JPH0676648B2 - 焼結工具鋼 - Google Patents
焼結工具鋼Info
- Publication number
- JPH0676648B2 JPH0676648B2 JP60229388A JP22938885A JPH0676648B2 JP H0676648 B2 JPH0676648 B2 JP H0676648B2 JP 60229388 A JP60229388 A JP 60229388A JP 22938885 A JP22938885 A JP 22938885A JP H0676648 B2 JPH0676648 B2 JP H0676648B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- amount
- added
- tool steel
- speed steel
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、切削工具等の工具材料に供される焼結工具
鋼、特に硬度、耐摩耗性、靱性に優れた焼結高速鋼に関
する。
鋼、特に硬度、耐摩耗性、靱性に優れた焼結高速鋼に関
する。
（従来の技術とその問題点） 従来、高硬度（HRC65〜70）の高速度鋼として、AISI M4
0シリーズが開発されてきた。該M40シリーズの高速度鋼
は硬度を向上させるため、Coを５重量％（以下重量％を
％と略記する）以上添加しかつＣ量を高めるとともに、
靱性低下を防止するためＶ量を減少させたものである。
0シリーズが開発されてきた。該M40シリーズの高速度鋼
は硬度を向上させるため、Coを５重量％（以下重量％を
％と略記する）以上添加しかつＣ量を高めるとともに、
靱性低下を防止するためＶ量を減少させたものである。
ところが上記M40シリーズの高速度鋼は溶解法で製造さ
れるため、炭化物の偏析が生じやすく、熱処理条件も厳
しいものとなる。又、Ｖ量が少ないため、摩損性が低下
する問題もある。
れるため、炭化物の偏析が生じやすく、熱処理条件も厳
しいものとなる。又、Ｖ量が少ないため、摩損性が低下
する問題もある。
又従来、粉末冶金法により製造される高速度鋼として、
硬度、耐摩耗性を向上させるため、Mo、Ｗ、Co、Ｃ、Ｎ
等の添加量を高めて高合金化した溶湯をガスアトマイズ
法によりアトマイズして高速度鋼粉末を作成し、得られ
た粉末を熱間静水圧処理により固化してなるものが知ら
れている。
硬度、耐摩耗性を向上させるため、Mo、Ｗ、Co、Ｃ、Ｎ
等の添加量を高めて高合金化した溶湯をガスアトマイズ
法によりアトマイズして高速度鋼粉末を作成し、得られ
た粉末を熱間静水圧処理により固化してなるものが知ら
れている。
ところが、上記ガスアトマイズ法による高速度鋼におい
ては、各成分の添加量の調整に限界があり、その限界を
越えると良好なアトマイズが行えなくなるという問題が
ある。例えば該高速度鋼にTiを添加する場合、その添加
量は２％が限度であり、２％を越えると、仮に真空溶解
を行ったとしてもCO反応によりバブリングが生じて溶湯
の粘性が低下し、アトマイズが不可能になる。又、Ｖに
ついても15％以上添加すると大気溶解の場合はＶの酸化
によりアトマイズが不可能になる。更に又、Ｖを7.5％
以上添加すると、アトマイズは行えても粉末中の炭化物
が巨大となる。一方、上記の不具合が生じない程度にＶ
量を減少させれば、充分な硬度、耐摩耗性は得られな
い。
ては、各成分の添加量の調整に限界があり、その限界を
越えると良好なアトマイズが行えなくなるという問題が
ある。例えば該高速度鋼にTiを添加する場合、その添加
量は２％が限度であり、２％を越えると、仮に真空溶解
を行ったとしてもCO反応によりバブリングが生じて溶湯
の粘性が低下し、アトマイズが不可能になる。又、Ｖに
ついても15％以上添加すると大気溶解の場合はＶの酸化
によりアトマイズが不可能になる。更に又、Ｖを7.5％
以上添加すると、アトマイズは行えても粉末中の炭化物
が巨大となる。一方、上記の不具合が生じない程度にＶ
量を減少させれば、充分な硬度、耐摩耗性は得られな
い。
この問題点を解決するため、酸化粉末をH2及びＣにより
共還元した後炭化物粉末、窒化物粉末を混合し、その混
合体を粉砕して得た粉末を成形、焼結してなるものが知
られている。この焼結高速度鋼は各成分の含有量の調整
を比較的容易に行えるという利点を有する。しかしなが
ら、上記共還元法による焼結高速度鋼には、酸化物粉末
として添加したMo、Ｗ、Cr、Ｖ等が炭化した際に、炭化
物が凝集して靱性が低下するという問題がある。
共還元した後炭化物粉末、窒化物粉末を混合し、その混
合体を粉砕して得た粉末を成形、焼結してなるものが知
られている。この焼結高速度鋼は各成分の含有量の調整
を比較的容易に行えるという利点を有する。しかしなが
ら、上記共還元法による焼結高速度鋼には、酸化物粉末
として添加したMo、Ｗ、Cr、Ｖ等が炭化した際に、炭化
物が凝集して靱性が低下するという問題がある。
（問題点を解決するための手段及び効果） 本発明者は鋭意研究の結果、工具鋼に適量の窒化ほう素
（BN）を含有させることにより、上記の不具合を解消し
て硬度、耐摩耗性、靱性を改善させうることを見い出し
た。
（BN）を含有させることにより、上記の不具合を解消し
て硬度、耐摩耗性、靱性を改善させうることを見い出し
た。
上記の知見に基づき本発明に係る工具鋼は微粒化した工
具鋼板粉末にBN粉末を添加して混合した後、混合体を焼
結して製造される。この焼結工具鋼の密度比は好ましく
は99％以上とする。
具鋼板粉末にBN粉末を添加して混合した後、混合体を焼
結して製造される。この焼結工具鋼の密度比は好ましく
は99％以上とする。
良好な硬度、耐摩耗性、靱性を得るためには、上記BN粉
末の添加量は0.3〜25％の範囲とすることが好ましい。
この範囲内でBN粉末の添加量を増加させれば、硬度及び
耐摩耗性は向上し、逆に靱性は低下する。従って、用途
に応じた硬度、耐摩耗性、靱性が得られるようにBN粉末
の添加量が選定すれば良い。
末の添加量は0.3〜25％の範囲とすることが好ましい。
この範囲内でBN粉末の添加量を増加させれば、硬度及び
耐摩耗性は向上し、逆に靱性は低下する。従って、用途
に応じた硬度、耐摩耗性、靱性が得られるようにBN粉末
の添加量が選定すれば良い。
又、アトマイズにより得られる工具鋼粉末を粒径が約35
0メッシュ以下でかつ平均粒径が約30μｍ以下となる程
度に微粒化すれば、BN粉末の添加量として上記範囲から
いずれの値を選定しても、常に工具鋼粉末にBN粉末を充
分均一に分散させることができ、それにより高性能の工
具鋼を提供することができる。
0メッシュ以下でかつ平均粒径が約30μｍ以下となる程
度に微粒化すれば、BN粉末の添加量として上記範囲から
いずれの値を選定しても、常に工具鋼粉末にBN粉末を充
分均一に分散させることができ、それにより高性能の工
具鋼を提供することができる。
上記BNには結晶構造により、ｈ−BN（六方晶系BN）、w
−BN（ウルツァイト型BN）及びc−BN（立方晶系BN）が
あるが、本発明において工具鋼粉末に添加するBNとして
は、c−BN粉末、w−BN粉末及びc−BNとw−BNの２相焼結
粉末のいずれかを使用することができる。
−BN（ウルツァイト型BN）及びc−BN（立方晶系BN）が
あるが、本発明において工具鋼粉末に添加するBNとして
は、c−BN粉末、w−BN粉末及びc−BNとw−BNの２相焼結
粉末のいずれかを使用することができる。
なお、上記工具鋼は、Ｃ、Cr、Ｗ、Mo、Ｖ、Co等を含有
することができ、その場合の各成分の好ましい含有量を
以下に示す。
することができ、その場合の各成分の好ましい含有量を
以下に示す。
C :0.5〜３％ Cr:2〜30％ W :0又は0.1〜30％ Mo:0又は0.1〜20％ V :0.5〜7.5％ Co:0又は0.1〜20％ （実施例） C1.3％、Mn0.31％、SiO0.29％、P0.023％、S0.014％、C
r3.93％、Mo5.14％、W6.30％、V2.95％、Co7.99％残部F
eの溶湯をガスアトマイズして平均粒径19.0μｍの高速
度鋼粉末を作成した。該高速度粉末に平均粒径20μｍの
c−BN粉末を０〜27％添加して混合した。引続き、温度1
150℃−圧力800atmで熱間静水圧処理（HIP）を施して焼
結し、供試材を作成した。
r3.93％、Mo5.14％、W6.30％、V2.95％、Co7.99％残部F
eの溶湯をガスアトマイズして平均粒径19.0μｍの高速
度鋼粉末を作成した。該高速度粉末に平均粒径20μｍの
c−BN粉末を０〜27％添加して混合した。引続き、温度1
150℃−圧力800atmで熱間静水圧処理（HIP）を施して焼
結し、供試材を作成した。
第１図にc−BN粉末の添加量を５％とした場合の供試材
の顕微鏡組織（×100倍）を示す。同図から明らかなよ
うに、高速度鋼粉末を微粒化することにより、BNが組織
内で均一に分散している。
の顕微鏡組織（×100倍）を示す。同図から明らかなよ
うに、高速度鋼粉末を微粒化することにより、BNが組織
内で均一に分散している。
上記供試材に1190℃−３分間の油焼入後、540℃−1.5時
間の空冷を行う熱処理を３回繰り返し、このような熱処
理後に供試材の硬度を測定した。第２図にその結果を示
す。同図から明らかなように、c−BN粉末を添加量が増
加するにつれて硬度は向上している。
間の空冷を行う熱処理を３回繰り返し、このような熱処
理後に供試材の硬度を測定した。第２図にその結果を示
す。同図から明らかなように、c−BN粉末を添加量が増
加するにつれて硬度は向上している。
又、上記熱処理後に供試材の抗折力を測定した結果を第
３図に示す。同図から明らかなように、c−BN粉末の添
加量が増加するにつれて抗折力つまり靱性は低下する。
特にc−BN粉末の添加量が25％以上になる、BNの凝集が
著しくなって抗折力が急激に低下する。
３図に示す。同図から明らかなように、c−BN粉末の添
加量が増加するにつれて抗折力つまり靱性は低下する。
特にc−BN粉末の添加量が25％以上になる、BNの凝集が
著しくなって抗折力が急激に低下する。
上記熱処理後に大越式摩耗試験法により供試材の耐摩耗
性を調査した結果を第４図に示す。但し、当該試験の相
手材はSCM415、最終荷重は6.3kg、摩耗距離は400m、摩
耗速度は0.3m/secとし、無潤滑で試験を行った。同図か
ら明らかなように、c−BN粉末の添加量が増すにつれて
比摩耗量が減少し、従って耐摩耗性が向上する。特にc
−BN粉末の添加量が0.3％以上程度となる、耐摩耗性が
急激に高くなる。
性を調査した結果を第４図に示す。但し、当該試験の相
手材はSCM415、最終荷重は6.3kg、摩耗距離は400m、摩
耗速度は0.3m/secとし、無潤滑で試験を行った。同図か
ら明らかなように、c−BN粉末の添加量が増すにつれて
比摩耗量が減少し、従って耐摩耗性が向上する。特にc
−BN粉末の添加量が0.3％以上程度となる、耐摩耗性が
急激に高くなる。
以上ではc−BN粉末を添加した場合の測定結果について
述べたが、平均粒径19μｍのw−BN粉末を５％添加した
場合の各特性の測定結果を第２図〜第４図中に×印で示
す。第２図〜第４図からわかるように、w−BN粉末を５
％添加した際の各特性はc−BN粉末を等量添加した際の
各特性とほぼ等しくなる。なお、上記実施例では高速度
鋼粉末をガスアトマイズ法により作成したが、それに代
えて超高圧水アトマイズ法により作成しても良い。
述べたが、平均粒径19μｍのw−BN粉末を５％添加した
場合の各特性の測定結果を第２図〜第４図中に×印で示
す。第２図〜第４図からわかるように、w−BN粉末を５
％添加した際の各特性はc−BN粉末を等量添加した際の
各特性とほぼ等しくなる。なお、上記実施例では高速度
鋼粉末をガスアトマイズ法により作成したが、それに代
えて超高圧水アトマイズ法により作成しても良い。
第１図は本発明による焼結高速度鋼の金属組織を示す図
面代用写真、 第２図は本発明による焼結高速度鋼における熱処理後の
硬度とBN粉末添加量との関係を示すグラフ、 第３図は本発明による焼結高速度鋼における熱処理後の
抗折力とBN粉末添加量との関係を示すグラフ、 第４図は本発明による焼結高速度鋼における熱処理後の
比摩耗量とBN粉末添加量との関係を示すグラフである。
面代用写真、 第２図は本発明による焼結高速度鋼における熱処理後の
硬度とBN粉末添加量との関係を示すグラフ、 第３図は本発明による焼結高速度鋼における熱処理後の
抗折力とBN粉末添加量との関係を示すグラフ、 第４図は本発明による焼結高速度鋼における熱処理後の
比摩耗量とBN粉末添加量との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−181848（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−57006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−128923（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−7259（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】粒径350メッシュ以下で、かつ平均粒径30
μｍ以下の微粒化した工具鋼粉末と、0.3〜25.0重量％
の立方晶系またはウルツァイト型の窒化ほう素粉末との
混合体の焼結体よりなる焼結工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229388A JPH0676648B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 焼結工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229388A JPH0676648B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 焼結工具鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289843A JPS6289843A (ja) | 1987-04-24 |
| JPH0676648B2 true JPH0676648B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=16891409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60229388A Expired - Lifetime JPH0676648B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 焼結工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676648B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4927461A (en) * | 1988-11-02 | 1990-05-22 | Quebec Metal Powders, Ltd. | Machinable-grade, ferrous powder blend containing boron nitride and method thereof |
| JPH0344450A (ja) * | 1989-03-16 | 1991-02-26 | Tatsuro Kuratomi | 立方晶窒化硼素複合高速度工具鋼焼結体およびその製造法 |
| FR2744046B1 (fr) * | 1996-01-30 | 1998-04-30 | Framatome Sa | Procede de fabrication d'un materiau metallique de grande durete et utilisations |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5252006A (en) * | 1975-10-24 | 1977-04-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Moisture separation heater outlet steam temperature control system |
| JPS58181848A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-24 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 含窒化物焼結高ｖ工具鋼とその製造方法 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60229388A patent/JPH0676648B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6289843A (ja) | 1987-04-24 |
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