JPH0971848A - 耐食性にすぐれた高速度鋼系粉末合金 - Google Patents
耐食性にすぐれた高速度鋼系粉末合金Info
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- JPH0971848A JPH0971848A JP22503495A JP22503495A JPH0971848A JP H0971848 A JPH0971848 A JP H0971848A JP 22503495 A JP22503495 A JP 22503495A JP 22503495 A JP22503495 A JP 22503495A JP H0971848 A JPH0971848 A JP H0971848A
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- powder alloy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラスチック成形機の構成部材，耐食ロー
ル，金型等の耐摩耗性，機械強度，および腐食抵抗性を
要求される機械部材，構造部材等として有用な粉末合金
を提供する。 【構成】 この粉末合金は、Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓ
ｉ：０．６％以下，Ｍｎ：０．６％以下，Ｃｒ：１０〜
３８％，Ｍｏ：０．５〜１２％、およびＶ，Ｔｉ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｗから選択される１種以上の元素を、式：
「Ｃ−１．０＜０．２Ｖ＋０．２５Ｔｉ＋０．１３Ｎｂ
＋０．０６６Ｔａ＋０．０３３Ｗ≦Ｃ」、を満たす範囲
内で含有し、残部は実質的にＦｅからなる合金組成を有
する。耐食性，強度，靱性等の改善元素として、所望に
より、Ｃｕ：０．５〜３％，Ｎｉ：０．５〜１０％，Ｃ
ｏ：４〜２０％から選択される１種以上の元素を含有す
る。
ル，金型等の耐摩耗性，機械強度，および腐食抵抗性を
要求される機械部材，構造部材等として有用な粉末合金
を提供する。 【構成】 この粉末合金は、Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓ
ｉ：０．６％以下，Ｍｎ：０．６％以下，Ｃｒ：１０〜
３８％，Ｍｏ：０．５〜１２％、およびＶ，Ｔｉ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，Ｗから選択される１種以上の元素を、式：
「Ｃ−１．０＜０．２Ｖ＋０．２５Ｔｉ＋０．１３Ｎｂ
＋０．０６６Ｔａ＋０．０３３Ｗ≦Ｃ」、を満たす範囲
内で含有し、残部は実質的にＦｅからなる合金組成を有
する。耐食性，強度，靱性等の改善元素として、所望に
より、Ｃｕ：０．５〜３％，Ｎｉ：０．５〜１０％，Ｃ
ｏ：４〜２０％から選択される１種以上の元素を含有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック成形
機のシリンダやスクリュー，あるいは耐食性ロール，軸
受，金型等のように耐摩耗性，機械強度等と共に、耐食
性を要求される部材料として有用な高速度鋼系粉末合金
に関する。
機のシリンダやスクリュー，あるいは耐食性ロール，軸
受，金型等のように耐摩耗性，機械強度等と共に、耐食
性を要求される部材料として有用な高速度鋼系粉末合金
に関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック成形機を構成するシリン
ダ，スクリュー，プランジャ、あるいは各種のロール
類、金型等は、耐摩耗性および機械強度を必要とする。
このような摩耗用途に供される機械・構造用部材料とし
て、従来より窒化鋼（JIS G4202 SACM645 ），合金工具
鋼（JIS G4404 SKD11 等）、あるいは高速度鋼（JIS G4
403SKH10,SKH51,SKH55 等) が使用されている。
ダ，スクリュー，プランジャ、あるいは各種のロール
類、金型等は、耐摩耗性および機械強度を必要とする。
このような摩耗用途に供される機械・構造用部材料とし
て、従来より窒化鋼（JIS G4202 SACM645 ），合金工具
鋼（JIS G4404 SKD11 等）、あるいは高速度鋼（JIS G4
403SKH10,SKH51,SKH55 等) が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近時のプラスチック成
形操業においては、成形品の品質・機能の改善を目的と
して、難燃剤であるハロゲン化合物等を配合した難燃性
プラスチック成形品、強化材としてのガラス繊維・セラ
ミックス繊維等を配合した繊維強化プラスチック成形品
製品、あるいは特殊機能、例えば磁着性を帯有させるた
めの強磁性合金粉末を配合したプラスチックマグネット
等の成形品の需要が増大している。樹脂組成物に配合さ
れるハロゲン化合物は、シリンダ，スクリュー等の部材
に対して強い腐食作用を及ぼし、ガラス繊維，セラミッ
クス繊維，合金粉末等の硬質物質は部材表面の摩耗損傷
を加速する。従来の窒化鋼、高速度鋼材料等では、この
ような摩耗環境・腐食環境の過酷化に十分対処すること
ができない。この他、腐食環境で使用される各種ロール
類，金型類についても、安定な使用・耐久性の向上を図
るためには、耐摩耗性と共に、耐食性をより強化するこ
とが必要である。本発明は上記に鑑みてなされたもので
あり、硬質・高耐摩耗性と併せて、腐食環境に対する改
良された耐食性を有する高速度鋼系粉末合金を提供する
ものである。
形操業においては、成形品の品質・機能の改善を目的と
して、難燃剤であるハロゲン化合物等を配合した難燃性
プラスチック成形品、強化材としてのガラス繊維・セラ
ミックス繊維等を配合した繊維強化プラスチック成形品
製品、あるいは特殊機能、例えば磁着性を帯有させるた
めの強磁性合金粉末を配合したプラスチックマグネット
等の成形品の需要が増大している。樹脂組成物に配合さ
れるハロゲン化合物は、シリンダ，スクリュー等の部材
に対して強い腐食作用を及ぼし、ガラス繊維，セラミッ
クス繊維，合金粉末等の硬質物質は部材表面の摩耗損傷
を加速する。従来の窒化鋼、高速度鋼材料等では、この
ような摩耗環境・腐食環境の過酷化に十分対処すること
ができない。この他、腐食環境で使用される各種ロール
類，金型類についても、安定な使用・耐久性の向上を図
るためには、耐摩耗性と共に、耐食性をより強化するこ
とが必要である。本発明は上記に鑑みてなされたもので
あり、硬質・高耐摩耗性と併せて、腐食環境に対する改
良された耐食性を有する高速度鋼系粉末合金を提供する
ものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の高速度鋼系粉末
合金は、Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓｉ：０．６％以下，
Ｍｎ：０．６％以下，Ｃｒ：１０〜３８％，Ｍｏ：０．
５〜１２％、およびＶ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗから選ば
れる１種ないし２種以上の元素を、下式： C-1.0 ＜0.2 V + 0.25 Ti + 0.13 Nb + 0.066 Ta + 0.033 W≦ C …〔１〕 を満たす範囲内で含有し、残部は実質的にＦｅからなる
化学組成を有する。本発明の高速度鋼系粉末合金は、所
望により、上記構成元素の他に、Ｃｕ：０．５〜３％，
Ｎｉ：０．５〜１０％，Ｃｏ：４〜２０％から選択され
る１種ないし２種以上の元素を単独または複合して含有
する成分構成が与えられる。
合金は、Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓｉ：０．６％以下，
Ｍｎ：０．６％以下，Ｃｒ：１０〜３８％，Ｍｏ：０．
５〜１２％、およびＶ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗから選ば
れる１種ないし２種以上の元素を、下式： C-1.0 ＜0.2 V + 0.25 Ti + 0.13 Nb + 0.066 Ta + 0.033 W≦ C …〔１〕 を満たす範囲内で含有し、残部は実質的にＦｅからなる
化学組成を有する。本発明の高速度鋼系粉末合金は、所
望により、上記構成元素の他に、Ｃｕ：０．５〜３％，
Ｎｉ：０．５〜１０％，Ｃｏ：４〜２０％から選択され
る１種ないし２種以上の元素を単独または複合して含有
する成分構成が与えられる。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の粉末合金は、マルテンサ
イトないしベイナイト相の硬質基地と、その基地中に析
出したＴａ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ等の硬質炭化物の分散
強化作用による卓抜した高硬度・高摩耗抵抗性を有する
と同時に、基地中に固溶したＣｒ，Ｍｏ，Ｃｕ等の耐食
性元素の固溶効果として、改良された腐食抵抗性を有
し、また、基地中に適量の残留オーステナイト相が混在
することにより、機械部材・構造部材料として必要な強
度を備えている。
イトないしベイナイト相の硬質基地と、その基地中に析
出したＴａ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｗ等の硬質炭化物の分散
強化作用による卓抜した高硬度・高摩耗抵抗性を有する
と同時に、基地中に固溶したＣｒ，Ｍｏ，Ｃｕ等の耐食
性元素の固溶効果として、改良された腐食抵抗性を有
し、また、基地中に適量の残留オーステナイト相が混在
することにより、機械部材・構造部材料として必要な強
度を備えている。
【０００６】本発明の成分限定理由は次のとおりであ
る。構成元素の含有量を示す％は、すべて重量％であ
る。 Ｃ：１．０〜３．５％ Ｃは、Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ, Ｍｏ，Ｃｒ等の元素
と結合して、ＭＣ型,Ｍ2 Ｃ型, Ｍ6 Ｃ型炭化物を基地
中に形成し、その分散強化作用により合金の耐摩耗性を
高める。含有量が１．０％に満たないと、炭化物生成量
が少なく、耐摩耗性の改善効果が不足し、他方３．５％
を越えると、炭化物量の過剰生成により、合金の靱性お
よび強度の低下をきたす。
る。構成元素の含有量を示す％は、すべて重量％であ
る。 Ｃ：１．０〜３．５％ Ｃは、Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ, Ｍｏ，Ｃｒ等の元素
と結合して、ＭＣ型,Ｍ2 Ｃ型, Ｍ6 Ｃ型炭化物を基地
中に形成し、その分散強化作用により合金の耐摩耗性を
高める。含有量が１．０％に満たないと、炭化物生成量
が少なく、耐摩耗性の改善効果が不足し、他方３．５％
を越えると、炭化物量の過剰生成により、合金の靱性お
よび強度の低下をきたす。
【０００７】Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．６％以下 ＳｉおよびＭｎのそれぞれは、脱酸元素として添加さ
れ、また合金の焼入れ性改善効果を有する。含有量が
０．６％を越えると、合金の脆化を招くので、それぞれ
０．６％を上限とする。
れ、また合金の焼入れ性改善効果を有する。含有量が
０．６％を越えると、合金の脆化を招くので、それぞれ
０．６％を上限とする。
【０００８】Ｃｒ：１０〜３８％ Ｃｒは、非酸化性酸に対する腐食抵抗性を強化する元素
である。この効果は少量の添加においても得られるが、
特に基地中に８％以上の量を固溶させることにより、耐
食性の顕著な改善効果が得られる。このためには、１０
％以上の含有量を必要とする。増量と共に効果は増強さ
れるが、その反面合金の靱性低下を招くので、３８％を
上限とする。
である。この効果は少量の添加においても得られるが、
特に基地中に８％以上の量を固溶させることにより、耐
食性の顕著な改善効果が得られる。このためには、１０
％以上の含有量を必要とする。増量と共に効果は増強さ
れるが、その反面合金の靱性低下を招くので、３８％を
上限とする。
【０００９】Ｍｏ：０．５〜１２％ Ｍｏは、非酸化性酸に対する耐食性の強化に奏効する。
この効果を得るには０．５％以上を必要とする。増量に
伴い効果を増し、３％以上の含有により効果は顕著とな
る。このため、非酸化性酸の腐食環境に対しては、３％
以上であるのが好ましい。しかし、過度に添加すると、
合金の靱性が低下し、強度を損なうので、１２％を上限
とする。なお、Ｍｏは非酸化性酸に対する耐食性の強化
に有効である反面、増量に伴って酸化性酸に対する耐食
性を減じるので、酸化性酸の腐食環境に供される場合
は、６％以下に制限するのが望ましい。
この効果を得るには０．５％以上を必要とする。増量に
伴い効果を増し、３％以上の含有により効果は顕著とな
る。このため、非酸化性酸の腐食環境に対しては、３％
以上であるのが好ましい。しかし、過度に添加すると、
合金の靱性が低下し、強度を損なうので、１２％を上限
とする。なお、Ｍｏは非酸化性酸に対する耐食性の強化
に有効である反面、増量に伴って酸化性酸に対する耐食
性を減じるので、酸化性酸の腐食環境に供される場合
は、６％以下に制限するのが望ましい。
【００１０】Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ：これらの元素
は、Ｃとの反応性が、前記Ｃｒ，Ｍｏ等の元素よりも高
く、Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａは、ＭＣ型炭化物を、ＷはＭ
2 Ｃ型炭化物を形成して基地中に微細に分散析出し、そ
の分散強化作用により合金の耐摩耗性を高める。これら
の元素はその１種ないし２種以上が任意に選択される。
その含有量は、各元素のＣ当量と関連して、前記〔Ｉ〕
式を満たす範囲内であることを要する。下限量を「Ｃ−
１．０」（％）に規定したのは、それに満たない含有量
では、Ｃｒ, Ｍｏ（耐食元素である）の炭化物の生成量
が多くなり、耐食性改善効果を減じるからである。また
炭化物の形成に必要な量を越える余剰のＣは、基地中に
固溶し、基地のマルテンサイト変態を容易化する。他
方、上限量を「Ｃ」（％）に規定したのは、それを越え
ると、これらの元素の基地中の固溶量が不必要に多くな
り、結果として合金の靱性の低下をきたすからである。
は、Ｃとの反応性が、前記Ｃｒ，Ｍｏ等の元素よりも高
く、Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａは、ＭＣ型炭化物を、ＷはＭ
2 Ｃ型炭化物を形成して基地中に微細に分散析出し、そ
の分散強化作用により合金の耐摩耗性を高める。これら
の元素はその１種ないし２種以上が任意に選択される。
その含有量は、各元素のＣ当量と関連して、前記〔Ｉ〕
式を満たす範囲内であることを要する。下限量を「Ｃ−
１．０」（％）に規定したのは、それに満たない含有量
では、Ｃｒ, Ｍｏ（耐食元素である）の炭化物の生成量
が多くなり、耐食性改善効果を減じるからである。また
炭化物の形成に必要な量を越える余剰のＣは、基地中に
固溶し、基地のマルテンサイト変態を容易化する。他
方、上限量を「Ｃ」（％）に規定したのは、それを越え
ると、これらの元素の基地中の固溶量が不必要に多くな
り、結果として合金の靱性の低下をきたすからである。
【００１１】本発明の合金は、所望によりＣｕ，Ｎｉ，
Ｃｏから選ばれる１種ないし２種以上の元素が添加され
る。 Ｃｕ：０．５〜３％ Ｃｕは、Ｍｏとの共存下に、非酸化性酸に対する合金の
耐食性の改善に寄与する。その効果は０．５％以上の添
加により得られる。しかし、多量に添加すると合金を著
しく脆化させるので、３％を上限とする。
Ｃｏから選ばれる１種ないし２種以上の元素が添加され
る。 Ｃｕ：０．５〜３％ Ｃｕは、Ｍｏとの共存下に、非酸化性酸に対する合金の
耐食性の改善に寄与する。その効果は０．５％以上の添
加により得られる。しかし、多量に添加すると合金を著
しく脆化させるので、３％を上限とする。
【００１２】Ｎｉ：０．５〜１０％ Ｎｉは、オーステナイト相安定化元素であり、残留オー
ステナイトを増量し、合金の靱性を高める効果を有す
る。この効果は０．５％以上の添加により得られる。ま
たＮｉの添加は耐食性の改善に有効である。しかし、多
量の添加は、残留オーステナイト量の過度の増量による
合金の硬度低下、あるいは機械加工性の低下等をきたす
ので、１０％までとすべきである。
ステナイトを増量し、合金の靱性を高める効果を有す
る。この効果は０．５％以上の添加により得られる。ま
たＮｉの添加は耐食性の改善に有効である。しかし、多
量の添加は、残留オーステナイト量の過度の増量による
合金の硬度低下、あるいは機械加工性の低下等をきたす
ので、１０％までとすべきである。
【００１３】Ｃｏ：４〜２０％ Ｃｏは、基地を固溶強化し、高温における合金の耐力の
向上に著効を奏する元素である。従って高温にされされ
る用途では、Ｃｏを含有することが望ましい。含有量を
４％以上とするのは、それより少ない量では、上記効果
が不足するからである。他方、２０％を越えると、靱性
の低下が顕著となるので、これを上限とする。Ｃｏは高
価な元素であり、経済性と添加効果の両面を考慮する
と、約１２％以下にとどめるのが適当である。
向上に著効を奏する元素である。従って高温にされされ
る用途では、Ｃｏを含有することが望ましい。含有量を
４％以上とするのは、それより少ない量では、上記効果
が不足するからである。他方、２０％を越えると、靱性
の低下が顕著となるので、これを上限とする。Ｃｏは高
価な元素であり、経済性と添加効果の両面を考慮する
と、約１２％以下にとどめるのが適当である。
【００１４】本発明の粉末合金は、前記組成を有する粉
末（アトマイズ粉末等）を原料とし、公知の粉末冶金の
手法に従って製造される。例えば、粉末をダイに充填
し、加熱・加圧下に焼結処理するホットプレス法、粉末
をカプセルに充填・密封し、静水圧媒体による加圧下に
焼結を行わせる熱間静水加圧焼結法（ＨＩＰ法）、ある
いは粉末を冷間加圧成形（一軸プレス、ラバープレス
等）に付して圧粉体を形成し、これを無加圧または加圧
条件下に加熱焼結する方法等が適用される。焼結処理に
より得られる粉末合金は、調質熱処理として、高速度鋼
系合金の常法に従って焼入れ・焼戻し処理が施される。
末（アトマイズ粉末等）を原料とし、公知の粉末冶金の
手法に従って製造される。例えば、粉末をダイに充填
し、加熱・加圧下に焼結処理するホットプレス法、粉末
をカプセルに充填・密封し、静水圧媒体による加圧下に
焼結を行わせる熱間静水加圧焼結法（ＨＩＰ法）、ある
いは粉末を冷間加圧成形（一軸プレス、ラバープレス
等）に付して圧粉体を形成し、これを無加圧または加圧
条件下に加熱焼結する方法等が適用される。焼結処理に
より得られる粉末合金は、調質熱処理として、高速度鋼
系合金の常法に従って焼入れ・焼戻し処理が施される。
【００１５】本発明の合金を適用される部材は、その全
体が本発明合金からなる単体部材として、または他種材
料との積層複合体として製造される。成形機用スクリュ
ーエレメント，小径のローラ、小型の金型などの小形部
材の場合は、本発明合金の単体部材として、他方大径の
スクリュー、シリンダ、ロール類、あるいは大型の金型
等、サイズの大きい部材の場合には、耐食性・耐摩耗性
を要求される外側ないし内側の表層部のみに本発明合金
を適用し、コア部や外枠部は、機械構造用炭素鋼（ＳＣ
材）、機械構造用低合金鋼（ＳＣＭ材，ＳＮＣＭ材
等）、特殊用途鋼（ＳＵＳ材）等の適当な他種材料を充
当した積層複合部材として製造することもできる。
体が本発明合金からなる単体部材として、または他種材
料との積層複合体として製造される。成形機用スクリュ
ーエレメント，小径のローラ、小型の金型などの小形部
材の場合は、本発明合金の単体部材として、他方大径の
スクリュー、シリンダ、ロール類、あるいは大型の金型
等、サイズの大きい部材の場合には、耐食性・耐摩耗性
を要求される外側ないし内側の表層部のみに本発明合金
を適用し、コア部や外枠部は、機械構造用炭素鋼（ＳＣ
材）、機械構造用低合金鋼（ＳＣＭ材，ＳＮＣＭ材
等）、特殊用途鋼（ＳＵＳ材）等の適当な他種材料を充
当した積層複合部材として製造することもできる。
【００１６】本発明合金と他材種とを組み合わせた積層
複合構造体の製造について、ＨＩＰ法による製造工程を
例に挙げて説明する。コア材として用意した炭素鋼製部
材の所要部分（本発明の合金層を形成しようとする領
域）に、その周囲を包囲するカプセル（例えば炭素鋼
製）を形成し、カプセル内に本発明の合金組成を有する
粉末（例えば粒径５００μｍ以下）を充填し・脱気密封
した後、ＨＩＰ処理する。原料粉末の表面に比較的多量
の酸化皮膜が生成しているような場合には、カプセル内
に水素ガス等の還元性ガスを導入し、加熱下に酸化皮膜
を除去した後、脱気密封するようにすればよい。ＨＩＰ
処理条件は、温度約９００〜１２００℃，加圧力約５０
０〜１５００Kgf/cm2 、処理時間約２〜４Ｈｒとしてよ
い。その加熱・加圧処理により、粉末の焼結および焼結
層とコア材との界面の強固な結合一体化が達成される。
複合構造体の製造について、ＨＩＰ法による製造工程を
例に挙げて説明する。コア材として用意した炭素鋼製部
材の所要部分（本発明の合金層を形成しようとする領
域）に、その周囲を包囲するカプセル（例えば炭素鋼
製）を形成し、カプセル内に本発明の合金組成を有する
粉末（例えば粒径５００μｍ以下）を充填し・脱気密封
した後、ＨＩＰ処理する。原料粉末の表面に比較的多量
の酸化皮膜が生成しているような場合には、カプセル内
に水素ガス等の還元性ガスを導入し、加熱下に酸化皮膜
を除去した後、脱気密封するようにすればよい。ＨＩＰ
処理条件は、温度約９００〜１２００℃，加圧力約５０
０〜１５００Kgf/cm2 、処理時間約２〜４Ｈｒとしてよ
い。その加熱・加圧処理により、粉末の焼結および焼結
層とコア材との界面の強固な結合一体化が達成される。
【００１７】上記焼結処理工程を経た後、粉末合金層に
対する調質熱処理として焼入れ・焼戻し処理を行う。焼
入れ温度（オーステナイト化温度）は、約１０５０〜１
２５０℃、好ましくは１１００〜１２００℃である。同
温度からの冷却は、油浴、塩浴等を使用して行うことも
可能ではあるが、熱応力に起因する粉末合金層の亀裂・
割れ等を防止のために、不活性ガス（窒素ガス等）を冷
媒とし、常圧ないし加圧雰囲気（例えば３〜７Kgf/c
m2 ）中で、冷却（例えば５〜２０℃／分）するのが好
ましい。焼戻し処理は、約５００〜６００℃に適当時間
加熱保持した後、徐冷（例えば空冷）する操作を、１回
なしい複数回（例えば２〜４回）実施することにより達
成される。粉末合金層は、上記焼入れ・焼戻し処理によ
り、マルテンサイトもしくはベイナイト相、またはこれ
に適量の残留オーステナイトが混在した基地に、ＭＣ
型，Ｍ2 Ｃ型の硬質炭化物が微細に分散析出した金属組
織となる。基地中に分布する炭化物の析出量は、面積率
で約２０〜４０％を占め、溶製材である通常の高速度鋼
系合金における炭化物量（約１０〜１５％）に比べて豊
富であり、かつ分布も均一である。
対する調質熱処理として焼入れ・焼戻し処理を行う。焼
入れ温度（オーステナイト化温度）は、約１０５０〜１
２５０℃、好ましくは１１００〜１２００℃である。同
温度からの冷却は、油浴、塩浴等を使用して行うことも
可能ではあるが、熱応力に起因する粉末合金層の亀裂・
割れ等を防止のために、不活性ガス（窒素ガス等）を冷
媒とし、常圧ないし加圧雰囲気（例えば３〜７Kgf/c
m2 ）中で、冷却（例えば５〜２０℃／分）するのが好
ましい。焼戻し処理は、約５００〜６００℃に適当時間
加熱保持した後、徐冷（例えば空冷）する操作を、１回
なしい複数回（例えば２〜４回）実施することにより達
成される。粉末合金層は、上記焼入れ・焼戻し処理によ
り、マルテンサイトもしくはベイナイト相、またはこれ
に適量の残留オーステナイトが混在した基地に、ＭＣ
型，Ｍ2 Ｃ型の硬質炭化物が微細に分散析出した金属組
織となる。基地中に分布する炭化物の析出量は、面積率
で約２０〜４０％を占め、溶製材である通常の高速度鋼
系合金における炭化物量（約１０〜１５％）に比べて豊
富であり、かつ分布も均一である。
【００１８】
【実施例】表１〜３に示した化学組成を有する合金粉末
（平均粒径２００μｍ以下）を、カプセルに充填・密封
してＨＩＰ焼結処理し、ついで焼入れ・焼戻し処理を施
して供試材を得る。ＨＩＰ焼結処理は、温度：１１５０
℃，加圧力：１０００Kgf/cm2 , 保持時間：３Ｈｒとし
た。焼結処理後の焼入れ処理は、真空焼入れ炉内で１２
００℃に１Ｈｒ加熱保持した後、Ｎ2 ガス（常温・常
圧）を導入しガス冷却することにより実施し、焼戻し処
理は、５４０℃に５Ｈｒ保持した後、放冷するヒートパ
ターンを３回反復実施した。得られた供試粉末合金につ
いて、硬度測定、および摩耗試験、曲げ試験、および腐
食試験を行い、表４〜６に示す結果を得た。
（平均粒径２００μｍ以下）を、カプセルに充填・密封
してＨＩＰ焼結処理し、ついで焼入れ・焼戻し処理を施
して供試材を得る。ＨＩＰ焼結処理は、温度：１１５０
℃，加圧力：１０００Kgf/cm2 , 保持時間：３Ｈｒとし
た。焼結処理後の焼入れ処理は、真空焼入れ炉内で１２
００℃に１Ｈｒ加熱保持した後、Ｎ2 ガス（常温・常
圧）を導入しガス冷却することにより実施し、焼戻し処
理は、５４０℃に５Ｈｒ保持した後、放冷するヒートパ
ターンを３回反復実施した。得られた供試粉末合金につ
いて、硬度測定、および摩耗試験、曲げ試験、および腐
食試験を行い、表４〜６に示す結果を得た。
【００１９】(1) 摩耗試験 大越式摩耗試験機により比摩耗量Ｗｓ（mm2 / Kgf ）を
測定。 回転輪材種：軸受鋼ＳＵＪ２（硬度ＨRC 60 ） 摩耗速度：1.09ｍ/ 秒, 1.90ｍ/ 秒, 3.35ｍ/ 秒 摩耗距離：400 ｍ 最終荷重：6.2 Kgf
測定。 回転輪材種：軸受鋼ＳＵＪ２（硬度ＨRC 60 ） 摩耗速度：1.09ｍ/ 秒, 1.90ｍ/ 秒, 3.35ｍ/ 秒 摩耗距離：400 ｍ 最終荷重：6.2 Kgf
【００２０】(2) 曲げ試験 三点曲げ法により曲げ強さ（Kgf/mm2 ）を測定。 試験片サイズ：３×３×４０mm スパン（支持間距離）：３０mm
【００２１】(3) 腐食試験 腐食試験液に板状試験片を浸漬し、腐食減量（ｇ/ mm2
hr）を測定。 試験片形状：10×30×2.5,mm 試験液：10％塩酸、10％硫酸、5 ％硝酸（いずれも重量
％） 液温 ：４０℃ 浸漬時間：６Ｈｒ
hr）を測定。 試験片形状：10×30×2.5,mm 試験液：10％塩酸、10％硫酸、5 ％硝酸（いずれも重量
％） 液温 ：４０℃ 浸漬時間：６Ｈｒ
【００２２】表１〜３および表４〜６中、試料No.1〜21
は発明例、No.101〜109 は比較例であり、比較例No.101
〜106 は、発明例に類似した化学組成を有しているが、
いずれかの元素の含有量が本発明の規定から外れている
例、No.107〜109 は従来材（No.107：SKD 11 合金工具
鋼相当材, No.108：ASP 23相当材, No.109：SACM 645窒
化鋼相当材）の例である。発明例の合金は、合金工具鋼
や窒化鋼等等の従来材（No.107〜109 ）と同等ないしそ
れ以上の硬度・耐摩耗性および強度を保持しつつ、酸化
性酸，非酸化性酸に対し従来材を大きく凌ぐ改良された
腐食抵抗性を有している。なお、Ｍｏ量の比較的少ない
No.1と、それ以外の発明例（Ｍｏ量約３％以上）との対
比から、Ｍｏの増量は非酸化性酸に対する耐食性の強化
に著効を有し、Ｃｕを含むNo. 15等から、ＭｏとＣｕの
共存効果として耐食性がより高められることがわかる。
は発明例、No.101〜109 は比較例であり、比較例No.101
〜106 は、発明例に類似した化学組成を有しているが、
いずれかの元素の含有量が本発明の規定から外れている
例、No.107〜109 は従来材（No.107：SKD 11 合金工具
鋼相当材, No.108：ASP 23相当材, No.109：SACM 645窒
化鋼相当材）の例である。発明例の合金は、合金工具鋼
や窒化鋼等等の従来材（No.107〜109 ）と同等ないしそ
れ以上の硬度・耐摩耗性および強度を保持しつつ、酸化
性酸，非酸化性酸に対し従来材を大きく凌ぐ改良された
腐食抵抗性を有している。なお、Ｍｏ量の比較的少ない
No.1と、それ以外の発明例（Ｍｏ量約３％以上）との対
比から、Ｍｏの増量は非酸化性酸に対する耐食性の強化
に著効を有し、Ｃｕを含むNo. 15等から、ＭｏとＣｕの
共存効果として耐食性がより高められることがわかる。
【００２３】発明例と比較例No.101〜106 とを対比する
と、No.101（Ｃ量不足）は耐食性は良好であるが、耐摩
耗性に乏しく、発明例との対比から、良好な耐摩耗性を
得るには、１％以上のＣを必要とすることがわかる。比
較例No.102（Ｃ量過剰）は、高い耐摩耗性を有している
が、曲げ強度が低く、機械部材や構造用部材としての適
性に乏しい。比較例No.103,104のようにＣｒ量が不足し
ていると、硝酸（酸化性酸）に対する耐食性に劣り、発
明例No.9,10 等との対比から明らかなように、10％以上
のＣｒ含有により、耐硝酸腐食性は急激に改善される。
なお、比較例No.105（Ｃｒ量41.63 ％）のように、Ｃｒ
量を本発明の上限値を越えて増量しても、その割に耐食
性の向上効果は少なく、そればかりか強度の低下をもき
たし、またＭｏは非酸化性酸に対する耐食性の強化に有
効であるが、多量に添加すると、No.106のように、酸化
性酸に対する腐蝕抵抗性の低下のみならず、靱性, 強度
の低下を招く。
と、No.101（Ｃ量不足）は耐食性は良好であるが、耐摩
耗性に乏しく、発明例との対比から、良好な耐摩耗性を
得るには、１％以上のＣを必要とすることがわかる。比
較例No.102（Ｃ量過剰）は、高い耐摩耗性を有している
が、曲げ強度が低く、機械部材や構造用部材としての適
性に乏しい。比較例No.103,104のようにＣｒ量が不足し
ていると、硝酸（酸化性酸）に対する耐食性に劣り、発
明例No.9,10 等との対比から明らかなように、10％以上
のＣｒ含有により、耐硝酸腐食性は急激に改善される。
なお、比較例No.105（Ｃｒ量41.63 ％）のように、Ｃｒ
量を本発明の上限値を越えて増量しても、その割に耐食
性の向上効果は少なく、そればかりか強度の低下をもき
たし、またＭｏは非酸化性酸に対する耐食性の強化に有
効であるが、多量に添加すると、No.106のように、酸化
性酸に対する腐蝕抵抗性の低下のみならず、靱性, 強度
の低下を招く。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】
【表５】
【００２９】
【表６】
【００３０】
【発明の効果】本発明の粉末合金は、合金工具鋼，窒化
鋼等の耐摩耗材と同等ないしそれ以上の硬質・高耐摩耗
性および強度を有すると共に、腐食環境に対する改良さ
れた耐食性を有しているので、例えばプラスチック成形
機のシリンダ，スクリュー，製紙用サクションロール等
の耐食ロール、軸受，金型等の耐摩耗性，機械強度，耐
食性等を要求される機械部材，構造部材等として有用で
ある。
鋼等の耐摩耗材と同等ないしそれ以上の硬質・高耐摩耗
性および強度を有すると共に、腐食環境に対する改良さ
れた耐食性を有しているので、例えばプラスチック成形
機のシリンダ，スクリュー，製紙用サクションロール等
の耐食ロール、軸受，金型等の耐摩耗性，機械強度，耐
食性等を要求される機械部材，構造部材等として有用で
ある。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ：１．０〜３．５％，Ｓｉ：０．６％
以下，Ｍｎ：０．６％以下，Ｃｒ：１０〜３８％，Ｍ
ｏ：０．５〜１２％、およびＶ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ
から選ばれる１種ないし２種以上の元素を、下式： C-1.0 ＜0.2 V + 0.25 Ti + 0.13 Nb + 0.066 Ta + 0.0
33 W≦ C を満たす範囲内で含有し、残部は実質的にＦｅからなる
耐食性にすぐれた高速度鋼系粉末合金。 - 【請求項２】 Ｃｕ：０．５〜３％を含有する請求項１
に記載の高速度鋼系粉末合金。 - 【請求項３】 Ｎｉ：０．５〜１０％を含有する請求項
１または請求項２に記載の高速度鋼系粉末合金。 - 【請求項４】 Ｃｏ：４〜２０％を含有する請求項１〜
請求項３のいずれか１つに記載の高速度鋼系粉末合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22503495A JPH0971848A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 耐食性にすぐれた高速度鋼系粉末合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22503495A JPH0971848A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 耐食性にすぐれた高速度鋼系粉末合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0971848A true JPH0971848A (ja) | 1997-03-18 |
Family
ID=16823028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22503495A Pending JPH0971848A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 耐食性にすぐれた高速度鋼系粉末合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0971848A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004263294A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-24 | Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd | 焼結性を改善した金属射出成形用合金鋼粉末及び焼結体 |
| JP2006315357A (ja) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Hitachi Metals Ltd | 成形機用複合シリンダ |
| JP2008248308A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Kubota Corp | 高速度鋼系合金複合製品 |
| JP2012149293A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Taiwan Powder Technologies Co Ltd | 鋼粉末組成物及びその焼結体 |
| JP2012251189A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Japan Steel Works Ltd:The | 冷間工具鋼およびその製造方法 |
| WO2016184008A1 (zh) * | 2015-05-15 | 2016-11-24 | 安泰科技股份有限公司 | 粉末冶金耐磨损耐腐蚀合金 |
| CN116752055A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-09-15 | 泉州天智合金材料科技有限公司 | 一种适用于mim注射成型超高强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢 |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP22503495A patent/JPH0971848A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004263294A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-24 | Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd | 焼結性を改善した金属射出成形用合金鋼粉末及び焼結体 |
| JP2006315357A (ja) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Hitachi Metals Ltd | 成形機用複合シリンダ |
| JP2008248308A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Kubota Corp | 高速度鋼系合金複合製品 |
| JP2012149293A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Taiwan Powder Technologies Co Ltd | 鋼粉末組成物及びその焼結体 |
| JP2012251189A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Japan Steel Works Ltd:The | 冷間工具鋼およびその製造方法 |
| WO2016184008A1 (zh) * | 2015-05-15 | 2016-11-24 | 安泰科技股份有限公司 | 粉末冶金耐磨损耐腐蚀合金 |
| CN116752055A (zh) * | 2023-06-12 | 2023-09-15 | 泉州天智合金材料科技有限公司 | 一种适用于mim注射成型超高强度钢用金属粉末、制备方法及超高强度钢 |
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