JPH0978207A - 高焼入性高硬度粉末高速度鋼 - Google Patents

高焼入性高硬度粉末高速度鋼

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JPH0978207A
JPH0978207A JP23097495A JP23097495A JPH0978207A JP H0978207 A JPH0978207 A JP H0978207A JP 23097495 A JP23097495 A JP 23097495A JP 23097495 A JP23097495 A JP 23097495A JP H0978207 A JPH0978207 A JP H0978207A
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JP
Japan
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steel
hardenability
hardness
speed steel
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JP23097495A
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Inventor
Kozo Ozaki
公造 尾崎
Yukinori Matsuda
幸紀 松田
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼入性に優れ、かつ高い硬さを有する高速度
鋼を提供する。 【解決手段】 本発明の高焼入性粉末高速度鋼は、化学
組成が質量%で、C:1.2〜2.5%、Si:0.1
0%〜0.50%、Mn:0.10%〜0.50%、C
r:4.5〜5.5%、Mo:3.0〜8.0%、W:
3.0〜15.0%、V:2.0〜6.0%、Co:
5.0〜9.5%、残部が不可避的不純物およびFeか
らなり、Weq=W+2MoとするときWeqが質量%で1
5〜30%である合金粉末、または、さらにB:0.0
050〜0.0400%、Ti:0.0100〜0.0
400%を含み、Bef=B−0.77×(N−Ti/
3.42)>0なる関係を満足する合金粉末から形成さ
れ、かつ焼入れ焼もどし後の硬さがHRC68以上であ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大型のドリル、タ
ップ、カッター等の切削工具や金型等に使用される粉末
高速度鋼に関する。
【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鋼が多く用いられている。
近来、被加工材の硬度が上昇するのに伴い、これらの加
工に用いる工具の高硬度化の要求が高まっている。ま
た、切削工具や金型の寸法も大型化してきたため、大型
品でも高い硬度が得られるような焼入性に優れる高速度
鋼が要求されるようになってきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高速度鋼の焼入れに
は、1200℃にも達する高温でかつ厳密な温度管理下
における加熱が必要なために、通常、ソルト炉またはガ
ス急冷機能付き真空熱処理炉が用いられている。ソルト
炉は大型品の焼入れに適しているが、ソルトの取扱にお
ける環境対策に困難がある。真空熱処理炉では、焼入れ
時に不活性ガスを炉内に導入し、この不活性ガスを換気
扇によって強制循環して冷却速度を高めることが行われ
ている。しかし、上述のような通常のガス急冷機能付き
真空熱処理炉によって、例えば従来最も汎用的に使用さ
れている高速度鋼JIS SKH51を焼入れすると
き、直径25mm以上の太径高速度鋼製品ともなると、
これを十分に焼入れ硬化することは困難である。真空熱
処理炉のガス急冷機能をさらに強化して冷却速度を高め
ればかかる太径材を焼入れ硬化することも可能となる
が、そのためには著しく設備費が嵩むという難点があ
る。
【0004】一方、鋼の組成を改良して焼入れ時の冷却
速度が小さくなっても安定した硬さ、靭性などの強度特
性が得られる鋼を開発しようとする試みがなされてい
る。例えば、高速度鋼をベースとしてCr含有率を高め
た鋼、冷間ダイス鋼をベースとしてさらに合金元素含有
率を高めた鋼などが提案されている。これらは焼入性を
高めることはできるが、いずれもHRC68以上といっ
た高い硬さを得るには至っていない。
【0005】以上の現状に鑑みて、本発明の目的は、焼
入性に優れ、かつ高い硬さを有する高速度鋼を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の高焼入性粉末高
速度鋼は、 (1)化学組成が質量%で、 C :1.2〜2.5%、Si:0.10%〜0.50
%、Mn:0.10%〜0.50%、Cr:4.5〜
5.5%、Mo:3.0〜8.0%、W :3.0〜1
5.0%、V :2.0〜6.0%、Co:5.0〜
9.5%、残部が不可避的不純物およびFeからなり、
Weq=W+2MoとするときWeqが質量%で15〜30
%である合金粉末から形成され、かつ焼入れ焼もどし後
の硬さがHRC68以上であることを特徴とする。 (2)化学組成が質量%で、 C :1.2〜2.5%、Si:0.10%〜0.50
%、Mn:0.10%〜0.50%、Cr:4.5〜
5.5%、Mo:3.0〜8.0%、W :3.0〜1
5.0%、V :2.0〜6.0%、Co:5.0〜
9.5%、B :0.0050〜0.0400%、T
i:0.0100〜0.0400%、残部が不可避的不
純物およびFeからなり、Weq=W+2Moとするとき
Weqが質量%で15〜30%であり、B、Tiおよび不
純物Nの各含有率がBef=B−0.77×(N−Ti/
3.42)>0なる関係を満足する合金粉末から形成さ
れ、かつ焼入れ焼もどし後の硬さがHRC68以上であ
ることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、各化学成分の含有率の限定
理由について説明する。 C:1.2〜2.5% Cは、炭化物形成元素Cr、W、Mo、Vと結合し、炭
化物を形成して工具に必要な耐摩耗性を付与する。前記
炭化物はマトリックスより硬いのでマトリックス中に分
散して全体の硬さを向上する。そのためにCは1.2%
以上を含有する必要がある。しかし、C含有率が高すぎ
ると一次炭化物の晶出量が多くなり、鋼を脆化するので
上限を2.5%とする。
【0008】Si:0.10%〜0.50% Siは鋼を脱酸するために添加する。そのためにはSi
含有率は0.10%以上を必要とする。またSiは鋼マ
トリックスに固溶してその硬さを高める硬化をもつ。し
かし過度に添加すると鋼の靭性を損うのでSi含有率の
上限を0.50%とする。
【0009】Mn:0.10%〜0.50% Mnは鋼の溶製時に脱酸剤としてとして作用する。ま
た、Mnは鋼の焼入性を増す元素である。そのためにM
n含有率を0.10%以上とする。しかし過度に添加す
ると鋼の靭性を損うのでMn含有率の上限を0.50%
とする。 Cr:4.5〜5.5% Crは、鋼の焼入性を高めるのに必須の元素であり、ま
た炭化物を形成する重要な元素でもある。所要の焼入性
を得るためにはCr含有率は4.5%以上を必要とす
る。しかし、過度にCrを含有すればM236 型炭化物
が混在した組織となり、焼入れ硬さが著しく低下する。
そのため、Cr含有率の上限を5.5%とする。好まし
くはCr含有率を5.0%以下とする。
【0010】Mo:3.0〜8.0% W :3.0〜15.0% Weq=W+2Mo:15〜30% MoおよびWは、いずれも鋼中でM6 C型炭化物を形成
し、鋼の焼入れ時にマトリックスに固溶した後、焼もど
しにおいて2次炭化物として鋼中に微細に析出して鋼の
硬さ上昇に寄与する。MoおよびWの含有率が低ければ
上記効果が十分でなく、またこれらの元素の含有率が過
大となると鋼の熱間加工生を損うばかりかいたずらにコ
ストの増大を来すので、これらの元素単独での含有率の
上下限をそれぞれMoについては3.0%および8.0
%、Wについては3.0%および15.0%とする。ま
た同一の含有率ではMoはWに較べて約2倍の効果を有
することから、Weq=W+2Moとして15〜30%と
する。好ましくはWeqは20〜27とする。
【0011】V :2.0〜6.0% Vは、硬さの高いMC型炭化物を形成する元素であり、
鋼の耐摩耗性の向上に寄与する。前記MC型炭化物の効
果が十分に発揮されるためにはVの含有率は2.0%以
上であることが必要である。しかしVを過大に添加する
と、一次炭化物としてMC炭化物が多量に残存して、鋼
の加工性が損われるのでV含有率の上限を6.0%とす
る。
【0012】Co:5.0〜9.5% Coは、マトリックスに固溶してその強度を向上すると
ともに、鋼の耐熱性向上に寄与する。そのため本発明の
鋼ではCo含有率を5.0%以上とする。一方、Co
は、鋼の焼入性を低下する効果が大きいので、含有率の
上限を9.5%とする。Co含有率が9.5%を超える
と本発明が目的とする太径材を十分に焼入れ硬化するこ
とが困難となる。B、Tiを含有しない本発明の鋼にお
いてはCo含有率の上限は8.5%以下とすることが好
ましい。
【0013】B :0.0050〜0.0400%、 Ti:0.0100〜0.0400%、 Bef=B−0.77×(N−Ti/3.42)>0 Bは鋼の焼入性を向上するために添加する。Tiは、鋼
中の不純物Nと化合してNをTiNとして固定するため
に添加する。これによりBがNと化合してBの焼入性向
上効果が損われることを防ぐことができる。実際的には
Bef=B−0.77×(N−Ti/3.42)として、
Bef>0となるようにBおよびTiの添加量を調整す
る。
【0014】ところで、Bは鋼中でNのほか、O、C等
とも化合するので、鋼の焼入性を向上するために有効な
BをBefとすれば、Bef>0であるためにはB含有率は
少なくとも0.0050%以上であることを要する。し
かし、B含有率が過大となると鋼の熱間加工性が損われ
るので、B含有率の上限を0.0400%とする。ま
た、Tiも同様にNのほか、O、C等とも化合するの
で、少なくとも0.0100%以上添加する必要があ
る。しかし、Ti含有率が過大となると鋼の溶製時にノ
ズル閉塞などの作業障害をもたらすので、Ti含有率の
上限を0.0400%とする。望ましくはTi含有率の
上限を0.0300%とする。
【0015】本発明の鋼は、前記の化学組成を有する合
金粉末を粉末圧縮、焼結等の粉末冶金的手法によって固
化し、熱間鍛造、熱間圧延等の加工によって高密度化
し、さらに焼入れ焼もどしによって高硬度化して用いら
れる。本発明の合金粉末はガス噴霧法、水噴霧法、遠心
噴霧法ほか、従来行われている各種の合金粉末の製造方
法によって製造することができる。
【0016】本発明の鋼は合金粉末を素材とし、その化
学成分配合を適正に調整しているので、高硬度で微細な
炭化物を多量に含有し、しかも熱間加工性にも優れてい
る。また、本発明の鋼は、従来の高速度鋼溶製材に比べ
て高い硬さHRC68以上ととベイナイト変態開始時間
900sec以上の高い焼入性とを兼ね備える。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
する。ガス噴霧法によって、表1に示す化学組成の合金
粉末を得た。前記合金粉末をHIP缶に充填し、110
0℃×1000atmでHIP処理を施して直径150
mmの鋼塊とし、熱間鍛造によって直径20mmの丸棒
とし、焼なましを施して供試材とした。
【0018】なお、比較例7はJIS SKH51相当
の鍛練材で、熱間鍛造によって直径20mmの丸棒とし
たものである。
【0019】
【表1】
【0020】高速度鋼の焼入性の評価は、連続冷却変態
特性試験によるベイナイト変態開始時間によった。前記
供試材から直径3mm×長さ2mmの変態特性試験片を
削り出し、これを連続冷却変態特性試験に供した。連続
冷却変態特性試験は、連続冷却変態特性試験装置を用い
て行った。オーステナイト化条件1200℃×3min
保持とし、等速連続冷却変態曲線を求め、これよりベイ
ナイト変態開始時間を測定した。
【0021】また、完全に焼入れした試料の硬さの評価
として、直径10mm×長さ10mmの硬さ測定試験片
を用い、前記同様、オーステナイト化条件1200℃×
3min保持とし、油焼入れ後、ソルト炉で560℃×
1hr空冷×3回の焼もどしを行い、ロックウエル硬さ
を測定した。表2に各試験結果を示す。
【0022】
【表2】
【0023】表2から明らかなように、比較例において
は、硬さがHRC68を超えるものはベイナイト変態開
始時間が600secと短く、焼入性に劣っている。ま
た、ベイナイト変態開始時間が900secを超えて焼
入性のよいものは硬さがHRC68に達しない。これに
対して、実施例においては、いずれもベイナイト変態開
始時間900sec以上の高い焼入性を有するとともに
HRC68以上の高い硬さを有している。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
経済的な真空焼入炉によって大型のドリル、タップ、カ
ッター等の切削工具や金型等の焼入れが可能な高い焼入
性を有すると同時に、HRC68以上の高い硬さを有す
る高速度鋼を提供することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学組成が質量%で、 C :1.2〜2.5%、 Si:0.10%〜0.50%、 Mn:0.10%〜0.50%、 Cr:4.5〜5.5%、 Mo:3.0〜8.0%、 W :3.0〜15.0%、 V :2.0〜6.0%、 Co:5.0〜9.5%、 残部が不可避的不純物およびFeからなり、 Weq=W+2MoとするときWeqが質量%で15〜30
    %である合金粉末から形成され、かつ焼入れ焼もどし後
    の硬さがHRC68以上であることを特徴とする高焼入
    性粉末高速度鋼。
  2. 【請求項2】 化学組成が質量%で、 C :1.2〜2.5%、 Si:0.10%〜0.50%、 Mn:0.10%〜0.50%、 Cr:4.5〜5.5%、 Mo:3.0〜8.0%、 W :3.0〜15.0%、 V :2.0〜6.0%、 Co:5.0〜9.5%、 B :0.0050〜0.0400%、 Ti:0.0100〜0.0400%、 残部が不可避的不純物およびFeからなり、 Weq=W+2MoとするときWeqが質量%で15〜30
    %であり、 B、Tiおよび不純物Nの各含有率がBef=B−0.7
    7×(N−Ti/3.42)>0なる関係を満足する合
    金粉末から形成され、かつ焼入れ焼もどし後の硬さがH
    RC68以上であることを特徴とする高焼入性粉末高速
    度鋼。
JP23097495A 1995-09-08 1995-09-08 高焼入性高硬度粉末高速度鋼 Pending JPH0978207A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017507251A (ja) * 2014-01-27 2017-03-16 ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. 鉄系合金の遠心噴霧法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017507251A (ja) * 2014-01-27 2017-03-16 ロバルマ, ソシエダッド アノニマRovalma, S.A. 鉄系合金の遠心噴霧法

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