JPH05209255A - 高速度工具鋼および複合材 - Google Patents

高速度工具鋼および複合材

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JPH05209255A
JPH05209255A JP4008492A JP4008492A JPH05209255A JP H05209255 A JPH05209255 A JP H05209255A JP 4008492 A JP4008492 A JP 4008492A JP 4008492 A JP4008492 A JP 4008492A JP H05209255 A JPH05209255 A JP H05209255A
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JP
Japan
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steel
less
speed tool
temperature
powder
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JP4008492A
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English (en)
Inventor
Takeo Hisada
建男 久田
Makoto Kawamura
誠 川村
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は高速度工具鋼の耐摩耗性および靱性を
低コストな処理で向上せしめること、および該高速度工
具鋼と所定の鋼材とを拡散接合する際に該所定の鋼材中
の結晶粒の巨大化を阻止することを目的とする。 【構成】所定の組成の粉末高速度工具鋼を該鋼に含有さ
れている炭化物の溶融開始温度×0.95以上の温度に
よって熱間静水圧プレス処理を行なう。この際、該粉末
高速度工具鋼と所定の鋼材とを接触させておけば拡散接
合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、切削金型、ロール等の
各種工具の材料として用いられる高速度工具鋼に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】粉末高速度工具鋼は溶製材に比して炭化
物が微細かつ均一に析出しているため、靱性にすぐれた
高合金化による耐摩耗性の向上が可能であると云う利点
を有している。
【0003】Cr ,W,Mo 等を含有する粉末高速度工
具鋼の加工性と切削性能とを向上させるために、従来多
量のVおよびCo を含有せしめることが提案されている
(特開平1−119645号)。
【0004】更に上記粉末高速度工具鋼を材料とする工
具特性には合金組成のみならず炭化物の粒径と量とが大
きく影響することが見出されている。そして上記炭化物
の粒径を調節する手段として上記粉末高速度工具鋼を熱
間静水圧プレス処理等で焼結してから更に所定時間高温
加熱するソーキング処理が提案されている(特開平2−
175846号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記ソー
キング処理にあっては熱間静水圧プレス処理等で焼結処
理を行なってから更に通常1150〜1250℃の高温
で2〜10時間と云う長時間の処理が要求されるため
に、このような処理に対応できる熱処理炉も高価なもの
となり、またエネルギーコストも高くなると云う問題点
がある。
【0006】また例えば靱性を有する鋼材によってロー
ル芯材を作製し、該芯材表面に上記粉末高速度工具鋼を
拡散接合したロールに対して、更なる耐摩耗性を付与す
るために上記ソーキング処理を施すと、芯材の結晶粒が
著しく大きくなり、芯材の靱性が消失してしまうと云う
問題点もある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、重量基準でC:1.2〜
4.5%、Si :3.0%以下、Mn :3.0%以下、
Cr :3.0〜10.0%、W:15.0〜60.0
%、V:1.0〜15.0%およびCo :20.0%以
下を含有し、残余が実質的にFe である合金組成を有す
る鋼の粉末に対して、該鋼に含有されている炭化物の溶
融開始温度×0.95以上の温度によって熱間静水圧プ
レス処理を行なった高速度工具鋼を提供し、更に重量基
準でC:1.2〜4.5%、Si :3.0%以下、Mn
:3.0%以下、Cr :3.0〜10.0%、W:6
0.0%以下、Mo :30.0%以下、V:1.0〜1
5.0%およびCo :20.0%以下を含有し、WとM
o とはW+2Mo =Weqとするとき、Weq:15.0〜
60.0%の範囲にあり、残余が実質的にFe である合
金組成を有する鋼の粉末に対して、該鋼に含有されてい
る炭化物の溶融開始温度×0.95以上の温度によって
熱間静水圧プレス処理を行なった高速度工具鋼を提供す
るものである。
【0008】〔合金組成〕Cは、工具として必要な強
度、硬さおよび耐摩耗性等を確保するのに有効な元素で
あって、このような効果を得るために1.2%以上含有
させるのがよい。しかし多過ぎると耐摩耗性は増大する
が靱性および加工性が低下するので4.5%以下の含有
量とするのがよい。
【0009】Si は、基地を強化して降伏点を高め、高
温での表面酸化を阻止するとともに疲労限を向上させる
のに有効な元素であるが、多量に含有させると熱伝導性
の低下と靱性の劣化が生じることによる工具寿命の短縮
をもたらすので、3.0%以下の含有量とするのがよ
い。
【0010】Mn は、鋼の清浄度を高めるとともに焼入
性の向上にも寄与する元素である。しかし、多過ぎると
被研削性や熱間加工性を害するので3.0%以下の含有
量とするのがよい。
【0011】Cr は、Cと結合して複炭化物を形成し、
工具の強度、特に高温強度を高めるとともに、耐摩耗性
および耐熱衝撃性を向上させるのに有効な元素であっ
て、この様な効果を得るために3.0%以上の含有量と
するのがよい。しかし多過ぎると靱性や加工性を劣化さ
せるので10.0%以下の含有量とするのがよい。
【0012】Wは、Cと結合して微細な複炭化物を形成
し、また基地中にも固溶して当該基地を強化し、熱処理
硬さを増大して耐摩耗性を向上させるのに有効な元素で
あるので15.0%以上の含有量とするのがよい。しか
し多過ぎると靱性を低下させるとともに粗大炭化物も多
くなり、被研削性や疲労特性に悪影響を及ぼすので、6
0.0%以下の含有量とするのがよい。Wの一部をMo
によって置換してもよい。この場合はWの含有量は6
0.0%以下、Mo の含有量は30.0%以下とし、W
+2Mo =Weqとするとき、Weqを15.0〜60.0
%の範囲とする。上記含有量の限定理由はWの含有量に
ついての限定理由と同様である。
【0013】Vは、Cと結合して複炭化物を形成し、ま
た基地中にも固溶して当該基地を強化し、熱処理硬さを
増大して耐摩耗性を向上させるのに有効な元素であり、
このような効果を得るために1.0%以上含有させるの
がよい。しかし多過ぎると靱性が低下するとともに、粗
大炭化物も多くなり、工具を研削加工して製作する際の
被研削性を低下させるので15.0%以下の含有量とす
るのがよい。
【0014】Co は、基地を強化して工具の強度、耐衝
撃性、耐ヒートチェック性を更に高めるので、これらの
元素を適宜選んで、Co は5〜15%の範囲で添加す
る。
【0015】上記粉末高速度工具鋼は通常ガス噴霧法ま
たは水噴霧法によって製造され、噴霧媒であるガスまた
は水の急冷効果によって、該粉末高速度工具鋼に含まれ
ている炭化物は微細かつ均一に析出している。
【0016】〔熱間静水圧プレス処理〕本発明において
熱間静水圧プレス処理(HIP処理)に適用される温度
は、本発明の粉末高速度工具鋼に含有されている炭化物
の溶融開始温度×0.95以上とする。上記温度は一般
のHIP処理温度より高く通常1150℃以上である。
更に本発明においてはHIP処理時間は通常1〜10時
間とし、適用される静水圧は通常1000気圧前後とす
る。
【0017】上記HIP処理によって、粉末高速度工具
鋼マトリックス中に微細かつ均一に析出している炭化物
の粒径が増大する。このようにして粒径が増大せしめら
れた炭化物は高速度工具鋼の耐摩耗性および靱性にとっ
て有利に働く。しかしHIP処理温度が過度に高温にな
ると炭化物の粒径が巨大になり、オーステナイト結晶粒
も大きくなってかえって靱性の低下を招くから、HIP
処理温度は1250℃以下にすることが望ましい。
【0018】望ましい炭化物の結晶粒の粒径は円相当直
径が1μm以上であり、このような比較的大型な炭化物
は上記高速度工具鋼に10容量%以上、多くても30容
量%を占めれば充分であり、30容量%を超えても効果
は飽和する。なお円相当直径Dとは走査電子顕微鏡等に
よって測定した炭化物の断面の面積をAとすると
【数1】 によって算出される。
【0019】〔鋼材の接合〕本発明ではHIP処理時に
上記粉末高速度工具鋼と所定の鋼材とを接触させて、該
粉末高速度工具鋼と該鋼材とを拡散接合してもよい。上
記所定の鋼材として望ましいものには例えばSKD6
1,SMC440等の靱性に優れた鋼材がある。
【0020】
【作用】本発明において、所定組成の粉末高速度工具鋼
を上記HIP処理すると、該高速度工具鋼マトリックス
中に微細かつ均一に析出している炭化物の粒径が増大
し、該高速度工具鋼に良好な耐摩耗性と靱性を与える。
【0021】上記HIP処理において該粉末高速度工具
鋼と所定の鋼材とを接触させておけば、該粉末高速度工
具鋼と該鋼材とを拡散接合することが出来る。この際上
記したように該高速度工具鋼マトリックス中に析出して
いる炭化物の粒径が増大するが、本発明のHIP処理で
は該鋼材中の炭化物粒径が過大になって該鋼材の靱性が
消失してしまうようなことがない。
【0022】
【実施例】表1に示す組成の鋼を溶製しガス噴霧法にて
粉末化した。該粉末は−42メッシュに分級後、図1に
示すように該粉末(1) を高さ200mm,直径100mmの
円筒状軟鋼製容器(2) に充填し、真空脱気した。該容器
(2) のうちの幾つかを選択肢、図2に示すように芯材
(3) として直径50mmの円柱状のSMC440を該容器
(2) 中心に挿入した。これらを表2に示す各条件でHI
P処理したのち870℃×1時間徐冷の焼鈍を行なっ
た。
【0023】焼なまし状態でHIP処理した鋼材の中の
炭化物のサイズを調べた。次いで該鋼材を焼入れ焼戻し
し、HT硬さと抗折力を測定するとともに耐摩耗性およ
び芯材中の炭化物の結晶粒度(JIS)を調べた。耐摩
耗性は大越式迅速摩耗試験に従い、次の条件で実施し
た。評価は、比較例を100としたときの相対的な指数
で表した。 相手材 :SCM415(焼なまし) 巡り距離:200m 巡り速度:2.93m/sec 荷 重:6.3Kgf
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】表2によれば比較例 No.3,5,8はHI
P処理温度が鋼中に含有されている炭化物の溶融開始温
度×0.95以下の通常のHIP処理温度1100℃で
あり、大型炭化物の生成が本発明鋼に比して格段に少な
く、そして耐摩耗性が本発明鋼に比して格段に劣ってい
る。また本発明のHIP処理では芯材の結晶粒は巨大化
していないが、従来のHIP処理後のソーキング処理に
より鋼中の炭化物を大型化した No.11, No.12では芯材
の結晶粒が巨大化していることが認められる。
【0027】
【発明の効果】したがって、本発明においてはHIP処
理のみにより高速度工具鋼の耐摩耗性と靱性とを向上せ
しめることが出来、また該高速度工具鋼と所定の鋼材と
を拡散接合する際、該所定の鋼材中の炭化物結晶粒の巨
大化を阻止することが出来る。
【0028】
【図面の簡単な説明】
【図1】HIP処理説明断面図
【図2】芯材入りHIP処理説明断面図
【符号の説明】
1 粉末高速度工具鋼 2 容器 3 芯材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】削除

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量基準でC:1.2〜4.5%、Si :
    3.0%以下、Mn :3.0%以下、Cr :3.0〜1
    0.0%、W:15.0〜60.0%、V:1.0〜1
    5.0%およびCo :20.0%以下を含有し、残余が
    実質的にFe である合金組成を有する鋼の粉末に対し
    て、該鋼に含有されている炭化物の溶融開始温度×0.
    95以上の温度によって熱間静水圧プレス処理を行なっ
    たことを特徴とする高速度工具鋼
  2. 【請求項2】重量基準でC:1.2〜4.5%、Si :
    3.0%以下、Mn :3.0%以下、Cr :3.0〜1
    0.0%、W:60.0%以下、Mo :30.0%以
    下、V:1.0〜15.0%およびCo :20.0%以
    下を含有し、WとMo とはW+2Mo =Weqとすると
    き、Weq:15.0〜60.0%の範囲にあり、残余が
    実質的にFe である合金組成を有する鋼の粉末に対し
    て、該鋼に含有されている炭化物の溶融開始温度×0.
    95以上の温度によって熱間静水圧プレス処理を行なっ
    たことを特徴とする高速度工具鋼
  3. 【請求項3】重量基準でC:1.2〜4.5%、Si :
    3.0%以下、Mn :3.0%以下、Cr :3.0〜1
    0.0%、W:15.0〜60.0%、V:1.0〜1
    5.0%およびCo :20.0%以下を含有し、残余が
    実質的にFe である合金組成を有する鋼の粉末と所定の
    鋼材とを接触させ、該鋼に含有されている炭化物の溶融
    開始温度×0.95以上の温度によって熱間静水圧プレ
    ス処理を行なって拡散接合したことを特徴とする複合材
  4. 【請求項4】重量基準でC:1.2〜4.5%、Si :
    3.0%以下、Mn :3.0%以下、Cr :3.0〜1
    0.0%、W:60.0%以下、Mo :30.0%以
    下、V:1.0〜15.0%およびCo :20.0%以
    下を含有し、WとMo とはW+2Mo =Weqとすると
    き、Weq:15.0〜60.0%の範囲にあり、残余が
    実質的にFe である合金組成を有する鋼の粉末と所定の
    鋼材とを接触させ、該鋼に含有されている炭化物の溶融
    開始温度×0.95以上の温度によって熱間静水圧プレ
    ス処理を行なって拡散接合したことを特徴とする複合材
JP4008492A 1992-01-29 1992-01-29 高速度工具鋼および複合材 Pending JPH05209255A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015160957A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 山陽特殊製鋼株式会社 耐摩耗性に優れた粉末高速度工具鋼およびその製造方法
JP2022085966A (ja) * 2020-11-30 2022-06-09 Jfeスチール株式会社 圧延用ロール外層材及び圧延用複合ロール

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010717