JPH09194992A - 表面改質をして使用する工具鋼 - Google Patents
表面改質をして使用する工具鋼Info
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- JPH09194992A JPH09194992A JP356996A JP356996A JPH09194992A JP H09194992 A JPH09194992 A JP H09194992A JP 356996 A JP356996 A JP 356996A JP 356996 A JP356996 A JP 356996A JP H09194992 A JPH09194992 A JP H09194992A
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- tool
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＶＤ法やＣＶＤ法により表面改質を行なっ
てセラミックの硬質被膜を設けた工具の、被膜の密着性
を高めて耐摩耗性を改善し工具寿命を向上させる。 【解決手段】 Ｃ：０．５〜２．３％、Ｓｉ：０．４〜
４．０％、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．５〜５．５
％、Ｖ：０．５〜６．０％、ならびに、Ｗ：２０％以下
およびＭｏ：１５％以下（ただしＷ＋２Ｍｏ：５〜２８
％）を含有し、またはさらにＣｏ：１５％以下を含有
し、残部が実質上Ｆｅからなる合金組成の工具鋼を工具
に成形し、表面改質をして使用する。
てセラミックの硬質被膜を設けた工具の、被膜の密着性
を高めて耐摩耗性を改善し工具寿命を向上させる。 【解決手段】 Ｃ：０．５〜２．３％、Ｓｉ：０．４〜
４．０％、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．５〜５．５
％、Ｖ：０．５〜６．０％、ならびに、Ｗ：２０％以下
およびＭｏ：１５％以下（ただしＷ＋２Ｍｏ：５〜２８
％）を含有し、またはさらにＣｏ：１５％以下を含有
し、残部が実質上Ｆｅからなる合金組成の工具鋼を工具
に成形し、表面改質をして使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速度工具鋼であ
って、工具に成形したのち表面改質を行なって、耐摩耗
性を高めて使用する工具鋼に関する。
って、工具に成形したのち表面改質を行なって、耐摩耗
性を高めて使用する工具鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドリル、タップ、カッター等の切削工具
や金型等の材料として、高速度工具鋼が広く使用されて
いる。 近年、被加工材の硬さが高くなるに伴ない、そ
れに対応して工具寿命を維持し向上させることが要求さ
れている。
や金型等の材料として、高速度工具鋼が広く使用されて
いる。 近年、被加工材の硬さが高くなるに伴ない、そ
れに対応して工具寿命を維持し向上させることが要求さ
れている。
【０００３】工具寿命を向上するには、工具材料の摩擦
係数を低下させ耐摩耗性を高めることが効果的であり、
その手段としてイオンプレーティング法のようなＰＶＤ
技術やＣＶＤ技術を利用して、工具の表面に硬質の被膜
を形成する方法が採用されている。 形成される被膜
は、ＴｉＮやＴｉＣのような硬質の窒化物や炭化物であ
るが、このような物質の被膜は工具鋼と諸物性が異なる
こともあって剥落しやすく、剥落してしまえば効果は失
なわれるため、被膜自体がもつ耐摩耗性が十分に活かさ
れず、工具寿命を期待したほど延長することができな
い。
係数を低下させ耐摩耗性を高めることが効果的であり、
その手段としてイオンプレーティング法のようなＰＶＤ
技術やＣＶＤ技術を利用して、工具の表面に硬質の被膜
を形成する方法が採用されている。 形成される被膜
は、ＴｉＮやＴｉＣのような硬質の窒化物や炭化物であ
るが、このような物質の被膜は工具鋼と諸物性が異なる
こともあって剥落しやすく、剥落してしまえば効果は失
なわれるため、被膜自体がもつ耐摩耗性が十分に活かさ
れず、工具寿命を期待したほど延長することができな
い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高速
度工具鋼の表面改質により形成した硬質の被膜と工具と
の密着性を高めて剥落を防止し、それによって寿命が向
上した工具を与える高速度工具鋼を提供することにあ
る。
度工具鋼の表面改質により形成した硬質の被膜と工具と
の密着性を高めて剥落を防止し、それによって寿命が向
上した工具を与える高速度工具鋼を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の工具鋼は、基本的な合金組成として、重量で、
Ｃ：０．５〜１．８％、Ｓｉ：０．４〜４．０％、Ｍ
ｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．５〜５．５％、Ｖ：０.
５〜６.０％、ならびに、Ｗ：２０％以下およびＭｏ：
１５％以下をＷ＋２Ｍｏ：５〜２８％となるように含有
し、残部が実質上Ｆｅからなる組成を有し、工具に成形
したのち表面改質を行なって使用する工具鋼である。
発明の工具鋼は、基本的な合金組成として、重量で、
Ｃ：０．５〜１．８％、Ｓｉ：０．４〜４．０％、Ｍ
ｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．５〜５．５％、Ｖ：０.
５〜６.０％、ならびに、Ｗ：２０％以下およびＭｏ：
１５％以下をＷ＋２Ｍｏ：５〜２８％となるように含有
し、残部が実質上Ｆｅからなる組成を有し、工具に成形
したのち表面改質を行なって使用する工具鋼である。
【０００６】この工具鋼は、上記した基本的合金成分に
加えて、Ｃｏ：１５％以下を含有することができる。
加えて、Ｃｏ：１５％以下を含有することができる。
【０００７】本発明の工具鋼が上記の合金組成を有すべ
き理由は、つぎのとおりである。
き理由は、つぎのとおりである。
【０００８】Ｃ：０．５〜２．３％ 焼入れによる硬さの発現に加え、炭化物を形成して強度
と耐摩耗性を基本的に担う元素であって、このために
０．５％以上含有させる必要がある。 一方、含有量が
高くなると一次炭化物の析出量が多くなり、熱間加工性
を損なうので、上限として２．３％を設けた。
と耐摩耗性を基本的に担う元素であって、このために
０．５％以上含有させる必要がある。 一方、含有量が
高くなると一次炭化物の析出量が多くなり、熱間加工性
を損なうので、上限として２．３％を設けた。
【０００９】Ｓｉ：０．４〜４．０％ 在来の高速度工具鋼においては、脱酸剤として添加さ
れ、この役割を果すには０．４％以下の添加量で足りて
いた。 発明者らは、表面改質により形成された硬質被
膜の工具への密着性を高める手段を探究して、Ｓｉの添
加量を高めると有効であることを見出した。 そこで本
発明では、従来の添加量を超えて０．４％以上添加す
る。 上記のＳｉの効果は添加量を高めると顕著になる
が、あまり高いＳｉ含有量は熱間加工性にとって有害で
ある。 そこで、４．０％を上限とした。 添加効果と
熱間加工性とを調和させる上で好ましい範囲は、０．８
〜２．０％である。
れ、この役割を果すには０．４％以下の添加量で足りて
いた。 発明者らは、表面改質により形成された硬質被
膜の工具への密着性を高める手段を探究して、Ｓｉの添
加量を高めると有効であることを見出した。 そこで本
発明では、従来の添加量を超えて０．４％以上添加す
る。 上記のＳｉの効果は添加量を高めると顕著になる
が、あまり高いＳｉ含有量は熱間加工性にとって有害で
ある。 そこで、４．０％を上限とした。 添加効果と
熱間加工性とを調和させる上で好ましい範囲は、０．８
〜２．０％である。
【００１０】Ｍｎ：１．０％以下 脱酸剤としてはたらくほか、焼入性を高める。 過度に
添加すると靭性を損なうので、１．０％以内に止める。
添加すると靭性を損なうので、１．０％以内に止める。
【００１１】Ｃｒ：３．５〜５．５％ 良好な焼入性を確保する上で必要であり、この目的で少
なくとも３．５％の添加を必要とする。 しかしＣｒの
量は炭化物の構成にとって大きな影響をもち、Ｃｒ主体
の炭化物の形成を避けたい場合には、その添加量はおの
ずから制限される。 ５．５％は、この観点から決定し
た上限である。
なくとも３．５％の添加を必要とする。 しかしＣｒの
量は炭化物の構成にとって大きな影響をもち、Ｃｒ主体
の炭化物の形成を避けたい場合には、その添加量はおの
ずから制限される。 ５．５％は、この観点から決定し
た上限である。
【００１２】Ｖ：０．５〜６．０％ やはり炭化物を形成して鋼の耐摩耗性を高める元素で、
この効果を得るには少なくとも０．５％の添加が必要で
ある。 一方、添加量が高すぎると粗大な炭化物を生じ
て被削性を低下させ、工具への成形加工を困難にするか
ら、３．５％までの添加に止める。
この効果を得るには少なくとも０．５％の添加が必要で
ある。 一方、添加量が高すぎると粗大な炭化物を生じ
て被削性を低下させ、工具への成形加工を困難にするか
ら、３．５％までの添加に止める。
【００１３】Ｗ：２０％以下、ただしＷ＋２Ｍｏ：５〜
２８％ 炭化物を形成して鋼の強度と耐摩耗性を向上させる。
添加量が多過ぎると熱間加工性が損なわれるので、２０
％を上限とした。
２８％ 炭化物を形成して鋼の強度と耐摩耗性を向上させる。
添加量が多過ぎると熱間加工性が損なわれるので、２０
％を上限とした。
【００１４】Ｍｏ：１５％以下、正しＷ＋２Ｍｏ：５〜
２８％ Ｗとともに炭化物を形成して鋼の強度と耐摩耗性を高め
る元素であり、その効果を期待する場合は適量を使用す
る。 多量の添加は熱間加工性を損なうので、１５％を
上限とした。
２８％ Ｗとともに炭化物を形成して鋼の強度と耐摩耗性を高め
る元素であり、その効果を期待する場合は適量を使用す
る。 多量の添加は熱間加工性を損なうので、１５％を
上限とした。
【００１５】Ｃｏ：１５％以下 鋼のマトリクスの強度を高めるため、所望であれば適量
を添加する。 上限は、添加効果が飽和することと、コ
ストが高くなることを考えて定めた。
を添加する。 上限は、添加効果が飽和することと、コ
ストが高くなることを考えて定めた。
【００１６】
【実施例】表１に示す合金組成の鋼を溶製し、それぞれ
３０kgの鋼塊とした。 それらの鋼塊を熱間で鍛造し、
一辺２２mmの角棒とした。 各供試材を焼入れ焼戻し処
理して、硬さをＨＲＣ６６〜６６．５のレベルに揃えた
のちＰＶＤ法により表面厚さ３〜５μｍのＴｉ(Ｃ，Ｎ)
の硬質被膜をするか、またはＣＶＤ法により厚さ５〜８
μｍのＴｉＮの硬質被膜を形成してから、真空炉を用い
て焼入れ焼戻し処理して、硬さをＨＲＣ６６〜６６．５
に揃えた。 続いて、被膜形成面に対してスクラッチ試
験を行ない、Ｆｔ値の臨界荷重を測定して被膜と鋼との
間の密着性を評価した。 評価の基準にはＪＩＳ鋼種の
合金組成を有する比較例Ａ、ＣおよびＤをとり、それら
の測定値を１００としたときの相対値で評価した。
３０kgの鋼塊とした。 それらの鋼塊を熱間で鍛造し、
一辺２２mmの角棒とした。 各供試材を焼入れ焼戻し処
理して、硬さをＨＲＣ６６〜６６．５のレベルに揃えた
のちＰＶＤ法により表面厚さ３〜５μｍのＴｉ(Ｃ，Ｎ)
の硬質被膜をするか、またはＣＶＤ法により厚さ５〜８
μｍのＴｉＮの硬質被膜を形成してから、真空炉を用い
て焼入れ焼戻し処理して、硬さをＨＲＣ６６〜６６．５
に揃えた。 続いて、被膜形成面に対してスクラッチ試
験を行ない、Ｆｔ値の臨界荷重を測定して被膜と鋼との
間の密着性を評価した。 評価の基準にはＪＩＳ鋼種の
合金組成を有する比較例Ａ、ＣおよびＤをとり、それら
の測定値を１００としたときの相対値で評価した。
【００１７】続いて実用上の効果を確認するため、径６
mmのストレートドリルを製作し、その表面に上記と同じ
くＰＶＤ法による硬質被膜を形成した。 それらドリル
を用い、被加工材としてＳ５０ＣまたはＳＣＭ４２０鋼
をえらんで穿孔を行ない、摩耗に至るまでののべ穿孔深
さを測定した。 別に、径１５mmの打抜き用パンチを製
作し、その表面にＣＶＤ法により硬質被膜を形成した。
mmのストレートドリルを製作し、その表面に上記と同じ
くＰＶＤ法による硬質被膜を形成した。 それらドリル
を用い、被加工材としてＳ５０ＣまたはＳＣＭ４２０鋼
をえらんで穿孔を行ない、摩耗に至るまでののべ穿孔深
さを測定した。 別に、径１５mmの打抜き用パンチを製
作し、その表面にＣＶＤ法により硬質被膜を形成した。
【００１８】スクラッチ試験により密着性の評価し、ド
リル穿孔試験の穿孔長さ指数および打ち抜き試験のかじ
り指数とで耐摩耗性を評価した。 それらの結果を、あ
わせて表２に示す。
リル穿孔試験の穿孔長さ指数および打ち抜き試験のかじ
り指数とで耐摩耗性を評価した。 それらの結果を、あ
わせて表２に示す。
【００１９】 表 １ 区分 合 金 組 成* Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｃｒ Ｗ Ｖ Ｍｏ Ｃｏ 実施例１ 0.79 1.01 0.31 4.00 17.43 1.28 − − 実施例２ 0.80 1.50 0.33 4.08 17.48 1.33 − − 実施例３ 0.79 3.21 0.32 4.05 17.49 1.30 − − 比較例Ａ 0.81 0.35 0.32 4.10 17.50 1.31 − − 実施例４ 1.16 0.81 0.33 4.21 6.15 3.01 4.62 − 実施例５ 1.15 1.13 0.32 4.18 6.21 3.03 4.59 − 実施例６ 1.14 2.01 0.32 4.21 6.18 3.02 4.61 − 実施例７ 1.16 2.89 0.31 4.22 6.15 3.05 4.61 − 実施例８ 1.15 3.15 0.32 4.22 6.21 3.01 4.62 − 比較例Ｂ 1.15 0.39 0.31 4.21 6.11 3.02 4.60 − 実施例９ 0.79 0.82 0.32 4.22 18.88 1.23 − 11.89 実施例10 0.78 1.14 0.33 4.21 18.78 1.22 − 12.01 実施例11 0.81 2.11 0.32 4.19 18.79 1.24 − 11.88 実施例12 0.82 2.79 0.33 4.18 19.01 1.25 − 12.02 比較例Ｃ 0.81 0.38 0.33 4.23 18.87 1.21 − 11.92 比較例Ｄ 0.81 4.05 0.31 4.21 18.98 1.21 − 12.01 実施例13 0.87 0.75 0.32 4.22 6.03 1.83 4.53 4.93 実施例14 0.85 1.15 0.31 4.18 5.99 1.81 4.57 4.94 実施例15 0.91 2.02 0.32 4.17 5.98 1.79 4.56 4.99 実施例16 0.89 2.98 0.33 4.22 6.04 1.86 4.56 4.98 比較例Ｅ 0.86 0.38 0.31 4.21 6.02 1.85 4.55 4.87 比較例Ｆ 0.88 4.15 0.31 4.21 6.01 1.82 4.57 4.97 ＊重量％、残部Ｆｅ。 比較例ＤおよびＦは、熱間鍛造により割れを生じた。
【００２０】 表 ２ 区分 密着性指数 ドリル穿孔長さ指数 打ち抜きかじり指数 実施例１ １１１ １１３ １１０ 実施例２ １１９ １１７ １１１ 実施例３ １４７ １２３ １１６ 比較例Ａ １００ １００ １００ 実施例４ １６７ １１０ １０９ 実施例５ １１２ １１４ １１１ 実施例６ １２７ １２０ １１４ 実施例７ １４１ １２３ １１６ 実施例８ １４６ １２３ １１７ 比較例Ｂ １００ １００ １００ 実施例９ １０７ １１０ １０９ 実施例10 １１３ １１５ １１１ 実施例11 １２９ １２１ １１４ 実施例12 １４０ １２３ １１６ 比較例Ｃ １００ １００ １００ 実施例13 １０６ １０９ １０８ 実施例14 １１３ １１４ １１２ 実施例15 １２７ １２０ １１４ 実施例16 １４３ １２３ １１６ 比較例Ｅ １００ １００ １００
【００２１】
【発明の効果】本発明に従いＳｉ量を高めた合金組成の
鋼は、ＰＶＤ法およびＣＶＤ法により形成した硬質被膜
の密着性が高く、それを反映して工具の耐摩耗性が改善
され寿命が向上する。
鋼は、ＰＶＤ法およびＣＶＤ法により形成した硬質被膜
の密着性が高く、それを反映して工具の耐摩耗性が改善
され寿命が向上する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 16/00 Ｃ２３Ｃ 16/00
Claims (3)
- 【請求項１】 重量で、Ｃ：０．５〜２．３％、Ｓｉ：
０．４〜４．０％、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．５
〜５．５％、Ｖ：０．５〜６．０％、ならびに、Ｗ：２
０％以下およびＭｏ：１５％以下の１種または２種をＷ
＋２Ｍｏ：５〜２８％となるように含有し、残部が実質
上Ｆｅからなり、工具に成形したのち表面改質を行なっ
て使用する工具鋼。 - 【請求項２】 重量で、Ｃ：０．５〜２．３％、Ｓｉ：
０．４〜４．０％、Ｍｎ：１．０％以下、Ｃｒ：３．５
〜５．５％、Ｖ：０．５〜６．０％、ならびに、Ｗ：２
０％以下およびＭｏ：１５％以下をＷ＋２Ｍｏ：５〜２
８％となるように含有するとともに、Ｃｏ：１５％以下
を含有し、残部が実質上Ｆｅからなり、工具に成形した
のち表面改質を行なって使用する工具鋼。 - 【請求項３】 表面改質をＰＶＤ法またはＣＶＤ法によ
って行なう請求項１または２の工具鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP356996A JPH09194992A (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 表面改質をして使用する工具鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP356996A JPH09194992A (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 表面改質をして使用する工具鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09194992A true JPH09194992A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11561080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP356996A Pending JPH09194992A (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 表面改質をして使用する工具鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09194992A (ja) |
-
1996
- 1996-01-12 JP JP356996A patent/JPH09194992A/ja active Pending
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