いことは勿論である。
本発明では、前記鍛錬比Ｓｏ／Ｓｆを８０以上としたの
は、８０未満ではストリンガ−状の組＃（炭化物が線状
にならんだ組織）が軽度に現われるが、鍛造比を８０以
上にすると、ストリンガ−組織が消滅し、均一な≧クロ
組織となるからである。即ち、破壊の起点となるストリ
ンガ−組織がないため、従来鋼に比べ靭性が大巾に改善
されるのである。
は、８０未満ではストリンガ−状の組＃（炭化物が線状
にならんだ組織）が軽度に現われるが、鍛造比を８０以
上にすると、ストリンガ−組織が消滅し、均一な≧クロ
組織となるからである。即ち、破壊の起点となるストリ
ンガ−組織がないため、従来鋼に比べ靭性が大巾に改善
されるのである。
以下、本発明の具体的実施例を説明する。
下記表１に示す化学組成を有する高速度工具鋼およびダ
イス鋼をスプレーフォーミング法によってインゴット（
素形材）を得た。
イス鋼をスプレーフォーミング法によってインゴット（
素形材）を得た。
Ｓｏ： インゴット径−＞、Ｓｆ： 線材径−）スプレ
ーフォーミングは、出鋼温度１５１５°Ｃ１流量４３ｋ
ｇ／ｓｉｎ 、雰囲気は、減圧ＮＺ雰囲気中で行ない、
３００ φｘｓｏｏ ｆ （ｍｍ）のインゴットを得た
。このようにして作製したインゴットを熱間鍛造した後
、熱間圧延して、４２．４φおよび３０φの線材を製造
した。
ーフォーミングは、出鋼温度１５１５°Ｃ１流量４３ｋ
ｇ／ｓｉｎ 、雰囲気は、減圧ＮＺ雰囲気中で行ない、
３００ φｘｓｏｏ ｆ （ｍｍ）のインゴットを得た
。このようにして作製したインゴットを熱間鍛造した後
、熱間圧延して、４２．４φおよび３０φの線材を製造
した。
これらは夫々鍛錬比５０．１００に相当するもので、鍛
錬比５０、および１００の高速度鋼のミクロ組織を第２
図及び第３図の金属顕微鏡写真に示す。
錬比５０、および１００の高速度鋼のミクロ組織を第２
図及び第３図の金属顕微鏡写真に示す。
鍛錬比５０の材料では、炭化物が線状に並んだ、いわゆ
るストリンガ−組織が観察される。−古本発明鋼である
鍛錬比１００の材料では、ストリンガ−組織は皆無で、
微細均一なミクロ組織を有している。
るストリンガ−組織が観察される。−古本発明鋼である
鍛錬比１００の材料では、ストリンガ−組織は皆無で、
微細均一なミクロ組織を有している。
次に、本発明鋼の機械的特性を調査した。上記圧延線材
より、第４図に示す、Ｌ、Ｔ２方向より抗折試験片粗加
工材を作製した。高速度鋼では、１２００°Ｃ×３０分
油焼入れし、５５０°ＣＸ１．５ｈｒの焼もどしを３回
繰返した。またダイス網では、１０２０’Ｃ×１５分油
焼入れし５００℃ＸＬ、５ｈｒの焼もどしを２回行った
。その後仕上加工を行って抗折試験片（５Ｘ １０ Ｘ
３０ｍｍ）を作製した。これらの試験片を支点間距離
２０間で３点曲げ試験を行い、抗折値を求めた。下記表
２に示す抗折値は試験片３本の平均値を示す。試験後、
同試験片の硬さを測定した。
より、第４図に示す、Ｌ、Ｔ２方向より抗折試験片粗加
工材を作製した。高速度鋼では、１２００°Ｃ×３０分
油焼入れし、５５０°ＣＸ１．５ｈｒの焼もどしを３回
繰返した。またダイス網では、１０２０’Ｃ×１５分油
焼入れし５００℃ＸＬ、５ｈｒの焼もどしを２回行った
。その後仕上加工を行って抗折試験片（５Ｘ １０ Ｘ
３０ｍｍ）を作製した。これらの試験片を支点間距離
２０間で３点曲げ試験を行い、抗折値を求めた。下記表
２に示す抗折値は試験片３本の平均値を示す。試験後、
同試験片の硬さを測定した。
表２ 抗折試験結果
上記表２の抗折試験結果によれば、従来法に比べ本発明
法は靭性が大巾に改善されていることが明らかであり、
特にＴ方向材での靭性改善が顕著であることが判る。
法は靭性が大巾に改善されていることが明らかであり、
特にＴ方向材での靭性改善が顕著であることが判る。
（発明の効果）
本発明は、以上の如く、スプレーフォーミング法で作製
した断面積Ｓｏ （ｃｄ）の粉末工具鋼の素形材を、
鍛造、圧延等の塑性変形を加えて断面積Ｓｆ （ｃ＋
ｆｌ）の線材を製造するにさいし、Ｓｆ なる条件を満足するように塑性変形を加えることにより
、得られた線材はストリンガ−組織が全く見られないた
め、従来鋼に比べ靭性が大巾に改善され、しかも本発明
は前記靭性の他に、疲労特性、熱処理変形などにおいて
も従来鋼に比べ優れた特性を有していることが推定され
、ピストンリング、ドントビン、ユンドミル等の素材と
しての線材の製法として優れたものである。
した断面積Ｓｏ （ｃｄ）の粉末工具鋼の素形材を、
鍛造、圧延等の塑性変形を加えて断面積Ｓｆ （ｃ＋
ｆｌ）の線材を製造するにさいし、Ｓｆ なる条件を満足するように塑性変形を加えることにより
、得られた線材はストリンガ−組織が全く見られないた
め、従来鋼に比べ靭性が大巾に改善され、しかも本発明
は前記靭性の他に、疲労特性、熱処理変形などにおいて
も従来鋼に比べ優れた特性を有していることが推定され
、ピストンリング、ドントビン、ユンドミル等の素材と
しての線材の製法として優れたものである。
第１図は本発明製法の工程フローチャート図、第２図と
第３図はスプレーフォーミングにより作製した線材の鍛
錬比とミクロ組織の関係を示した金属顕微鏡写真、第４
図は試験片の採取方向を示す説明図、第５図は従来の粉
末冶金によるピストンリングの製造工程フローチャート
図、第６図はスプレーフォーミング法の原理図である。 １１・・・溶解炉、１２・・・アトマイザ−１１５・・
・プリフォーム、１６・・・溶湯、１７・・・粉末工具
鋼の素形材、１８・・・鍛造工程、１９・・・圧延工程
。 く膚衿家ル５０〉 ４００ ○３ □□□ 〈聯０凍ル１００．＞ メ４００ ′４４ 第５ 手続補正書 （自発） 平底２年５月１９日 ２゜ ３゜ ４゜ 平成２羊特 許 願第７４３８２号発明の名称 スプレーフォーミングによる線材の製造方法補正をする
者 事件との関係 特 許 出 願 人 名称 （１１９）株式会社神戸製鋼 代 理 人 大阪府東大阪市御厨１０１３番地 電話 ０６（７８２） ６９１７・６９１８番所 １ マ。 補正の対象 ・図 面 補正の内容 （１）図面中、第２図、 第３図を別紙のとおり補正します。 第２
第３図はスプレーフォーミングにより作製した線材の鍛
錬比とミクロ組織の関係を示した金属顕微鏡写真、第４
図は試験片の採取方向を示す説明図、第５図は従来の粉
末冶金によるピストンリングの製造工程フローチャート
図、第６図はスプレーフォーミング法の原理図である。 １１・・・溶解炉、１２・・・アトマイザ−１１５・・
・プリフォーム、１６・・・溶湯、１７・・・粉末工具
鋼の素形材、１８・・・鍛造工程、１９・・・圧延工程
。 く膚衿家ル５０〉 ４００ ○３ □□□ 〈聯０凍ル１００．＞ メ４００ ′４４ 第５ 手続補正書 （自発） 平底２年５月１９日 ２゜ ３゜ ４゜ 平成２羊特 許 願第７４３８２号発明の名称 スプレーフォーミングによる線材の製造方法補正をする
者 事件との関係 特 許 出 願 人 名称 （１１９）株式会社神戸製鋼 代 理 人 大阪府東大阪市御厨１０１３番地 電話 ０６（７８２） ６９１７・６９１８番所 １ マ。 補正の対象 ・図 面 補正の内容 （１）図面中、第２図、 第３図を別紙のとおり補正します。 第２
Claims (1)
- （１）スプレーフォーミング法で作製した断面積Ｓｏ（
ｃｍ＾２）の粉末工具鋼の素形材を、鍛造、圧延等の塑
性変形を加えて断面積Ｓｆ（ｃｍ＾２）の線材を製造す
るにさいし、 Ｓｏ／Ｓｆ≧８０ なる条件を満足するように塑性変形を加えることを特徴
とするスプレーフォーミングによる線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7438290A JPH03274203A (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | スプレーフォーミングによる線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7438290A JPH03274203A (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | スプレーフォーミングによる線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03274203A true JPH03274203A (ja) | 1991-12-05 |
Family
ID=13545563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7438290A Pending JPH03274203A (ja) | 1990-03-23 | 1990-03-23 | スプレーフォーミングによる線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03274203A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2325006B (en) * | 1997-05-08 | 2001-12-05 | Po Hang Iron & Steel | High speed tool steel, and manufacturing method therefor |
| KR100342177B1 (ko) * | 1999-12-08 | 2002-06-27 | 홍영철 | 엔진 피스톤 탑링용 오일 템퍼드 이형 강선 및 그 제조방법 |
-
1990
- 1990-03-23 JP JP7438290A patent/JPH03274203A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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