JPH05171375A - 加工性を改善した粉末工具鋼 - Google Patents
加工性を改善した粉末工具鋼Info
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- JPH05171375A JPH05171375A JP34099591A JP34099591A JPH05171375A JP H05171375 A JPH05171375 A JP H05171375A JP 34099591 A JP34099591 A JP 34099591A JP 34099591 A JP34099591 A JP 34099591A JP H05171375 A JPH05171375 A JP H05171375A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 粉末工具鋼の高合金化の度合の高いものにつ
いて、加工性を改善して工具への加工を容易にする。 【構成】 ハイス系またはダイス系の粉末工具鋼におい
て、特定の合金成分を選択するとともに、不純物を、Ｓ
ｉ：０．１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下およびＳ：
０．００５％以下の少なくともひとつの条件がみたされ
るように規制する。
いて、加工性を改善して工具への加工を容易にする。 【構成】 ハイス系またはダイス系の粉末工具鋼におい
て、特定の合金成分を選択するとともに、不純物を、Ｓ
ｉ：０．１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下およびＳ：
０．００５％以下の少なくともひとつの条件がみたされ
るように規制する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高合金組成であって粉
末冶金法により工具を製造するための粉末工具鋼におい
て、加工性を改善したものに関する。
末冶金法により工具を製造するための粉末工具鋼におい
て、加工性を改善したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】粉末工具鋼は、溶製工具鋼にくらべて高
合金化が可能であって、一般に組織が微細かつ均一であ
るから加工性は比較的良好であり、切削工具、ダイス、
冷間鍛造型その他の用途に広く用いられている。
合金化が可能であって、一般に組織が微細かつ均一であ
るから加工性は比較的良好であり、切削工具、ダイス、
冷間鍛造型その他の用途に広く用いられている。
【０００３】しかし、高合金化を推し進めて行くと、加
工性の低下は避けられない。 一方で、工具の量産を可
能にするためには、鍛造や圧延などで荒加工できなけれ
ばならないが、高合金化の度合が高いものは荒加工工程
でトラブルが起きやすい。そのため、粉末工具鋼の合金
組成は、粉末製造のためのアトマイズが容易か否かとい
う面からの制約もあるが、加工性の面からの制約が大き
く立ちはだかっていて、高合金化に限界がある。
工性の低下は避けられない。 一方で、工具の量産を可
能にするためには、鍛造や圧延などで荒加工できなけれ
ばならないが、高合金化の度合が高いものは荒加工工程
でトラブルが起きやすい。そのため、粉末工具鋼の合金
組成は、粉末製造のためのアトマイズが容易か否かとい
う面からの制約もあるが、加工性の面からの制約が大き
く立ちはだかっていて、高合金化に限界がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した制約を打破して、高合金の組成であり、製品に工具
として十分な性能を与えることができる粉末工具鋼にお
いて、熱間および冷間の加工性を改善したものを提供す
ることにある。
した制約を打破して、高合金の組成であり、製品に工具
として十分な性能を与えることができる粉末工具鋼にお
いて、熱間および冷間の加工性を改善したものを提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の加工性を改善し
た粉末工具鋼は、以下に示すようなハイス系のものとダ
イス系のものとを包含する。
た粉末工具鋼は、以下に示すようなハイス系のものとダ
イス系のものとを包含する。
【０００６】ハイス系の粉末工具鋼は、基本的な態様と
して、Ｃ：１．９〜３．５％、Ｃｒ：３．０〜５．０
％、Ｖ：１．０〜１０．０％およびＣｏ：５．０〜１
５．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅであって、不純物
を、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下およ
びＳ：０．００５％以下の少なくとも一つの条件がみた
されるように規制した合金組成を有し、ＣｒおよびＶの
炭化物の総量が体積で少なくとも２５％を占めるもので
ある。
して、Ｃ：１．９〜３．５％、Ｃｒ：３．０〜５．０
％、Ｖ：１．０〜１０．０％およびＣｏ：５．０〜１
５．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅであって、不純物
を、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下およ
びＳ：０．００５％以下の少なくとも一つの条件がみた
されるように規制した合金組成を有し、ＣｒおよびＶの
炭化物の総量が体積で少なくとも２５％を占めるもので
ある。
【０００７】上記の合金成分に加えて、Ｍｏ：２０．０
％以下およびＷ：３０．０％以下の１種または２種を含
有するものも、このハイス系の粉末工具鋼のグループに
属する。
％以下およびＷ：３０．０％以下の１種または２種を含
有するものも、このハイス系の粉末工具鋼のグループに
属する。
【０００８】ダイス系の粉末工具鋼は、やはり基本的な
態様として、Ｃ：２．４〜４．５％、Ｃｒ：５．０〜２
０．０％、Ｍｏ：０．５〜８．０％およびＶ：０．１〜
１０．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅであって、不純
物を、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下お
よびＳ：０．００５％以下の少なくとも一つの条件がみ
たされるように規制した合金組成を有し、Ｃｒ，Ｍｏお
よびＶの炭化物の総量が体積で少なくとも２５％を占め
るものである。
態様として、Ｃ：２．４〜４．５％、Ｃｒ：５．０〜２
０．０％、Ｍｏ：０．５〜８．０％およびＶ：０．１〜
１０．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅであって、不純
物を、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下お
よびＳ：０．００５％以下の少なくとも一つの条件がみ
たされるように規制した合金組成を有し、Ｃｒ，Ｍｏお
よびＶの炭化物の総量が体積で少なくとも２５％を占め
るものである。
【０００９】上記の合金組成に加えて、Ｗ：１５．０％
以下およびＣｏ：１０．０％以下の１種または２種を含
有するものも、このダイス系の粉末工具鋼のグループに
属する。 ただし、Ｗを含有する場合は、２Ｍｏ＋Ｗが
１５．０以下であるように、ＭｏとＷの合計量を調節す
る必要がある。
以下およびＣｏ：１０．０％以下の１種または２種を含
有するものも、このダイス系の粉末工具鋼のグループに
属する。 ただし、Ｗを含有する場合は、２Ｍｏ＋Ｗが
１５．０以下であるように、ＭｏとＷの合計量を調節す
る必要がある。
【００１０】
【作用】高合金化した粉末工具鋼において、加工性が低
くなる原因としてまず考えられることは、炭化物総量の
増加による原理的なものと、炭化物のサイズのコントロ
ール不足とであるが、前者は工具鋼として所望の性能を
得るためには止むを得ない事項であり、後者は適正な炭
化物サイズを実現するという製造工程上の問題である。
従って発明者らは、加工性改善のよりどころとして、
結晶粒界の強度を向上させることに着目した。
くなる原因としてまず考えられることは、炭化物総量の
増加による原理的なものと、炭化物のサイズのコントロ
ール不足とであるが、前者は工具鋼として所望の性能を
得るためには止むを得ない事項であり、後者は適正な炭
化物サイズを実現するという製造工程上の問題である。
従って発明者らは、加工性改善のよりどころとして、
結晶粒界の強度を向上させることに着目した。
【００１１】発明者らのひとりは、さきに溶製材の冷間
工具鋼において、不純物Ｐ，Ｓ，ＯおよびＮの含有量を
規制することが、粒界強度の不足を救って靭性を向上さ
せ、その結果、加工性を良好にすることを見出してすで
に開示した（特開平１−１１９４５）。
工具鋼において、不純物Ｐ，Ｓ，ＯおよびＮの含有量を
規制することが、粒界強度の不足を救って靭性を向上さ
せ、その結果、加工性を良好にすることを見出してすで
に開示した（特開平１−１１９４５）。
【００１２】粉末工具鋼においては、アトマイズ時に急
冷されるため結晶粒が比較的微細であり、これが靭性を
比較的高くしているが、破壊の状況を観察したところ、
粒界に沿って破壊が進行していることが確認され、やは
り粒界を強化する必要があること、またそれが加工性の
改善をもたらすであろうことがわかった。単位体積あた
りの全粒界面積を考えると、粉末材は溶製材にくらべて
面積が広いことから、粉末材における粒界の強化は、溶
製材におけるよりもさらに効果的であることが推測され
た。
冷されるため結晶粒が比較的微細であり、これが靭性を
比較的高くしているが、破壊の状況を観察したところ、
粒界に沿って破壊が進行していることが確認され、やは
り粒界を強化する必要があること、またそれが加工性の
改善をもたらすであろうことがわかった。単位体積あた
りの全粒界面積を考えると、粉末材は溶製材にくらべて
面積が広いことから、粉末材における粒界の強化は、溶
製材におけるよりもさらに効果的であることが推測され
た。
【００１３】実験により上記の推測が正しいことを確認
して完成したのが本発明であって、前記したように、特
定の合金成分を組み合わせ、それらの組成範囲を選択す
るとともに、不純物を、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｐ：
０．０１５％以下、Ｓ：０．００５％以下の条件の少な
くともひとつ、好ましくは二つ、さらに好ましくは三つ
がみたされるように規制することが本発明の特徴をな
す。
して完成したのが本発明であって、前記したように、特
定の合金成分を組み合わせ、それらの組成範囲を選択す
るとともに、不純物を、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｐ：
０．０１５％以下、Ｓ：０．００５％以下の条件の少な
くともひとつ、好ましくは二つ、さらに好ましくは三つ
がみたされるように規制することが本発明の特徴をな
す。
【００１４】工業的実施におけるこれらの不純物の規制
の難易を考えると、Ｓの除去は精錬により比較的容易に
できるから、まずこれを行なうべきであり、Ｐの除去は
やや困難であるから実際上無理のないレベルまで行なえ
ばよい。 Ｓｉの規制は、原料を吟味することによって
可能であろう。
の難易を考えると、Ｓの除去は精錬により比較的容易に
できるから、まずこれを行なうべきであり、Ｐの除去は
やや困難であるから実際上無理のないレベルまで行なえ
ばよい。 Ｓｉの規制は、原料を吟味することによって
可能であろう。
【００１５】合金成分の組成範囲の限定理由は、まずＣ
についていえば、ハイス系の１．９〜３．５％、ダイス
系の２．４〜４．５％のそれぞれの下限は、工具鋼とし
て必要な炭化物を形成するために必要な量であり、上限
は、それを超えると靭性が著しく低下して加工性が損な
われるため設けた値である。
についていえば、ハイス系の１．９〜３．５％、ダイス
系の２．４〜４．５％のそれぞれの下限は、工具鋼とし
て必要な炭化物を形成するために必要な量であり、上限
は、それを超えると靭性が著しく低下して加工性が損な
われるため設けた値である。
【００１６】Ｃｒの添加量範囲、ハイス系で３．０〜
５．０％、ダイス系で５．０〜２０．０％は、主たる炭
化物であるクロム炭化物の形成に必要な量が下限であ
り、上限は過大な炭化物生成を避けるために設けたもの
である。
５．０％、ダイス系で５．０〜２０．０％は、主たる炭
化物であるクロム炭化物の形成に必要な量が下限であ
り、上限は過大な炭化物生成を避けるために設けたもの
である。
【００１７】Ｖの含有量、ハイス系で１．０〜１０．０
％、ダイス系で０．１〜１０．０％は、結晶粒を微細化
するために必要な量を下限とし、上限は総炭化物量を適
切にする見地から定めた。
％、ダイス系で０．１〜１０．０％は、結晶粒を微細化
するために必要な量を下限とし、上限は総炭化物量を適
切にする見地から定めた。
【００１８】Ｃｏは、ハイス系においては５．０〜１
５．０％を添加し、ダイス系においては１０．０％まで
の範囲で任意に添加する成分であって、そのはたらきは
耐熱性の向上にあり、上限は硬さの低下を理由に設けた
ものである。
５．０％を添加し、ダイス系においては１０．０％まで
の範囲で任意に添加する成分であって、そのはたらきは
耐熱性の向上にあり、上限は硬さの低下を理由に設けた
ものである。
【００１９】どちらの系においても任意に添加するＭｏ
およびＷは、炭化物の形成を意図した成分であって、上
限界は、それらを超えると熱間加工が不可能になるため
設定した値である。 ダイス系における２Ｍｏ＋Ｗが１
５．０以下という制限も、これと同趣旨である。
およびＷは、炭化物の形成を意図した成分であって、上
限界は、それらを超えると熱間加工が不可能になるため
設定した値である。 ダイス系における２Ｍｏ＋Ｗが１
５．０以下という制限も、これと同趣旨である。
【００２０】炭化物の総量が体積で２５％以上を占める
という要件は、粉末工具鋼に所要の性能を与える上での
必要性にもとづくこと、容易に理解されるとおりであ
る。
という要件は、粉末工具鋼に所要の性能を与える上での
必要性にもとづくこと、容易に理解されるとおりであ
る。
【００２１】
【実施例】表１に示す合金組成のハイス鋼およびダイス
鋼を溶製し、ガス噴霧法によりアトマイズし、４２メッ
シュ以下のサイズの粉末をふるい分けた。 表１の鋼種
記号において、比較例ａ〜ｆは実施例Ａ〜Ｆに、比較例
ｇ〜ｋは実施例Ｇ〜Ｋにそれぞれ対応する組成をもつ。
鋼を溶製し、ガス噴霧法によりアトマイズし、４２メッ
シュ以下のサイズの粉末をふるい分けた。 表１の鋼種
記号において、比較例ａ〜ｆは実施例Ａ〜Ｆに、比較例
ｇ〜ｋは実施例Ｇ〜Ｋにそれぞれ対応する組成をもつ。
【００２２】上記の粉末を軟鋼製の缶に充填し、真空下
に密封してから、圧力１００kgｆ／cm2、温度１１００
℃×１時間のＨＩＰ処理により焼結し、冷却後とり出し
て、焼結体の熱間加工性、温間加工性および熱処理後の
物性を測定した。 試験法は、それぞれ下記のとおりで
ある。
に密封してから、圧力１００kgｆ／cm2、温度１１００
℃×１時間のＨＩＰ処理により焼結し、冷却後とり出し
て、焼結体の熱間加工性、温間加工性および熱処理後の
物性を測定した。 試験法は、それぞれ下記のとおりで
ある。
【００２３】（熱間加工性）グリーブル試験 ヘッド速度：２インチ／秒 加熱方式：通電 （温間加工性）ＪＩＳ４号（Ｍ１８）試験片 クロスヘッド速度：５mm／分 （物性）３点曲げ 熱処理条件： ハイス系工具鋼（ソルトバス使用） 高Ｃｒ（１０％以上）合金 焼入れ １０００〜１０５０℃×２０分間、油冷 焼戻し ５２０〜５４０℃×１時間、空冷、２回繰り返
し 低Ｃｒ（１０％未満）合金 焼入れ １０５０〜１１５０℃×３分間、油冷 焼戻し ５６０〜６００℃×１時間、空冷、２回繰り返
し 試験片：３mm×５mm×３０mm 支点間距離：２０mm 結果を表２に示す。 表２のデータから、本発明の実施
例のものは比較例より熱間および温間の加工性が高く、
硬さは同等であり、抗折力はすぐれていることがわか
る。
し 低Ｃｒ（１０％未満）合金 焼入れ １０５０〜１１５０℃×３分間、油冷 焼戻し ５６０〜６００℃×１時間、空冷、２回繰り返
し 試験片：３mm×５mm×３０mm 支点間距離：２０mm 結果を表２に示す。 表２のデータから、本発明の実施
例のものは比較例より熱間および温間の加工性が高く、
硬さは同等であり、抗折力はすぐれていることがわか
る。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【発明の効果】本発明の粉末工具鋼は、高合金化の度合
を高めたものであるが、加工性が良好である。 従っ
て、工具の量産に必要な荒加工工程で割れを生じたりす
ることが少なく、それにより所望の性能をもった工具を
廉価に提供することができる。
を高めたものであるが、加工性が良好である。 従っ
て、工具の量産に必要な荒加工工程で割れを生じたりす
ることが少なく、それにより所望の性能をもった工具を
廉価に提供することができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ：１．９〜３．５％、Ｃｒ：３．０〜
５．０％、Ｖ：１．０〜１０．０％およびＣｏ：５．０
〜１５．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅであって、不
純物を、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下
およびＳ：０．００５％以下の少なくとも一つの条件が
みたされるように規制した合金組成を有し、Ｃｒおよび
Ｖの炭化物の総量が体積で少なくとも２５％を占める、
加工性を改善した粉末工具鋼。 - 【請求項２】 Ｃ：１．９〜３．５％、Ｃｒ：３．０〜
５．０％、Ｖ：１．０〜１０．０％およびＣｏ：５．０
〜１５．０％に加えて、Ｍｏ：２０．０％以下および
Ｗ：３０．０％以下の１種または２種を含有し、残部が
実質上Ｆｅであって、不純物を、Ｓｉ：０．１５％以
下、Ｐ：０．０１５％以下およびＳ：０．００５％以下
の少なくとも一つの条件がみたされるように規制した合
金組成を有し、Ｃｒ，Ｖ，ＭｏおよびＷの炭化物の総量
が体積で少なくとも２５％を占める、加工性を改善した
粉末工具鋼。 - 【請求項３】 Ｃ：２．４〜４．５％、Ｃｒ：５．０〜
２０．０％、Ｍｏ：０．５〜８．０％およびＶ：０．１
〜１０．０％を含有し、残部が実質上Ｆｅであって、不
純物を、Ｓｉ：０．１５％以下、Ｐ：０．０１５％以下
およびＳ：０．００５％以下の少なくとも一つの条件が
みたされるように規制した合金組成を有し、Ｃｒ，Ｍｏ
およびＶの炭化物の総量が体積で少なくとも２５％を占
める、加工性を改善した粉末工具鋼。 - 【請求項４】 Ｃ：２．４〜４．５％、Ｃｒ：５．０〜
２０．０％、Ｍｏ：０．５〜８．０％およびＶ：０．１
〜１０．０％に加えて、Ｗ：１５．０％以下およびＣ
ｏ：１０．０％以下の１種または２種を含有し、ただし
Ｗを含有する場合は２Ｍｏ＋Ｗが１５．０以下であり、
残部が実質上Ｆｅであって、不純物を、Ｓｉ：０．１５
％以下、Ｐ：０．０１５％以下およびＳ：０．００５％
以下の少なくとも一つの条件がみたされるように規制し
た合金組成を有し、Ｃｒ，Ｍｏ，ＶおよびＷの炭化物の
総量が体積で少なくとも２５％を占める、加工性を改善
した粉末工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34099591A JPH05171375A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 加工性を改善した粉末工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34099591A JPH05171375A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 加工性を改善した粉末工具鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05171375A true JPH05171375A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=18342232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34099591A Pending JPH05171375A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 加工性を改善した粉末工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05171375A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1249511A1 (de) * | 2001-04-11 | 2002-10-16 | BÖHLER Edelstahl GmbH | PM-Schnellarbeitsstahl mit hoher Warmfestigkeit |
| CN109023131A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-18 | 林州凤宝管业有限公司 | 一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法 |
| WO2019103686A1 (en) * | 2017-11-22 | 2019-05-31 | Vbn Components Ab | High hardness 3d printed steel product |
-
1991
- 1991-12-24 JP JP34099591A patent/JPH05171375A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1249511A1 (de) * | 2001-04-11 | 2002-10-16 | BÖHLER Edelstahl GmbH | PM-Schnellarbeitsstahl mit hoher Warmfestigkeit |
| WO2019103686A1 (en) * | 2017-11-22 | 2019-05-31 | Vbn Components Ab | High hardness 3d printed steel product |
| KR20200053555A (ko) * | 2017-11-22 | 2020-05-18 | 브이비엔 컴포넌츠 에이비 | 고 경도 3d 인쇄된 강철 제품 |
| CN111386164A (zh) * | 2017-11-22 | 2020-07-07 | Vbn组件有限公司 | 高硬度3d打印钢产品 |
| EP4056300A1 (en) * | 2017-11-22 | 2022-09-14 | VBN Components AB | High hardness 3d printed steel product |
| US11725264B2 (en) | 2017-11-22 | 2023-08-15 | Vbn Components Ab | High hardness 3D printed steel product |
| CN109023131A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-18 | 林州凤宝管业有限公司 | 一种高能离子切分轮合金材料及其制备方法 |
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