JPH06340945A - 高靭性工具鋼の製法 - Google Patents
高靭性工具鋼の製法Info
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- JPH06340945A JPH06340945A JP13067893A JP13067893A JPH06340945A JP H06340945 A JPH06340945 A JP H06340945A JP 13067893 A JP13067893 A JP 13067893A JP 13067893 A JP13067893 A JP 13067893A JP H06340945 A JPH06340945 A JP H06340945A
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- Japan
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- tool steel
- eutectic
- molten metal
- carbides
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｍ7 Ｃ3 型の共晶炭化物を多量に含有させる
ことによって耐摩耗性を高めた工具鋼における該共晶炭
化物を微細なものとし、引張強度及び靭性のいずれにお
いても優れた工具鋼を得ることのできる方法を開発する
ことを目的とする。 【構成】 Ｍ7 Ｃ3 型共晶炭化物を多量含む工具鋼を製
造するに当たり、当該溶湯中へ高融点で且つ該溶湯に溶
解しない０．１〜３μｍの六方晶炭化物を０．１〜５容
量％分散させ、凝固時に微細なＭ7 Ｃ3 型共晶炭化物を
析出させる。
ことによって耐摩耗性を高めた工具鋼における該共晶炭
化物を微細なものとし、引張強度及び靭性のいずれにお
いても優れた工具鋼を得ることのできる方法を開発する
ことを目的とする。 【構成】 Ｍ7 Ｃ3 型共晶炭化物を多量含む工具鋼を製
造するに当たり、当該溶湯中へ高融点で且つ該溶湯に溶
解しない０．１〜３μｍの六方晶炭化物を０．１〜５容
量％分散させ、凝固時に微細なＭ7 Ｃ3 型共晶炭化物を
析出させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性に優れた高炭
素高クロム工具鋼において、鋼中の炭化物を微細化する
ことによって、優れた耐摩耗性を維持しつつ靭性の改善
された工具鋼を簡単な手段で容易に製造することのでき
る方法に関するものである。
素高クロム工具鋼において、鋼中の炭化物を微細化する
ことによって、優れた耐摩耗性を維持しつつ靭性の改善
された工具鋼を簡単な手段で容易に製造することのでき
る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋼中にＭ7 Ｃ3 型の共晶炭化物を多量に
含有する高炭素高クロム工具鋼は、非常に優れた耐摩耗
性を有している反面、靭性に欠けるという欠点がある。
これは、粗大な共晶炭化物が割れの起点となり易いため
と考えられており、そのため、該共晶炭化物を微細化す
ることにより靭性を改善する方法が種々検討されてい
る。
含有する高炭素高クロム工具鋼は、非常に優れた耐摩耗
性を有している反面、靭性に欠けるという欠点がある。
これは、粗大な共晶炭化物が割れの起点となり易いため
と考えられており、そのため、該共晶炭化物を微細化す
ることにより靭性を改善する方法が種々検討されてい
る。
【０００３】このうち最も一般的に実施されているのは
急冷凝固法であるが、この方法はコストが高くつくとい
う経済上の欠点に加えて、余り大きな製品サイズのもの
に適用すると製造中に割れを生じるという問題があるた
め、製造可能な寸法に制限がある。また、粉末焼結法を
採用することによって炭化物を微細化する方法も知られ
ているが、この方法も製造コストが著しく高くつく。
急冷凝固法であるが、この方法はコストが高くつくとい
う経済上の欠点に加えて、余り大きな製品サイズのもの
に適用すると製造中に割れを生じるという問題があるた
め、製造可能な寸法に制限がある。また、粉末焼結法を
採用することによって炭化物を微細化する方法も知られ
ているが、この方法も製造コストが著しく高くつく。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、Ｍ7
Ｃ3 型の共晶炭化物を含む高炭素高クロム工具鋼におい
て、その優れた耐摩耗性を維持しつつ、簡単な方法でＭ
7 Ｃ3 型共晶炭化物を微細に晶出せしめ、それににより
靭性の改善された工具鋼を得ることのできる方法を提供
しようとするものである。
情に着目してなされたものであって、その目的は、Ｍ7
Ｃ3 型の共晶炭化物を含む高炭素高クロム工具鋼におい
て、その優れた耐摩耗性を維持しつつ、簡単な方法でＭ
7 Ｃ3 型共晶炭化物を微細に晶出せしめ、それににより
靭性の改善された工具鋼を得ることのできる方法を提供
しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するこ
とのできた本発明に係る製法の構成は、Ｍ7 Ｃ3 型共晶
炭化物を分散状態で含有する工具鋼の製法であって、高
融点で且つ溶湯中で溶解しない０．１〜３μｍの大きさ
の六方晶金属炭化物を、溶湯中に０．１〜５容量％混入
せしめ、該炭化物を起点としてＭ7 Ｃ3 型の微細な炭化
物を晶出させるところに要旨を有するものである。
とのできた本発明に係る製法の構成は、Ｍ7 Ｃ3 型共晶
炭化物を分散状態で含有する工具鋼の製法であって、高
融点で且つ溶湯中で溶解しない０．１〜３μｍの大きさ
の六方晶金属炭化物を、溶湯中に０．１〜５容量％混入
せしめ、該炭化物を起点としてＭ7 Ｃ3 型の微細な炭化
物を晶出させるところに要旨を有するものである。
【０００６】
【作用】Ｍ7 Ｃ3 型の共晶炭化物を含む高炭素高クロム
工具鋼は、耐摩耗性を高めるため多量の共晶炭化物を含
んでいる。ところがこれらの共晶炭化物は、一般に採用
されている低コストの鋳造法を採用すると、粗大な共晶
炭化物となって靭性を著しく低下させるため、非常に脆
いものとなってしまう。
工具鋼は、耐摩耗性を高めるため多量の共晶炭化物を含
んでいる。ところがこれらの共晶炭化物は、一般に採用
されている低コストの鋳造法を採用すると、粗大な共晶
炭化物となって靭性を著しく低下させるため、非常に脆
いものとなってしまう。
【０００７】そこで本発明者らは、簡単且つ安価な手段
で共晶炭化物を微細化し、靭性を高めることのできる方
法の開発を期して種々研究を重ねてきた。そして、炭化
物を微細化させるため、当初急冷凝固法を採用する方法
を試みた。その結果、共晶炭化物を十分に微細なものと
するには少なくとも３℃／秒以上の凝固速度を採用する
ことが必要であり、この様な条件は実際の工業用材料の
製法として実用化することは殆ど不可能であることが分
かった。
で共晶炭化物を微細化し、靭性を高めることのできる方
法の開発を期して種々研究を重ねてきた。そして、炭化
物を微細化させるため、当初急冷凝固法を採用する方法
を試みた。その結果、共晶炭化物を十分に微細なものと
するには少なくとも３℃／秒以上の凝固速度を採用する
ことが必要であり、この様な条件は実際の工業用材料の
製法として実用化することは殆ど不可能であることが分
かった。
【０００８】そこで、より簡単に微細結晶の晶出を可能
にすべく、共晶炭化物の晶出状況を調べたところ、共晶
炭化物は、冷却過程で過冷却を生じ易い炭化物偏析部分
を起点として析出すること、またこの析出起点が少ない
場合は、当該少ない析出起点から共晶が大きく成長して
粗大な共晶炭化物となることを知った。
にすべく、共晶炭化物の晶出状況を調べたところ、共晶
炭化物は、冷却過程で過冷却を生じ易い炭化物偏析部分
を起点として析出すること、またこの析出起点が少ない
場合は、当該少ない析出起点から共晶が大きく成長して
粗大な共晶炭化物となることを知った。
【０００９】そして、溶湯中に共晶炭化物の析出起点と
なる不溶物を均一に分散させておけば、冷却過程でそれ
らの不溶物を起点として溶湯全域から共晶炭化物が無数
に晶出する結果、個々の晶出物は非常に微細なものとな
り、その結果、共晶炭化物による靭性への悪影響が著し
く軽減され、高靭性の工具鋼となることが分かった。本
発明はこの様な知見に基づいてなされたものであって、
溶湯凝固時における共晶炭化物の析出起点を増大させる
ことによって共晶炭化物の晶析箇所を増大させ、それに
より凝固中の溶湯中において共晶炭化物を微細に析出さ
せるものである。
なる不溶物を均一に分散させておけば、冷却過程でそれ
らの不溶物を起点として溶湯全域から共晶炭化物が無数
に晶出する結果、個々の晶出物は非常に微細なものとな
り、その結果、共晶炭化物による靭性への悪影響が著し
く軽減され、高靭性の工具鋼となることが分かった。本
発明はこの様な知見に基づいてなされたものであって、
溶湯凝固時における共晶炭化物の析出起点を増大させる
ことによって共晶炭化物の晶析箇所を増大させ、それに
より凝固中の溶湯中において共晶炭化物を微細に析出さ
せるものである。
【００１０】この炭化物析出箇所については、共晶炭化
物を析出成長させる必要があり、こうした観点から析出
起点となり得る様な物質について種々検索した。その結
果、面心立方のＶＣやＴｉＣ等では共晶析出起点として
の作用を示さず、また低融点の六方晶であるＦｅ2 Ｎや
Ｆｅ2 Ｃ等では、溶湯中への投入後直ちに溶解してしま
うため共晶炭化物析出起点としての効果を全く発揮し得
ないことが確認された。
物を析出成長させる必要があり、こうした観点から析出
起点となり得る様な物質について種々検索した。その結
果、面心立方のＶＣやＴｉＣ等では共晶析出起点として
の作用を示さず、また低融点の六方晶であるＦｅ2 Ｎや
Ｆｅ2 Ｃ等では、溶湯中への投入後直ちに溶解してしま
うため共晶炭化物析出起点としての効果を全く発揮し得
ないことが確認された。
【００１１】ところが、高融点で且つ溶湯中に溶解しな
いＭ7 Ｃ3 型炭化物と同じ六方晶であるＷＣ、ＭｏＣ、
Ｃｒ7 Ｃ3 等の炭化物は、共晶炭化物析出起点として有
効に作用し、これらを溶湯中へ分散させてから冷却凝固
させれば、析出する共晶炭化物を著しく微細にすること
ができることが分かった。この様な析出起点として作用
する六方晶炭化物としては、例えばＷＣ、ＭｏＣ、Ｃｒ
7 Ｃ3 、Ｔａ2 Ｃ、Ｍｏ2 Ｃ、Ｗ2 Ｃ等を挙げることが
できるが、これらの中でも特に好ましいのはＷＣ、Ｍｏ
Ｃ、Ｃｒ7 Ｃ3 等である。
いＭ7 Ｃ3 型炭化物と同じ六方晶であるＷＣ、ＭｏＣ、
Ｃｒ7 Ｃ3 等の炭化物は、共晶炭化物析出起点として有
効に作用し、これらを溶湯中へ分散させてから冷却凝固
させれば、析出する共晶炭化物を著しく微細にすること
ができることが分かった。この様な析出起点として作用
する六方晶炭化物としては、例えばＷＣ、ＭｏＣ、Ｃｒ
7 Ｃ3 、Ｔａ2 Ｃ、Ｍｏ2 Ｃ、Ｗ2 Ｃ等を挙げることが
できるが、これらの中でも特に好ましいのはＷＣ、Ｍｏ
Ｃ、Ｃｒ7 Ｃ3 等である。
【００１２】ただし、こうした効果を有効に発揮させる
には、該六方晶炭化物の大きさを０．１〜３μｍの範囲
としなければならず、０．１μｍ未満の微細物では溶湯
中へ均一に分散させることが難しく且つ分散できたとし
ても炭化物析出起点としての作用が有効に発揮されな
い。一方３μｍを超える粗大物になると、それ自身が鋳
造物の靭性を悪化させることになり、やはり本発明の目
的を果たすことができない。
には、該六方晶炭化物の大きさを０．１〜３μｍの範囲
としなければならず、０．１μｍ未満の微細物では溶湯
中へ均一に分散させることが難しく且つ分散できたとし
ても炭化物析出起点としての作用が有効に発揮されな
い。一方３μｍを超える粗大物になると、それ自身が鋳
造物の靭性を悪化させることになり、やはり本発明の目
的を果たすことができない。
【００１３】また、該六方晶炭化物の溶湯中への混入量
は０．１〜５容量％の範囲とすべきであり、０．１容量
％未満では共晶炭化物析出起点としての絶対量が不足す
るため、粗大な共晶炭化物の生成を阻止することができ
ない。一方、５容量％を超える多量になると、炭化物析
出起点としての数が多くなり過ぎるため共晶炭化物の密
集が起こり、晶出物は微細になるにもかかわらず靭性は
変えって悪くなる。この様に本発明では、Ｍ7 Ｃ3 型共
晶炭化物を分散状態で含有する工具鋼を製造する際に、
原料溶湯中に、高融点で且つ溶湯中に溶解しない０．１
〜３μｍの大きさの六方晶金属炭化物を０．１〜５容量
％混入せしめ、凝固時に該炭化物を起点としてＭ7 Ｃ3
型の微細な炭化物を晶出させることによって、ごく一般
的な凝固速度を採用した場合でも、析出する共晶炭化物
を著しく微細なものとすることができ、高い硬度を維持
しつつ靭性を著しく改善し得ることになった。
は０．１〜５容量％の範囲とすべきであり、０．１容量
％未満では共晶炭化物析出起点としての絶対量が不足す
るため、粗大な共晶炭化物の生成を阻止することができ
ない。一方、５容量％を超える多量になると、炭化物析
出起点としての数が多くなり過ぎるため共晶炭化物の密
集が起こり、晶出物は微細になるにもかかわらず靭性は
変えって悪くなる。この様に本発明では、Ｍ7 Ｃ3 型共
晶炭化物を分散状態で含有する工具鋼を製造する際に、
原料溶湯中に、高融点で且つ溶湯中に溶解しない０．１
〜３μｍの大きさの六方晶金属炭化物を０．１〜５容量
％混入せしめ、凝固時に該炭化物を起点としてＭ7 Ｃ3
型の微細な炭化物を晶出させることによって、ごく一般
的な凝固速度を採用した場合でも、析出する共晶炭化物
を著しく微細なものとすることができ、高い硬度を維持
しつつ靭性を著しく改善し得ることになった。
【００１４】
【実施例】表１に示す成分組成のＳＫＤ１１相当材から
なる溶湯１５０ｋｇに、表２に示す如く種々の大きさの
金属炭化物を３容量％均一に分散させ、これを直径約２
００mm，高さ約６００mmの鋳型に注入して約０．５℃／
秒の速度で冷却することにより鋳造を行なった。得られ
た各鋳塊を熱間鍛造した後、焼入・焼きもどし処理を行
なった。供試片を切り出し、夫々の引張強度、靭性及び
耐摩耗性を下記の方法で調べた。 （引張強度：ＧＰａ）コンピュータ計測制御方式万能試
験機を用い、平行部の直径５mm，ゲージ長２５mmの丸棒
試験片にて調べた。 （靭性：％）引張強度と同様の方法で試験し、絞り値を
調査した。 （耐摩耗性：×１０-4mm/Kgfm ）大越式摩耗試験機を用
い、円筒状試験片（外径２２．５mm，内径２０mm，高さ
１５mm）を固定軸に止め、相手材（ＳＶＪ２）と一体と
なった駆動軸を３００ｍ回転させた時の試験片の摩耗減
量を調査した。
なる溶湯１５０ｋｇに、表２に示す如く種々の大きさの
金属炭化物を３容量％均一に分散させ、これを直径約２
００mm，高さ約６００mmの鋳型に注入して約０．５℃／
秒の速度で冷却することにより鋳造を行なった。得られ
た各鋳塊を熱間鍛造した後、焼入・焼きもどし処理を行
なった。供試片を切り出し、夫々の引張強度、靭性及び
耐摩耗性を下記の方法で調べた。 （引張強度：ＧＰａ）コンピュータ計測制御方式万能試
験機を用い、平行部の直径５mm，ゲージ長２５mmの丸棒
試験片にて調べた。 （靭性：％）引張強度と同様の方法で試験し、絞り値を
調査した。 （耐摩耗性：×１０-4mm/Kgfm ）大越式摩耗試験機を用
い、円筒状試験片（外径２２．５mm，内径２０mm，高さ
１５mm）を固定軸に止め、相手材（ＳＶＪ２）と一体と
なった駆動軸を３００ｍ回転させた時の試験片の摩耗減
量を調査した。
【００１５】結果は表２に併記する通りであり、本発明
工具鋼（Ｎｏ．１，２，３）は、比較鋼（Ｎｏ．４，
５，６）及び従来鋼（Ｎｏ．７）に較べて格段に優れた
引張強度と靭性を有しており、また耐摩耗性においても
遜色のない値を示している。
工具鋼（Ｎｏ．１，２，３）は、比較鋼（Ｎｏ．４，
５，６）及び従来鋼（Ｎｏ．７）に較べて格段に優れた
引張強度と靭性を有しており、また耐摩耗性においても
遜色のない値を示している。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】次に、Ｍ7 Ｃ3 型の金属炭化物として大き
さ１μｍのＣｒ7 Ｃ3 を使用し、これを上記で用いたの
と同じ溶湯中へ添加量を種々変えて分散せしめ、上記と
同様にして引張強度、靭性及び耐摩耗性を調べた。結果
は表３に示す通りであり、該炭化物の添加による強度及
び靭性の改善効果は、該添加量が不足する場合でも又多
過ぎる場合でもその効果が有効に発揮されず、溶湯中へ
０．１〜５容量％分散させた時に限って有効に発揮され
ることが分かる。
さ１μｍのＣｒ7 Ｃ3 を使用し、これを上記で用いたの
と同じ溶湯中へ添加量を種々変えて分散せしめ、上記と
同様にして引張強度、靭性及び耐摩耗性を調べた。結果
は表３に示す通りであり、該炭化物の添加による強度及
び靭性の改善効果は、該添加量が不足する場合でも又多
過ぎる場合でもその効果が有効に発揮されず、溶湯中へ
０．１〜５容量％分散させた時に限って有効に発揮され
ることが分かる。
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ｍ
7 Ｃ3 型の共晶炭化物を分散させることによって耐摩耗
性を高めた工具鋼を製造する際に、該溶湯中へ高融点で
且つ溶湯中へ溶解しない特定サイズの六方晶炭化物を特
定量分散させてから冷却凝固させることによって、通常
の冷却条件を採用した場合でも、析出する共晶炭化物を
非常に微細なものとすることができ、それにより高い耐
摩耗性を維持しつつ、強度および靭性の優れた工具鋼を
提供し得ることになった。
7 Ｃ3 型の共晶炭化物を分散させることによって耐摩耗
性を高めた工具鋼を製造する際に、該溶湯中へ高融点で
且つ溶湯中へ溶解しない特定サイズの六方晶炭化物を特
定量分散させてから冷却凝固させることによって、通常
の冷却条件を採用した場合でも、析出する共晶炭化物を
非常に微細なものとすることができ、それにより高い耐
摩耗性を維持しつつ、強度および靭性の優れた工具鋼を
提供し得ることになった。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｍ7 Ｃ3 型共晶炭化物を分散状態で含有
する工具鋼の製法であって、高融点で且つ溶湯中で溶解
しない０．１〜３μｍの大きさの六方晶金属炭化物を、
溶湯中に０．１〜５容量％混入せしめ、該炭化物を起点
としてＭ7 Ｃ 3 型の微細な炭化物を晶出させることを特
徴とする高靭性工具鋼の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13067893A JPH06340945A (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 高靭性工具鋼の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13067893A JPH06340945A (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 高靭性工具鋼の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06340945A true JPH06340945A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=15040001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13067893A Withdrawn JPH06340945A (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 高靭性工具鋼の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06340945A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0930374A1 (en) * | 1998-01-06 | 1999-07-21 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Production of cold working tool steel |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP13067893A patent/JPH06340945A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0930374A1 (en) * | 1998-01-06 | 1999-07-21 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Production of cold working tool steel |
| US6053991A (en) * | 1998-01-06 | 2000-04-25 | Sanyo Special Steel Co., Ltd. | Production of cold working tool steel |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000801 |