JPH11172364A - 焼結工具鋼の製造方法 - Google Patents
焼結工具鋼の製造方法Info
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- JPH11172364A JPH11172364A JP9363247A JP36324797A JPH11172364A JP H11172364 A JPH11172364 A JP H11172364A JP 9363247 A JP9363247 A JP 9363247A JP 36324797 A JP36324797 A JP 36324797A JP H11172364 A JPH11172364 A JP H11172364A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鉄基合金のマトリックスに硬質粒子を分散し
た焼結工具鋼のマトリックスの靱性を高くする焼結工具
鋼の製造方法を提供すること。 【解決手段】 高速度工具鋼などの成分組成を有する鉄
基マトリックス粒子に、前記鉄基マトリックス粒子と反
応する反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を部分的に被覆
した硬質粒子を混合させ、この混合粉体を焼結体とし、
その後熱間加工をする焼結工具鋼の製造方法。
た焼結工具鋼のマトリックスの靱性を高くする焼結工具
鋼の製造方法を提供すること。 【解決手段】 高速度工具鋼などの成分組成を有する鉄
基マトリックス粒子に、前記鉄基マトリックス粒子と反
応する反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を部分的に被覆
した硬質粒子を混合させ、この混合粉体を焼結体とし、
その後熱間加工をする焼結工具鋼の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焼結工具鋼の製造
方法、詳細には硬度、耐摩耗性、耐溶着性および靱性が
優れた切削工具用などの焼結工具鋼の製造方法に関す
る。
方法、詳細には硬度、耐摩耗性、耐溶着性および靱性が
優れた切削工具用などの焼結工具鋼の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、焼結高速度鋼は、硬度、靱性、耐
摩耗性、耐溶着性などが優れているため、切削工具、冷
間および熱間ロール、各種型材などなどに多量に使用さ
れている。この焼結高速度鋼は、高速度鋼の成分組成を
有する粉末をふるい分けし、カプセルに充填した後、加
熱しながら脱気し、その後熱間静水圧圧縮（ＨＩＰ）処
理して焼結体とし、この焼結体を熱間加工して製造され
ているものである。
摩耗性、耐溶着性などが優れているため、切削工具、冷
間および熱間ロール、各種型材などなどに多量に使用さ
れている。この焼結高速度鋼は、高速度鋼の成分組成を
有する粉末をふるい分けし、カプセルに充填した後、加
熱しながら脱気し、その後熱間静水圧圧縮（ＨＩＰ）処
理して焼結体とし、この焼結体を熱間加工して製造され
ているものである。
【０００３】しかし、最近、これらの材料の性質に対す
る要望がますます高くなっており、焼結高速度鋼におい
てもさらに硬度が高く、耐摩耗性および靱性が優れ、耐
溶着性が良好な焼結高速度鋼が求められている。これら
の問題を解決したものの一つが特開昭６０─６７６４４
号公報に開示されている。この焼結高速度鋼は、所定組
成の鉄基合金のマトリックス粒子と、焼結時に前記鉄基
合金のマトリックス粒子と反応しないＴｉＮのような非
反応性硬質粒子と、焼結時に前記鉄基合金のマトリック
スに固溶し、熱処理時には粒状に析出するＴｉＢ2 のよ
うな反応性硬質粒子とを混合し、その混合粉末をＨＩＰ
で焼結し、その後熱間加工したものである。
る要望がますます高くなっており、焼結高速度鋼におい
てもさらに硬度が高く、耐摩耗性および靱性が優れ、耐
溶着性が良好な焼結高速度鋼が求められている。これら
の問題を解決したものの一つが特開昭６０─６７６４４
号公報に開示されている。この焼結高速度鋼は、所定組
成の鉄基合金のマトリックス粒子と、焼結時に前記鉄基
合金のマトリックス粒子と反応しないＴｉＮのような非
反応性硬質粒子と、焼結時に前記鉄基合金のマトリック
スに固溶し、熱処理時には粒状に析出するＴｉＢ2 のよ
うな反応性硬質粒子とを混合し、その混合粉末をＨＩＰ
で焼結し、その後熱間加工したものである。
【０００４】この焼結高速度鋼では、耐摩耗性と耐溶着
性に優れた非反応性硬質粒子が鉄基合金のマトリックス
に微細に分散し、また反応性硬質粒子も硬質粒子として
鉄基合金のマトリックス中に微細に析出している。その
ため、この材料は、高硬度で、耐摩耗性、耐溶着性に優
れているという特性を備えている。しかし、この焼結高
速度鋼のように鉄基合金のマトリックスに上記のような
硬質粒子が分散している材料の場合、鉄基合金のマトリ
ックスが本来備えている性質、すなわち靱性が十分に発
揮されていないという問題がある。
性に優れた非反応性硬質粒子が鉄基合金のマトリックス
に微細に分散し、また反応性硬質粒子も硬質粒子として
鉄基合金のマトリックス中に微細に析出している。その
ため、この材料は、高硬度で、耐摩耗性、耐溶着性に優
れているという特性を備えている。しかし、この焼結高
速度鋼のように鉄基合金のマトリックスに上記のような
硬質粒子が分散している材料の場合、鉄基合金のマトリ
ックスが本来備えている性質、すなわち靱性が十分に発
揮されていないという問題がある。
【０００５】この問題は、焼結高速度鋼のような焼結工
具鋼を十分熱間加工を行なうことができない点にある。
すなわち、焼結高速度鋼のような焼結工具鋼におけるマ
トリックスを構成する鉄基合金は、熱間鍛造、熱間押
出、熱間圧延などの熱間加工が行われると靱性が向上す
るが、上記焼結工具鋼においては、これに熱間加工を行
うと、その過程でワレなどが多発し、十分熱間加工を行
うことができないという問題が生ずる。この現象は、定
性的には、非反応性硬質粒子と鋼との親和性が小さいの
で、非反応性硬質粒子とマトリックスとの結合力が弱く
なり、そのため、相互の界面やそれぞれの凝集箇所が破
壊の起点になるからであろうと考えられる。また、反応
性硬質粒子の場合は、マトリックスと比較的強固に結合
しているので、非反応性硬質粒子の場合のような問題が
起こりづらくなるが、一方では、マトリックスとの反応
によってマトリックスの組成を変化したり、または、自
らが脆性な粗大粒子として成長し、それらが破壊の起点
として機能するものと考えられる。
具鋼を十分熱間加工を行なうことができない点にある。
すなわち、焼結高速度鋼のような焼結工具鋼におけるマ
トリックスを構成する鉄基合金は、熱間鍛造、熱間押
出、熱間圧延などの熱間加工が行われると靱性が向上す
るが、上記焼結工具鋼においては、これに熱間加工を行
うと、その過程でワレなどが多発し、十分熱間加工を行
うことができないという問題が生ずる。この現象は、定
性的には、非反応性硬質粒子と鋼との親和性が小さいの
で、非反応性硬質粒子とマトリックスとの結合力が弱く
なり、そのため、相互の界面やそれぞれの凝集箇所が破
壊の起点になるからであろうと考えられる。また、反応
性硬質粒子の場合は、マトリックスと比較的強固に結合
しているので、非反応性硬質粒子の場合のような問題が
起こりづらくなるが、一方では、マトリックスとの反応
によってマトリックスの組成を変化したり、または、自
らが脆性な粗大粒子として成長し、それらが破壊の起点
として機能するものと考えられる。
【０００６】そこで、本発明者らは、この問題点を解決
する焼結工具鋼の製造方法として、鉄基合金のマトリッ
クス粒子に、上記鉄基合金のマトリックス粒子と反応す
る反応性硬質粒子、および上記鉄基合金のマトリックス
粒子と反応しない非反応性硬質粒子を、前者と後者の体
積比が０．５以上となるように同時に混合し、得られた
混合粉子をＨＩＰ処理して焼結体とし、この焼結体を減
面率５０％以上の熱間加工して靱性の優れた焼結工具鋼
の製造方法を開発し、特許出願（特開平７─１１３７７
号公報参照）した。この製造方法で製造した焼結工具鋼
は、鉄基合金のマトリックスが本来備えている性質の靱
性を改善するものであるが、更に改善することが求めら
れている。
する焼結工具鋼の製造方法として、鉄基合金のマトリッ
クス粒子に、上記鉄基合金のマトリックス粒子と反応す
る反応性硬質粒子、および上記鉄基合金のマトリックス
粒子と反応しない非反応性硬質粒子を、前者と後者の体
積比が０．５以上となるように同時に混合し、得られた
混合粉子をＨＩＰ処理して焼結体とし、この焼結体を減
面率５０％以上の熱間加工して靱性の優れた焼結工具鋼
の製造方法を開発し、特許出願（特開平７─１１３７７
号公報参照）した。この製造方法で製造した焼結工具鋼
は、鉄基合金のマトリックスが本来備えている性質の靱
性を改善するものであるが、更に改善することが求めら
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉄基合金の
マトリックスに硬質粒子を分散した焼結工具鋼のマトリ
ックスの靱性をさらに高くする焼結工具鋼の製造方法を
提供することを課題とするものである。
マトリックスに硬質粒子を分散した焼結工具鋼のマトリ
ックスの靱性をさらに高くする焼結工具鋼の製造方法を
提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の焼結工具鋼の製造方法においては、鉄基マ
トリックス粒子に、前記鉄基マトリックス粒子と反応す
る反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を部分的に被覆した
硬質粒子を混合させ、さらに必要に応じてＣo 粒子を混
合させ、この混合粒子を焼結体とし、その後熱間加工す
ることである。
め、本発明の焼結工具鋼の製造方法においては、鉄基マ
トリックス粒子に、前記鉄基マトリックス粒子と反応す
る反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を部分的に被覆した
硬質粒子を混合させ、さらに必要に応じてＣo 粒子を混
合させ、この混合粒子を焼結体とし、その後熱間加工す
ることである。
【０００９】また、上記課題を解決するため、本発明の
焼結工具鋼の製造方法においては、前記鉄基マトリック
ス粒子を、Ｃ：０．２〜５．０重量％、Ｓｉ：２．０重
量％以下、Ｍｎ：２．０重量％以下、Ｃｒ：１６．０重
量％以下、Ｗ：１７．０重量％以下、Ｍｏ：２Ｍｏ＋Ｗ
として３５．０重量％以下、Ｖ：１０．０重量％以下、
Ｃo ：１６．０重量％以下、Ｎｂ：１０．０重量％以
下、Ｎｉ：５．０重量％以下、残部Ｆｅと不可避的不純
物から成るものとし、前記反応性硬質粒子を、周期律表
Ｖａ族またはVIａ族に属する元素の炭化物の群から選ば
れる少なくとも１種の粒子とし、また前記非反応性硬質
膜を、周期律表IVａ族に属する元素の窒化物の群から選
ばれる少なくとも１種の膜とすることである。
焼結工具鋼の製造方法においては、前記鉄基マトリック
ス粒子を、Ｃ：０．２〜５．０重量％、Ｓｉ：２．０重
量％以下、Ｍｎ：２．０重量％以下、Ｃｒ：１６．０重
量％以下、Ｗ：１７．０重量％以下、Ｍｏ：２Ｍｏ＋Ｗ
として３５．０重量％以下、Ｖ：１０．０重量％以下、
Ｃo ：１６．０重量％以下、Ｎｂ：１０．０重量％以
下、Ｎｉ：５．０重量％以下、残部Ｆｅと不可避的不純
物から成るものとし、前記反応性硬質粒子を、周期律表
Ｖａ族またはVIａ族に属する元素の炭化物の群から選ば
れる少なくとも１種の粒子とし、また前記非反応性硬質
膜を、周期律表IVａ族に属する元素の窒化物の群から選
ばれる少なくとも１種の膜とすることである。
【００１０】次に、本発明について詳細に説明する。本
発明の焼結工具鋼の製造方法に用いる鉄基マトリックス
粒子は、下記の成分組成の鉄基合金を溶製し、その溶湯
を水噴霧法などで粉粒化し、得られた粉粒体を粉砕機で
粉砕し、整粒したものである。この鉄基マトリックス粒
子の成分組成は、ＳＫＨ３、４、１０、５１〜５９など
のような硬度、靱性、耐摩耗性および耐溶着性優れてい
る成分組成の鉄基合金であればよいが、Ｃ：０．２〜
５．０重量％、Ｓｉ：２．０重量％以下、Ｍｎ：２．０
重量％以下、Ｃｒ：１６．０重量％以下、Ｗ：１７．０
重量％以下、Ｍo：２Ｍo ＋Ｗとして３５．０重量％以
下、Ｖ：１０．０重量％以下、Ｃo ：１６．０重量％以
下、Ｎｂ：１０．０重量％以下、Ｎｉ：５．０重量％以
下、残部Ｆｅと不可避的不純物から成るものが好まし
い。
発明の焼結工具鋼の製造方法に用いる鉄基マトリックス
粒子は、下記の成分組成の鉄基合金を溶製し、その溶湯
を水噴霧法などで粉粒化し、得られた粉粒体を粉砕機で
粉砕し、整粒したものである。この鉄基マトリックス粒
子の成分組成は、ＳＫＨ３、４、１０、５１〜５９など
のような硬度、靱性、耐摩耗性および耐溶着性優れてい
る成分組成の鉄基合金であればよいが、Ｃ：０．２〜
５．０重量％、Ｓｉ：２．０重量％以下、Ｍｎ：２．０
重量％以下、Ｃｒ：１６．０重量％以下、Ｗ：１７．０
重量％以下、Ｍo：２Ｍo ＋Ｗとして３５．０重量％以
下、Ｖ：１０．０重量％以下、Ｃo ：１６．０重量％以
下、Ｎｂ：１０．０重量％以下、Ｎｉ：５．０重量％以
下、残部Ｆｅと不可避的不純物から成るものが好まし
い。
【００１１】上記鉄基マトリックス粒子として好ましい
鉄基合金の成分組成を上記のように限定した理由は次の
とおりである。 Ｃ：０．２〜５．０重量％、 Ｃは、後述の焼結の過程で他の成分、例えば、Ｃｒ、
Ｍ、Ｍｏ、Ｎｂと炭化物を生成して耐摩耗性を向上する
成分であり、その含有量が０．２重量％より少ないと上
記効果を十分発揮することができず、５．０重量％より
多くなると析出炭化物が過多となって靱性、熱間加工性
を低下するので、その含有範囲を０．２〜５．０重量％
とする。好ましい含有範囲は、１．０〜３．０重量％で
ある。
鉄基合金の成分組成を上記のように限定した理由は次の
とおりである。 Ｃ：０．２〜５．０重量％、 Ｃは、後述の焼結の過程で他の成分、例えば、Ｃｒ、
Ｍ、Ｍｏ、Ｎｂと炭化物を生成して耐摩耗性を向上する
成分であり、その含有量が０．２重量％より少ないと上
記効果を十分発揮することができず、５．０重量％より
多くなると析出炭化物が過多となって靱性、熱間加工性
を低下するので、その含有範囲を０．２〜５．０重量％
とする。好ましい含有範囲は、１．０〜３．０重量％で
ある。
【００１２】Ｓｉ：２．０重量％以下 Ｓｉは、低温の焼戻し抵抗を向上させる働きをするが、
多量に含有すると脆化したり、可鍛性を低下するので、
その含有量を２．０重量％以下とする。 Ｍｎ：２．０重量％以下 Ｍｎは、焼入れ性を増し耐摩耗性を高める働きをする
が、多量に含有すると残留オーステナイトを生成して靱
性を低下するので、その含有量を２．０重量％以下とす
る。 Ｃｒ：１６．０重量％以下 Ｃｒは、上記Ｃと炭化物を形成して、また、Ｖ、Ｍｏ、
Ｗなどと複炭化物を生成して耐摩耗性を向上するととも
に焼入れ性を高め、靱性を向上する成分であるが、その
含有量が１６．０％より多くなると巨大炭化物を析出さ
せ、マトリックスの靱性、高温下における軟化抵抗性を
低下するので、その含有量を１６．０重量％以下とす
る。好ましくは１０．０重量％以下である。
多量に含有すると脆化したり、可鍛性を低下するので、
その含有量を２．０重量％以下とする。 Ｍｎ：２．０重量％以下 Ｍｎは、焼入れ性を増し耐摩耗性を高める働きをする
が、多量に含有すると残留オーステナイトを生成して靱
性を低下するので、その含有量を２．０重量％以下とす
る。 Ｃｒ：１６．０重量％以下 Ｃｒは、上記Ｃと炭化物を形成して、また、Ｖ、Ｍｏ、
Ｗなどと複炭化物を生成して耐摩耗性を向上するととも
に焼入れ性を高め、靱性を向上する成分であるが、その
含有量が１６．０％より多くなると巨大炭化物を析出さ
せ、マトリックスの靱性、高温下における軟化抵抗性を
低下するので、その含有量を１６．０重量％以下とす
る。好ましくは１０．０重量％以下である。
【００１３】Ｗ：１７．０重量％以下、Ｍo ：２Ｍo ＋
Ｗとして３５．０重量％以下 Ｗ、Ｍｏは、いずれも高温硬さを高め、Ｃｒが存在する
と焼戻し抵抗を非常に大きくして二次硬化を促進し、も
って耐摩耗性を高める成分である。しかし、Ｗは多くな
ると析出炭化物が過多となり、マトリックスの靱性を低
下させるので、その含有量を１７．０重量％以下とす
る。また、Ｍo の含有量は、上記したＷ含有量との関係
で決められるもので、２Ｍo ＋Ｗとして３５．０重量％
より多くなるとマトリックス中に析出した炭化物が連続
してマトリックスの靱性を著しく低下させるので、その
含有量を２Ｍｏ＋Ｗで３５．０重量％以下とする。
Ｗとして３５．０重量％以下 Ｗ、Ｍｏは、いずれも高温硬さを高め、Ｃｒが存在する
と焼戻し抵抗を非常に大きくして二次硬化を促進し、も
って耐摩耗性を高める成分である。しかし、Ｗは多くな
ると析出炭化物が過多となり、マトリックスの靱性を低
下させるので、その含有量を１７．０重量％以下とす
る。また、Ｍo の含有量は、上記したＷ含有量との関係
で決められるもので、２Ｍo ＋Ｗとして３５．０重量％
より多くなるとマトリックス中に析出した炭化物が連続
してマトリックスの靱性を著しく低下させるので、その
含有量を２Ｍｏ＋Ｗで３５．０重量％以下とする。
【００１４】Ｖ：１０．０重量％以下 Ｖは、結晶粒を微細化して靱性を向上させ、また固溶し
ない炭化物を生成して耐摩耗性を向上させる成分であ
る。その含有量が１０．０重量％より多くなると、焼入
れ性の低下や、マトリックス中に過剰な炭化物を析出さ
せ、熱間加工性を低下させるので、その含有量を１０．
０重量％以下とする。好ましくは６．０重量％以下であ
る。 Ｃo ：１６．０重量％以下 Ｃo は、マルテンサイト組織を強化して耐摩耗性と高温
硬さの向上に資する成分であるが、あまり多く含有させ
ると靱性を低下させるので、その含有量を１５．０重量
％以下％とする。
ない炭化物を生成して耐摩耗性を向上させる成分であ
る。その含有量が１０．０重量％より多くなると、焼入
れ性の低下や、マトリックス中に過剰な炭化物を析出さ
せ、熱間加工性を低下させるので、その含有量を１０．
０重量％以下とする。好ましくは６．０重量％以下であ
る。 Ｃo ：１６．０重量％以下 Ｃo は、マルテンサイト組織を強化して耐摩耗性と高温
硬さの向上に資する成分であるが、あまり多く含有させ
ると靱性を低下させるので、その含有量を１５．０重量
％以下％とする。
【００１５】Ｎｂ：１０．０重量％以下 Ｎｂは、結晶粒を微細化して靱性を向上させる働きをす
るが、あまり多く含有させるとＶと同様に熱間加工性を
低下させので、その含有量を１０．０重量％以下とす
る。 Ｎｉ：５．０重量％以下 Ｎｉは、靱性の向上に資する成分であるが、あまり多く
含有させると残留オーステナイトを生成して靱性を低下
させるので、その含有量を５．０重量％以下とする。
るが、あまり多く含有させるとＶと同様に熱間加工性を
低下させので、その含有量を１０．０重量％以下とす
る。 Ｎｉ：５．０重量％以下 Ｎｉは、靱性の向上に資する成分であるが、あまり多く
含有させると残留オーステナイトを生成して靱性を低下
させるので、その含有量を５．０重量％以下とする。
【００１６】このような成分組成を有する鉄基マトリッ
クスとしては、その粒径ができるだけ揃っていて、しか
も比較的細粒であるものが好ましい。粒径が大きすぎる
ものや、粒径のばらつきが大きいものを用いると、これ
に混合される反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を部分的
に被覆した粒子のマリックス中への分散が不均一にな
り、熱間加工性を悪化させるとともに、焼結体の靱性低
下をもたらすからである。好ましくは、平均粒径が１
５．０μｍ以下、特に好ましくは１１．０μｍ以下であ
る。
クスとしては、その粒径ができるだけ揃っていて、しか
も比較的細粒であるものが好ましい。粒径が大きすぎる
ものや、粒径のばらつきが大きいものを用いると、これ
に混合される反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を部分的
に被覆した粒子のマリックス中への分散が不均一にな
り、熱間加工性を悪化させるとともに、焼結体の靱性低
下をもたらすからである。好ましくは、平均粒径が１
５．０μｍ以下、特に好ましくは１１．０μｍ以下であ
る。
【００１７】さらに、本発明の焼結工具鋼の製造方法に
用いる反応性硬質粒子としては、鉄基マトリックスと反
応する硬質の粒子であれば如何なるものでもよいが、Ｖ
Ｃ、ＮｂＣ、ＴａＣなどの周期律表Ｖａ族の元素の炭化
物粒子、Ｃｒ3 Ｃ2 、Ｃｒ7Ｃ3 、Ｍｏ2 Ｃ、ＭｏＣ、
ＷＣなどのVIａ族に属する元素の炭化物の粒子が好まし
く、特にＷＣが好ましい。その粒径は１〜１０μｍが好
ましく、さらに好ましくは３〜７μｍである。また、本
発明の焼結工具鋼の製造方法に用いる反応性硬質粒子を
部分的にコーテングする非反応性硬質膜の材料として
は、鉄基マトリックスと反応しない硬質材料ならば、如
何なるものでもよいが、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮなどの
周期律表IVａ族に属する元素の窒化物が好ましく、Ｔｉ
Ｎが特に好ましい。
用いる反応性硬質粒子としては、鉄基マトリックスと反
応する硬質の粒子であれば如何なるものでもよいが、Ｖ
Ｃ、ＮｂＣ、ＴａＣなどの周期律表Ｖａ族の元素の炭化
物粒子、Ｃｒ3 Ｃ2 、Ｃｒ7Ｃ3 、Ｍｏ2 Ｃ、ＭｏＣ、
ＷＣなどのVIａ族に属する元素の炭化物の粒子が好まし
く、特にＷＣが好ましい。その粒径は１〜１０μｍが好
ましく、さらに好ましくは３〜７μｍである。また、本
発明の焼結工具鋼の製造方法に用いる反応性硬質粒子を
部分的にコーテングする非反応性硬質膜の材料として
は、鉄基マトリックスと反応しない硬質材料ならば、如
何なるものでもよいが、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮなどの
周期律表IVａ族に属する元素の窒化物が好ましく、Ｔｉ
Ｎが特に好ましい。
【００１８】また、本発明の焼結工具鋼の製造方法に用
いる反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を部分的に被覆し
た硬質粒子を製造する方法としては、ＷＣなどの反応性
硬質粒子にＣＶＤ法、ＰＶＤ法により全体にＴｉＮなど
の非反応性硬質膜を被覆し、ボールミルなどで積極的に
粉砕し、１粒子に非反応性硬質膜を被覆した部分と非反
応性硬質膜を被覆してない部分を有する硬質粒子を製造
する方法、積極的に粉砕しなくても、製造工程の混合工
程で非反応性硬質膜で覆われた反応性硬質粒子は、非反
応性硬質膜が摩滅又は粉砕されるので、これにより上記
と同様に１粒子に非反応性硬質膜を被覆した部分と非反
応性硬質膜を被覆してない部分とを有する硬質粒子を製
造する方法、あるいはＰＶＤ法は部分的に膜を被覆する
ことができるので、この方法により部分的に非反応性硬
質膜を被覆した硬質粒子を製造する方法などがある。非
反応性硬質膜の厚さは、反応性硬質粒子の体積と膜の体
積比が０．５以上となる厚さである。この反応性硬質粒
子に非反応性硬質膜を部分的に被覆した硬質粒子は、得
られる焼結工具鋼において、前記鉄基合金マトリックス
の中に微細な粒子として均一に分散することにより、そ
の工具鋼の耐摩耗性および耐溶着性の向上に資する。
いる反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を部分的に被覆し
た硬質粒子を製造する方法としては、ＷＣなどの反応性
硬質粒子にＣＶＤ法、ＰＶＤ法により全体にＴｉＮなど
の非反応性硬質膜を被覆し、ボールミルなどで積極的に
粉砕し、１粒子に非反応性硬質膜を被覆した部分と非反
応性硬質膜を被覆してない部分を有する硬質粒子を製造
する方法、積極的に粉砕しなくても、製造工程の混合工
程で非反応性硬質膜で覆われた反応性硬質粒子は、非反
応性硬質膜が摩滅又は粉砕されるので、これにより上記
と同様に１粒子に非反応性硬質膜を被覆した部分と非反
応性硬質膜を被覆してない部分とを有する硬質粒子を製
造する方法、あるいはＰＶＤ法は部分的に膜を被覆する
ことができるので、この方法により部分的に非反応性硬
質膜を被覆した硬質粒子を製造する方法などがある。非
反応性硬質膜の厚さは、反応性硬質粒子の体積と膜の体
積比が０．５以上となる厚さである。この反応性硬質粒
子に非反応性硬質膜を部分的に被覆した硬質粒子は、得
られる焼結工具鋼において、前記鉄基合金マトリックス
の中に微細な粒子として均一に分散することにより、そ
の工具鋼の耐摩耗性および耐溶着性の向上に資する。
【００１９】また、本発明の焼結工具鋼の製造方法にお
いて、添加するＣo 粒子は、マトリックスと非反応性硬
質膜、ならびにマトリックスと反応性硬質粒子との間の
結合力を高めるためのものである。その粒径は、０．５
〜５μｍが好ましく、またその添加量は、１０体積％以
下が好ましい。あまり多量に添加させると、焼入れ性が
低下するからである。
いて、添加するＣo 粒子は、マトリックスと非反応性硬
質膜、ならびにマトリックスと反応性硬質粒子との間の
結合力を高めるためのものである。その粒径は、０．５
〜５μｍが好ましく、またその添加量は、１０体積％以
下が好ましい。あまり多量に添加させると、焼入れ性が
低下するからである。
【００２０】本発明の焼結工具鋼の製造方法において
は、混合粉体を焼結体としているが、この焼結体にする
方法としては、混合粉体をＨＩＰ処理によって稠密な焼
結体にするのが好ましい。このＨＩＰ処理をすると、鉄
基マトリックス粒子は相互間に自由空間のない状態で焼
結してマトリックスとなり、また反応性硬質粒子に非反
応性硬質膜を部分的に被覆した硬質粒子の一部も上記マ
トリックスに固溶し、全体は真密度の焼結体になるから
である。また、本発明の焼結工具鋼の製造方法において
は、焼結体を製造した後熱間加工するが、この熱間加工
としては、熱間鍛造、熱間圧延、熱間押出などで減面率
を５０％以上にするのが好ましい。この熱間加工は、マ
トリックスが塑性変形して全体が高密度化すると同時に
抗折力が高まり、靱性が向上するからである。
は、混合粉体を焼結体としているが、この焼結体にする
方法としては、混合粉体をＨＩＰ処理によって稠密な焼
結体にするのが好ましい。このＨＩＰ処理をすると、鉄
基マトリックス粒子は相互間に自由空間のない状態で焼
結してマトリックスとなり、また反応性硬質粒子に非反
応性硬質膜を部分的に被覆した硬質粒子の一部も上記マ
トリックスに固溶し、全体は真密度の焼結体になるから
である。また、本発明の焼結工具鋼の製造方法において
は、焼結体を製造した後熱間加工するが、この熱間加工
としては、熱間鍛造、熱間圧延、熱間押出などで減面率
を５０％以上にするのが好ましい。この熱間加工は、マ
トリックスが塑性変形して全体が高密度化すると同時に
抗折力が高まり、靱性が向上するからである。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を説明す
る。
る。
【実施例】Ｃ：０．９重量％、Ｓｉ：０．４０重量％、
Ｍｎ：０．４０重量％、Ｃｒ：４．２０重量％、Ｗ：
６．４０重量％、Ｍｏ：５．００重量％、Ｖ：２．０重
量％、Ｃｏ：８．５０重量％、Ｎｂ：０．３０重量％、
Ｎｉ：０．２５重量％、Ｆｅ：残部からなるＪＩＳ Ｓ
ＫＨ５６相当の鋼種を溶製し、その溶湯を水噴霧法で粒
子化したのちボールミルで湿式粉砕して平均粒径１０μ
ｍの鉄基マトリックス粒子を製造した。
Ｍｎ：０．４０重量％、Ｃｒ：４．２０重量％、Ｗ：
６．４０重量％、Ｍｏ：５．００重量％、Ｖ：２．０重
量％、Ｃｏ：８．５０重量％、Ｎｂ：０．３０重量％、
Ｎｉ：０．２５重量％、Ｆｅ：残部からなるＪＩＳ Ｓ
ＫＨ５６相当の鋼種を溶製し、その溶湯を水噴霧法で粒
子化したのちボールミルで湿式粉砕して平均粒径１０μ
ｍの鉄基マトリックス粒子を製造した。
【００２２】次いで、図１に示したような工程で表１に
示した反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を被覆した硬質
粒子（本発明例No. １，２，４〜７）または非反応性硬
質膜を部分的に被覆した硬質粒子（本発明例No. ３）を
製造した。これらの硬質粒子と鉄基マトリックス粒子
（本発明例No. １〜３，５〜７）あるいは鉄基マトリッ
クス粒子とＣo 粒子（本発明例No. ４）を表１に示した
ような混合割合としたものを２４時間湿式で混合すると
ともに粉砕し、鉄基マトリックス粒子に、反応性硬質粒
子に非反応性硬質膜を部分的に被覆した硬質粒子あるい
はこの硬質粒子とＣo 粒子の混合粉体を得た。
示した反応性硬質粒子に非反応性硬質膜を被覆した硬質
粒子（本発明例No. １，２，４〜７）または非反応性硬
質膜を部分的に被覆した硬質粒子（本発明例No. ３）を
製造した。これらの硬質粒子と鉄基マトリックス粒子
（本発明例No. １〜３，５〜７）あるいは鉄基マトリッ
クス粒子とＣo 粒子（本発明例No. ４）を表１に示した
ような混合割合としたものを２４時間湿式で混合すると
ともに粉砕し、鉄基マトリックス粒子に、反応性硬質粒
子に非反応性硬質膜を部分的に被覆した硬質粒子あるい
はこの硬質粒子とＣo 粒子の混合粉体を得た。
【００２３】
【表１】
【００２４】これらの混合粉体を乾燥した後カプセルに
充填し、酸素を除去するために１１００℃で１０時間真
空炉の中で真空還元し、１０００気圧、１１５０℃で１
時間ＨＩＰ処理し、その後カプセルに充填したまま１１
５０℃で減面率９０％の熱間鍛造した。得られた焼結高
速度鋼から試験片を切り出し、この試験片を１２００℃
で焼入れし、５６０℃で焼戻しして試験片とした。これ
らの試験片を用いて、硬さ、抗折力およびＸ線回折強度
比を測定した。その結果を表２に示す。
充填し、酸素を除去するために１１００℃で１０時間真
空炉の中で真空還元し、１０００気圧、１１５０℃で１
時間ＨＩＰ処理し、その後カプセルに充填したまま１１
５０℃で減面率９０％の熱間鍛造した。得られた焼結高
速度鋼から試験片を切り出し、この試験片を１２００℃
で焼入れし、５６０℃で焼戻しして試験片とした。これ
らの試験片を用いて、硬さ、抗折力およびＸ線回折強度
比を測定した。その結果を表２に示す。
【００２５】比較例として、本発明の実施例と同じ鉄基
マトリックス粒子を用い、これに表１および図１に示し
た反応性粒子と非反応性粒子を表１に示したような混合
割合としたものを２４時間湿式で混合してこれらが混合
した混合粉体を得た。これらの混合粉体を実施例と同様
に処理して焼結高速度鋼を得た。この焼結高速度鋼から
試験片を切り出し、この試験片を１２００℃で焼入れ
し、５６０℃で焼戻し試験片とした。これらの試験片を
用いて、硬さ、抗折力およびＸ線回折強度比を測定し
た。その結果を表２に示す。
マトリックス粒子を用い、これに表１および図１に示し
た反応性粒子と非反応性粒子を表１に示したような混合
割合としたものを２４時間湿式で混合してこれらが混合
した混合粉体を得た。これらの混合粉体を実施例と同様
に処理して焼結高速度鋼を得た。この焼結高速度鋼から
試験片を切り出し、この試験片を１２００℃で焼入れ
し、５６０℃で焼戻し試験片とした。これらの試験片を
用いて、硬さ、抗折力およびＸ線回折強度比を測定し
た。その結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】これらの結果より、本発明の製造方法によ
って製造された焼結工具鋼は、硬さでは比較例の焼結工
具鋼よりやや高い程度であるが、抗折力では約９〜４８
％、平均では約２５％高くなっている。また、Ｘ線回折
強度比は、Ｘ線回折の（ＷＣの（１０１）面の強度）／
（Ｆｅの（１１０）面の強度）の値を表しており、値の
大きいほど反応粒子（ＷＣ）がマトリックスと反応して
いないことを示すもので、本発明の製造方法によって製
造された焼結工具鋼のＸ線回折強度比は、比較例のもの
の１２０〜１４０％になっている。
って製造された焼結工具鋼は、硬さでは比較例の焼結工
具鋼よりやや高い程度であるが、抗折力では約９〜４８
％、平均では約２５％高くなっている。また、Ｘ線回折
強度比は、Ｘ線回折の（ＷＣの（１０１）面の強度）／
（Ｆｅの（１１０）面の強度）の値を表しており、値の
大きいほど反応粒子（ＷＣ）がマトリックスと反応して
いないことを示すもので、本発明の製造方法によって製
造された焼結工具鋼のＸ線回折強度比は、比較例のもの
の１２０〜１４０％になっている。
【００２８】
【発明の効果】本発明の焼結工具鋼の製造方法は、上記
構成にしたことにより、抗折力を高め、靱性に優れた焼
結工具鋼を製造することができるという優れた効果を奏
する。
構成にしたことにより、抗折力を高め、靱性に優れた焼
結工具鋼を製造することができるという優れた効果を奏
する。
【図１】実施例において実施した工程、粒子の材質、粒
径などを説明するための工程図である。
径などを説明するための工程図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄基マトリックス粒子に、前記鉄基マト
リックス粒子と反応する反応性硬質粒子に非反応性硬質
膜を部分的に被覆した硬質粒子を混合させ、この混合粉
体を焼結体とし、その後熱間加工をすることを特徴とす
る焼結工具鋼の製造方法。 - 【請求項２】 鉄基マトリックス粒子に、前記鉄基マト
リックス粒子と反応する反応性硬質粒子に非反応性硬質
膜を部分的に被覆した硬質粒子およびＣo 粒子を混合さ
せ、この混合粉体を焼結体とし、その後熱間加工をする
ことを特徴とする焼結工具鋼の製造方法。 - 【請求項３】 前記鉄基マトリックス粒子が、Ｃ：０．
２〜５．０重量％、Ｓｉ：２．０重量％以下、Ｍｎ：
２．０重量％以下、Ｃｒ：１６．０重量％以下、Ｗ：１
７．０重量％以下、Ｍo ：２Ｍｏ＋Ｗとして３５．０重
量％以下、Ｖ：１０．０重量％以下、Ｃo ：１６．０重
量％以下、Ｎｂ：１０．０重量％以下、Ｎｉ：５．０重
量％以下、残部Ｆｅと不可避的不純物から成り、前記反
応性硬質粒子が、周期律表Ｖａ族またはVIａ族に属する
元素の炭化物の群から選ばれる少なくとも１種の粒子で
あり、前記非反応性硬質膜が、周期律表IVａ族に属する
元素の窒化物の群から選ばれる少なくとも１種の膜であ
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の焼結
工具鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9363247A JPH11172364A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 焼結工具鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9363247A JPH11172364A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 焼結工具鋼の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11172364A true JPH11172364A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=18478861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9363247A Pending JPH11172364A (ja) | 1997-12-16 | 1997-12-16 | 焼結工具鋼の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11172364A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090252636A1 (en) * | 2008-04-08 | 2009-10-08 | Christopherson Jr Denis B | Powdered metal alloy composition for wear and temperature resistance applications and method of producing same |
| KR101095338B1 (ko) | 2004-01-09 | 2011-12-16 | 더블유에이 에스.에이.에스 | 절삭 공구용 다이아몬드부를 제조하는 방법 |
| CN108698169A (zh) * | 2015-10-08 | 2018-10-23 | 米其林集团总公司 | 表面处理方法、经表面处理或经表面重修的金属部件 |
-
1997
- 1997-12-16 JP JP9363247A patent/JPH11172364A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101095338B1 (ko) | 2004-01-09 | 2011-12-16 | 더블유에이 에스.에이.에스 | 절삭 공구용 다이아몬드부를 제조하는 방법 |
| US20090252636A1 (en) * | 2008-04-08 | 2009-10-08 | Christopherson Jr Denis B | Powdered metal alloy composition for wear and temperature resistance applications and method of producing same |
| US9546412B2 (en) * | 2008-04-08 | 2017-01-17 | Federal-Mogul Corporation | Powdered metal alloy composition for wear and temperature resistance applications and method of producing same |
| CN108698169A (zh) * | 2015-10-08 | 2018-10-23 | 米其林集团总公司 | 表面处理方法、经表面处理或经表面重修的金属部件 |
| CN108698169B (zh) * | 2015-10-08 | 2021-02-23 | 米其林集团总公司 | 表面处理方法、经表面处理或经表面重修的金属部件 |
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