JPH06256907A - 高靭性高バナジウム工具鋼 - Google Patents
高靭性高バナジウム工具鋼Info
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- JPH06256907A JPH06256907A JP4700493A JP4700493A JPH06256907A JP H06256907 A JPH06256907 A JP H06256907A JP 4700493 A JP4700493 A JP 4700493A JP 4700493 A JP4700493 A JP 4700493A JP H06256907 A JPH06256907 A JP H06256907A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高バナジウム工具鋼において、靭性の高いも
のを提供する。 【構成】 Ｃ：１．０〜２．０％(重量)、Ｍｎ：１．０
％以下、Ｃｒ：３．５〜５．０％、Ｍｏ：２．０〜１
２．０％、Ｗ：４．０〜２０．０％（ただし、Ｗ＋２Ｍ
ｏ＝Ｗeq のとき １５≦Ｗeq≦２４）およびＶ：２．
７〜５．０％を含有し残部が実質上Ｆｅからなる高バナ
ジウム工具鋼において、Ｓｉ量を Ｓｉ＝０．４Ｖ−（０．９５〜１．０５） の範囲にえらぶ。
のを提供する。 【構成】 Ｃ：１．０〜２．０％(重量)、Ｍｎ：１．０
％以下、Ｃｒ：３．５〜５．０％、Ｍｏ：２．０〜１
２．０％、Ｗ：４．０〜２０．０％（ただし、Ｗ＋２Ｍ
ｏ＝Ｗeq のとき １５≦Ｗeq≦２４）およびＶ：２．
７〜５．０％を含有し残部が実質上Ｆｅからなる高バナ
ジウム工具鋼において、Ｓｉ量を Ｓｉ＝０．４Ｖ−（０．９５〜１．０５） の範囲にえらぶ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高バナジウム工具鋼に
おいて靭性を高めたものに関する。
おいて靭性を高めたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】低速切削工具や圧造工具の材料として
は、Ｃｏを含有せず比較的多量のＶを添加した高バナジ
ウム工具鋼が多く用いられて来た。 この工具鋼は、Ｍ
Ｃ型の炭化物の多量の析出により高い耐摩耗性を示す
が、靭性に関しては改善が要求されている。
は、Ｃｏを含有せず比較的多量のＶを添加した高バナジ
ウム工具鋼が多く用いられて来た。 この工具鋼は、Ｍ
Ｃ型の炭化物の多量の析出により高い耐摩耗性を示す
が、靭性に関しては改善が要求されている。
【０００３】一般に溶製高速度工具鋼においては、Ｓｉ
量を低くすることが靭性の向上に有効とされていて、低
バナジウム領域ではそうである。 しかし発明者の経験
によれば、高バナジウム(Ｖ≧２．７％)鋼では低Ｓｉ化
が必ずしも効果を示さない。
量を低くすることが靭性の向上に有効とされていて、低
バナジウム領域ではそうである。 しかし発明者の経験
によれば、高バナジウム(Ｖ≧２．７％)鋼では低Ｓｉ化
が必ずしも効果を示さない。
【０００４】そこで研究の結果、高バナジウム工具鋼に
おいては靭性にとって最適のＳｉ量が存在することを見
出した。
おいては靭性にとって最適のＳｉ量が存在することを見
出した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
新しい知見を中心に、ＲＥＭ添加の効果やＭ2Ｃ型炭化
物の消失を確実にする条件等を活用して、高い耐摩耗性
を維持しつつ靭性を高めた高バナジウム工具鋼を提供す
ることにある。
新しい知見を中心に、ＲＥＭ添加の効果やＭ2Ｃ型炭化
物の消失を確実にする条件等を活用して、高い耐摩耗性
を維持しつつ靭性を高めた高バナジウム工具鋼を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の高靭性高バナジ
ウム工具鋼は、Ｃ：１．０〜２．０％（重量％、以下同
じ）、Ｓｉ：０.１〜１.０％、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃ
ｒ：３.５〜５.０％、Ｍｏ：２．０〜１２．０％、Ｗ：
４．０〜２０．０％およびＶ：２．７〜５．０％を含有
し、Ｎ：２００ppm 以下であって、残部が実質上Ｆｅか
らなり、ただしＷおよびＭｏの量は、Ｗ＋２Ｍｏ＝Ｗeq
とするとき、 １５≦Ｗeq≦２４ の条件を満たす関係にあり、かつＳｉおよびＶの量は Ｓｉ＝０．４Ｖ−（０．９５〜１．０５） の条件を満たす関係にある合金組成を特徴とする。
ウム工具鋼は、Ｃ：１．０〜２．０％（重量％、以下同
じ）、Ｓｉ：０.１〜１.０％、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃ
ｒ：３.５〜５.０％、Ｍｏ：２．０〜１２．０％、Ｗ：
４．０〜２０．０％およびＶ：２．７〜５．０％を含有
し、Ｎ：２００ppm 以下であって、残部が実質上Ｆｅか
らなり、ただしＷおよびＭｏの量は、Ｗ＋２Ｍｏ＝Ｗeq
とするとき、 １５≦Ｗeq≦２４ の条件を満たす関係にあり、かつＳｉおよびＶの量は Ｓｉ＝０．４Ｖ−（０．９５〜１．０５） の条件を満たす関係にある合金組成を特徴とする。
【０００７】上記の基本的な組成に加えて、ＲＥＭ：
０．００５〜０．５０％を添加した合金組成を採用する
こともできる。
０．００５〜０．５０％を添加した合金組成を採用する
こともできる。
【０００８】いずれの場合も、合金成分の量の間に下記
の関係が成立することが好ましい。 Ｆ＝−０．４５〔Ｃ％〕〔Ｗeq〕＋２．４〔Ｃ％〕＋０．８４〔Ｍｏ％〕 ＋０．９２〔Ｗ％〕＋２〔Ｖ−１〕0.5＋５．４５〔Ｓｉ％〕 ＋３２．７〔Ｎ％〕≧７．４２
の関係が成立することが好ましい。 Ｆ＝−０．４５〔Ｃ％〕〔Ｗeq〕＋２．４〔Ｃ％〕＋０．８４〔Ｍｏ％〕 ＋０．９２〔Ｗ％〕＋２〔Ｖ−１〕0.5＋５．４５〔Ｓｉ％〕 ＋３２．７〔Ｎ％〕≧７．４２
【０００９】
【作用】本発明の工具鋼の合金組成は、Ｓｉ量をＶ量と
の関係において最適の範囲にえらんだほかは、おおむね
溶製高速度鋼の分野で採用されているところに従った合
金成分とその組成範囲の組み合わせであるが、以下に簡
単な説明を加える。
の関係において最適の範囲にえらんだほかは、おおむね
溶製高速度鋼の分野で採用されているところに従った合
金成分とその組成範囲の組み合わせであるが、以下に簡
単な説明を加える。
【００１０】Ｃ：１．０〜２．０％ 炭化物を形成する元素Ｃｒ，Ｍｏ，ＷおよびＶとのバラ
ンスを考慮して添加する。 この種の工具鋼に要求され
る耐摩耗性をもたせるに必要な炭化物量を確保するに
は、１．０％以上のＣがなければならない。 ２．０％
を超えて添加すると過大な量のＣがマトリクス中に固溶
し、靭性の低下を招く。
ンスを考慮して添加する。 この種の工具鋼に要求され
る耐摩耗性をもたせるに必要な炭化物量を確保するに
は、１．０％以上のＣがなければならない。 ２．０％
を超えて添加すると過大な量のＣがマトリクス中に固溶
し、靭性の低下を招く。
【００１１】Ｍｎ：０．１〜１．０％ 製鋼時に脱酸剤として添加される程度の量は許容され
る。 １．０％を超えると材料を脆くし、靭性向上の目
的に反する。
る。 １．０％を超えると材料を脆くし、靭性向上の目
的に反する。
【００１２】Ｃｒ：３．５〜５．０％ 工具鋼として必要最少限の炭化物を与える量と、炭化物
量が過大にならない限界をもって下限および上限とし
た。
量が過大にならない限界をもって下限および上限とし
た。
【００１３】Ｍｏ：２．０〜１２．０％、Ｗ：４．０〜
２０．０％、Ｗeq：１５〜２４ ともに最少限の炭化物を与える量を下限とし、熱間およ
び冷間の加工性が問題となってくる量を上限とした。
２０．０％、Ｗeq：１５〜２４ ともに最少限の炭化物を与える量を下限とし、熱間およ
び冷間の加工性が問題となってくる量を上限とした。
【００１４】 Ｓｉ：０.１〜１.０％、Ｖ：２.７〜５.０％ Ｓｉ＝０．４Ｖ−（０．９５〜１．０５） この関係を図示すれば図１のとおりであって、図のグラ
フにおいて斜の台型の領域が本発明の範囲である。 前
記のように低バナジウム鋼においては低Ｓｉ化が靭性向
上に有効であるが、高バナジウムになると効果がない。
むしろ、Ｖ量に応じてＳｉ量を上記の式に従って調節
することが、靭性向上に役立つ。 この経験式におい
て、±０．５の幅の中で中央の値が最適量をあらわす。
幅は、溶解条件等の変動を見込んで、許容できる範囲
として与えた。Ｓｉ量の下限０．１％は、通常スクラッ
プを主原料として用いる溶製において、実現可能な限度
として定めた。 上限１．０％は、これを超えるとやは
り靭性に好ましくないため設けた。Ｖ量の下限は、上記
のＳｉ量下限との関係で設けたものであって、２．７％
を下回るＶのためにはＳｉ量を０．１％より低くしなけ
ればならず、それは上記のように実現困難である。 Ｖ
量の上限は、他の炭化物生成元素の炭化物とのかねあい
で、適量の炭化物を与えるように決定した。
フにおいて斜の台型の領域が本発明の範囲である。 前
記のように低バナジウム鋼においては低Ｓｉ化が靭性向
上に有効であるが、高バナジウムになると効果がない。
むしろ、Ｖ量に応じてＳｉ量を上記の式に従って調節
することが、靭性向上に役立つ。 この経験式におい
て、±０．５の幅の中で中央の値が最適量をあらわす。
幅は、溶解条件等の変動を見込んで、許容できる範囲
として与えた。Ｓｉ量の下限０．１％は、通常スクラッ
プを主原料として用いる溶製において、実現可能な限度
として定めた。 上限１．０％は、これを超えるとやは
り靭性に好ましくないため設けた。Ｖ量の下限は、上記
のＳｉ量下限との関係で設けたものであって、２．７％
を下回るＶのためにはＳｉ量を０．１％より低くしなけ
ればならず、それは上記のように実現困難である。 Ｖ
量の上限は、他の炭化物生成元素の炭化物とのかねあい
で、適量の炭化物を与えるように決定した。
【００１５】Ｎ：２００ppm以下 Ｖと結合して生成するＶＮは高融点のため早く析出し、
それを核にしてＶＣが析出し巨大化する。 この好まし
くない核形成をさせないようＮ量を上記のように規制す
るが、これは通常の溶製技術で比較的容易に実現でき
る。
それを核にしてＶＣが析出し巨大化する。 この好まし
くない核形成をさせないようＮ量を上記のように規制す
るが、これは通常の溶製技術で比較的容易に実現でき
る。
【００１６】好適な実施態様について説明を加えれば、
つぎのとおりである。
つぎのとおりである。
【００１７】ＲＥＭ：０．００５〜０．５０％ Ｎの項で述べた、一次析出する炭化物ＶＣを巨大化させ
ず微細にする上で、０．００５％以上のＲＥＭの添加が
有効である。 多量に加えても効果が飽和するし、非金
属介在物を形成して靭性にマイナスに作用するから、
０．５０％の上限を置いた。
ず微細にする上で、０．００５％以上のＲＥＭの添加が
有効である。 多量に加えても効果が飽和するし、非金
属介在物を形成して靭性にマイナスに作用するから、
０．５０％の上限を置いた。
【００１８】 Ｆ＝−０．４５〔Ｃ％〕〔Ｗeq〕＋２．４〔Ｃ％〕＋０．８４〔Ｍｏ％〕 ＋０．９２〔Ｗ％〕＋２〔Ｖ−１〕0.5＋５．４５〔Ｓｉ％〕 ＋３２．７〔Ｎ％〕≧７．４２ 凝固時に共晶炭化物として析出するＭ2 Ｃ型炭化物は大
型であるから、これを熱間加工時の高温により次式のよ
うに固相変態させ、 Ｍ2Ｃ→ＭＣ＋Ｍ6Ｃ Ｍ2Ｃ型炭化物を消滅させることが必要である。 Ｍ2Ｃ
型炭化物の分解は、合金組成に依存することがわかっ
た。 Ｆ値の式は、これを満たせば、Ｍ2Ｃ炭化物の分
解が完全に行なわれる限界を示す経験式である。
型であるから、これを熱間加工時の高温により次式のよ
うに固相変態させ、 Ｍ2Ｃ→ＭＣ＋Ｍ6Ｃ Ｍ2Ｃ型炭化物を消滅させることが必要である。 Ｍ2Ｃ
型炭化物の分解は、合金組成に依存することがわかっ
た。 Ｆ値の式は、これを満たせば、Ｍ2Ｃ炭化物の分
解が完全に行なわれる限界を示す経験式である。
【００１９】
【実施例】表１に記載の合金組成（重量％、残部Ｆｅ）
の工具鋼を溶製し、焼入れ・焼戻し処理をして、硬さを
ＨＲＣにして６５〜６９のレベルとした。
の工具鋼を溶製し、焼入れ・焼戻し処理をして、硬さを
ＨＲＣにして６５〜６９のレベルとした。
【００２０】 表１ No. Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｃｒ Ｍｏ Ｗ Ｖ Ｎ ＲＥＭ 発明鋼 （ppm) １ 1.36 0.20 0.41 4.88 2.35 19.05 2.93 185 0.008 ２ 1.29 0.41 0.15 4.08 4.02 7.88 3.41 20 0.030 ３ 1.42 0.39 0.92 4.16 5.99 7.73 3.39 48 0.098 ４ 1.52 0.55 0.74 4.14 5.91 8.15 3.85 82 0.482 ５ 1.58 0.95 0.20 3.67 4.20 8.02 4.80 150 0.020 比較例 Ａ 1.36 0.10 0.55 4.65 2.28 18.99 2.89 193 0.008 Ｂ 1.28 0.45 0.28 4.15 4.06 7.79 3.40 18 0.034 Ｃ 1.43 0.22 0.75 4.21 5.89 7.78 3.41 52 0.078 Ｄ１ 1.55 0.65 0.41 4.14 5.93 8.15 3.86 87 0.485 Ｄ２ 1.54 0.42 0.22 4.16 5.91 8.15 3.81 75 0.485 Ｄ３ 1.52 0.21 0.31 4.14 5.89 8.18 3.89 90 0.397 Ｅ 1.59 1.15 0.38 3.69 4.54 7.51 4.80 148 0.020 材料から厚さ３mm×幅５mm×長さ３０mmの板を切り出
し、スパン２０mmの三点曲げ試験を行ない、抗折力を測
定した。 別に、大越式迅速摩耗試験機を用いて耐摩耗
性を試験した。 この試験は、相手材にＳＣＭ４１５
（ＨＢ１９０）を用い、摩擦速度２．９ｍ／sec、距離
２００ｍ、荷重６．５kg で行ない、摩耗量を発明鋼 N
o.１のそれを１００としたときの指数であらわした。
それらのデータを、各合金のＷeq、Ｓｉ量（再掲）およ
び最適Ｓｉ量、Ｆ値とともに、表２に示す。
し、スパン２０mmの三点曲げ試験を行ない、抗折力を測
定した。 別に、大越式迅速摩耗試験機を用いて耐摩耗
性を試験した。 この試験は、相手材にＳＣＭ４１５
（ＨＢ１９０）を用い、摩擦速度２．９ｍ／sec、距離
２００ｍ、荷重６．５kg で行ない、摩耗量を発明鋼 N
o.１のそれを１００としたときの指数であらわした。
それらのデータを、各合金のＷeq、Ｓｉ量（再掲）およ
び最適Ｓｉ量、Ｆ値とともに、表２に示す。
【００２１】 表２ No. Ｓｉ 最適Ｓｉ Ｗeq Ｆ 抗折力 摩耗量 (％) (％) (％) (kgf/mm 2) 指 数 発明鋼 １ 0.20 0.17 23.75 12.70 510 100 ２ 0.41 0.36 15.92 10.10 530 97 ３ 0.39 0.36 19.71 8.32 500 102 ４ 0.55 0.54 19.97 9.00 480 105 ５ 0.95 0.92 16.42 12.59 450 110 比較例 Ａ 0.10 0.16 23.55 12.25 450 115 Ｂ 0.45 0.36 15.91 10.11 480 106 Ｃ 0.22 0.36 19.71 7.33 450 114 Ｄ１ 0.65 0.54 20.01 9.31 410 124 Ｄ２ 0.42 0.52 19.97 8.11 450 113 Ｄ３ 0.21 0.56 19.96 7.14 420 120 Ｅ 1.15 0.92 16.59 12.78 370 135 Ｖ量をいずれもほぼ３．８％に揃えてＨＲＣ６６とした
発明鋼４、ならびに比較例Ｄ１，Ｄ２およびＤ３につい
て、Ｓｉ量と抗折力データの関係をプロットして、図２
のグラフを得た。 Ｖ量とＳｉ量との密接な関係が、こ
のグラフから明らかである。
発明鋼４、ならびに比較例Ｄ１，Ｄ２およびＤ３につい
て、Ｓｉ量と抗折力データの関係をプロットして、図２
のグラフを得た。 Ｖ量とＳｉ量との密接な関係が、こ
のグラフから明らかである。
【００２２】
【発明の効果】本発明の高バナジウム工具鋼は、Ｖ量に
対応した適正なＳｉ量を採用することにより、この鋼の
長所である耐摩耗性を確保した上に、靭性を高く得るこ
とができる。 従って、非コバルト系の低速切削用工
具、たとえばタップ・ダイスの類あるいは圧造用工具な
どの材料として好適である。
対応した適正なＳｉ量を採用することにより、この鋼の
長所である耐摩耗性を確保した上に、靭性を高く得るこ
とができる。 従って、非コバルト系の低速切削用工
具、たとえばタップ・ダイスの類あるいは圧造用工具な
どの材料として好適である。
【図１】 本発明の工具鋼におけるＶ量とＳｉ量との関
係を示すグラフ。
係を示すグラフ。
【図２】 本発明の実施例のデータであって、Ｖ：３．
８％のレベルにおけるＳｉ量と抗折力との関係を示すグ
ラフ。
８％のレベルにおけるＳｉ量と抗折力との関係を示すグ
ラフ。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃ：１．０〜２．０％（重量％、以下同
じ）、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｍｎ：１．０％以下、
Ｃｒ：３．５〜５．０％、Ｍｏ：２．０〜１２．０％、
Ｗ：４．０〜２０．０％およびＶ：２．７〜５．０％を
含有し、Ｎ：２００ppm 以下であって、残部が実質上Ｆ
ｅからなり、ただしＷおよびＭｏの量は、Ｗ＋２Ｍｏ＝
Ｗeqとするとき、 １５≦Ｗeq≦２４ の条件を満たす関係にあり、かつＳｉおよびＶの量は Ｓｉ＝０．４Ｖ−（０．９５〜１．０５） の条件を満たす関係にある合金組成を特徴とする高靭性
高バナジウム工具鋼。 - 【請求項２】 請求項１の合金成分に加えて、ＲＥＭ：
０.００５〜０.５０％を含有する請求項１の工具鋼。 - 【請求項３】 合金成分の量の間に下記の関係が成立す
る請求項１または２の工具鋼。 Ｆ＝−０．４５〔Ｃ％〕〔Ｗeq〕＋２．４〔Ｃ％〕＋０．８４〔Ｍｏ％〕 ＋０．９２〔Ｗ％〕＋２〔Ｖ−１〕0.5＋５．４５〔Ｓｉ％〕 ＋３２．７〔Ｎ％〕≧７．４２
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4700493A JPH06256907A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 高靭性高バナジウム工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4700493A JPH06256907A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 高靭性高バナジウム工具鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06256907A true JPH06256907A (ja) | 1994-09-13 |
Family
ID=12763035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4700493A Pending JPH06256907A (ja) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | 高靭性高バナジウム工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06256907A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5066095A (en) * | 1990-02-09 | 1991-11-19 | Alcatel Cable | Jointing box for optical fiber cables |
| US7027171B1 (en) | 1999-03-30 | 2006-04-11 | Ricoh Company, Ltd. | Digital camera and document photographing and transmitting method of the same |
| US7324139B2 (en) | 2000-01-20 | 2008-01-29 | Ricoh Company, Ltd. | Digital camera, a method of shooting and transferring text |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP4700493A patent/JPH06256907A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5066095A (en) * | 1990-02-09 | 1991-11-19 | Alcatel Cable | Jointing box for optical fiber cables |
| US7027171B1 (en) | 1999-03-30 | 2006-04-11 | Ricoh Company, Ltd. | Digital camera and document photographing and transmitting method of the same |
| US7324139B2 (en) | 2000-01-20 | 2008-01-29 | Ricoh Company, Ltd. | Digital camera, a method of shooting and transferring text |
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