JPH11229031A - 高速度工具鋼工具の製造方法 - Google Patents
高速度工具鋼工具の製造方法Info
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- JPH11229031A JPH11229031A JP3077198A JP3077198A JPH11229031A JP H11229031 A JPH11229031 A JP H11229031A JP 3077198 A JP3077198 A JP 3077198A JP 3077198 A JP3077198 A JP 3077198A JP H11229031 A JPH11229031 A JP H11229031A
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Abstract
る高速度工具鋼を連続的に焼入れ、焼戻しを行う、生産
性に優れた高速度工具鋼工具の製造方法を提供する。 【解決手段】 Mo+1/2Wが重量%で2.0〜7.
0%を含む高速度工具鋼を選択し、帯状態で焼入れ焼戻
しを行い、次いで工具に加工する高速度工具鋼工具の製
造方法。
Description
バーソーのような鋸刃、カッタのような刃物、ドクター
ブレードのような製紙用ブレード、さらに金型部品や機
械部品となる高速度工具鋼工具の製造方法に関するもの
である。
下)を用いて製造される部品や製品は、焼なまし状態の
鋼帯素材または板素材をプレス等により製品予備形状に
加工した後、熱処理され、次に仕上加工される。しかし
ながら、薄板状の製品である鋸刃やカッタでは、製品の
平坦度(長手方向、幅方向の反りのないこと)が要求さ
れる。
速度工具鋼の熱処理に要求される高温焼入れ(1100
℃以上)、高温焼戻し(520℃以上)の熱処理によっ
て大きく変形した高速度工具鋼鋼帯を、プレステンパー
による修正や、仕上加工によって形状を整えることが必
須となっていた。このため、加工代の増加や、製造工数
の低減や省力化を阻害する大きな問題となっおり、高速
度工具鋼鋼帯の製造方法によって、形状の調整を必要と
しない、あるいは形状の調整が少なくて済む高速度工具
鋼鋼帯の製造方法が求められている。
製品は、鋼材や鋼板、棒鋼のような焼鈍状態の素材を機
械加工し、その後焼入れ焼戻しの熱処理を行ない(硬さ
58〜65HRC)、次いで仕上げ加工されて製造され
る。薄板状の製品である鋸刃やカッタでは、製品の平坦
度(長手方向、幅方向の反りのないこと)が要求され
る。しかし、高速度工具鋼の熱処理に要求される高温焼
入れ(1100℃以上)、高温焼戻し(520℃以上)
では、熱処理変形が大きく、必要とされる平坦度を確保
することは困難であった。
について、高温焼入れ、高温焼戻しが連続的に、かつ平
坦度の精度が向上出来る方法を鋭意検討を行った結果、
Mo+1/2Wが重量%で2.0〜7.0%を含む、高
速度工具鋼において、60HRCを超える高速度鋼の鋼
帯が、連続的にかつ優れた平坦度にできる製造方法を見
出した。本発明は、素材である鋼帯の状態で、連続的に
焼入れ焼戻しを行なうことにより、平坦度の優れた熱処
理済の高速度工具鋼鋼帯を提供することを目的とした量
産性に優れた新規な高速度工具鋼工具の製造方法の提供
である。
題について鋭意検討した結果、高速度工具鋼の鋼帯状態
で焼入れ焼戻しを施すことで形状の調整を必要としな
い、あるいは形状の調整が少なくて済む高速度工具鋼工
具が得られることを見出した。ここで、本発明者は薄板
状の高速度工具鋼鋼帯を連続的に熱処理する方法をSK
H51に代表される、一次炭化物量が多く晶出する従来
の高速度工具鋼についても同様に検討を行ったが、焼入
れ性が悪く、十分な焼入れ焼戻し硬さを得ることができ
なかった。したがって、本発明は一次炭化物を多く晶出
する高速度工具鋼は除き、Mo+1/2Wが重量%で
2.0〜7.0を含むことを必須としたマトリックス自
身を強化する、マトリックスハイスまたはセミハイスと
称される高速度工具鋼に限定する。すなわち本発明は、
Mo+1/2Wが重量%で2.0〜7.0%を含む高速
度工具鋼を、帯状態で焼入れ焼戻しを行い、次いで工具
に加工する高速度工具鋼工具の製造方法である。
Cr 3.0〜7.0%、W 0.1〜3.0%、Mo
1.0〜7.0%、V 0.5〜2.0、残部が実質的
にFeからなる高速度工具鋼工具の製造方法である。
先ず、本発明においてはMo+1/2Wが重量%で2.
0〜7.0%を含む高速度工具鋼を選ぶ必要がある。こ
れは上述した如く、マトリックスハイス、或いはセミハ
イスと称される高速度工具鋼は、焼入れ冷却途中の高温
域で結晶粒界への炭化物析出が少ない作用効果を有する
ため、優れた焼入れ性が実現でき、連続的に高温焼入
れ、高温焼戻しを行うための重要な要素である。
れを行う時においては、昇温、均熱(加熱保持)、急冷
が行われる。この場合、材料の焼入れ温度、すなわちオ
ーステナイト化温度が1200℃以上の高温となると、
加熱むらが生じ易く、通板速度を大きく減速させる必要
がある。この通板速度の減速は生産性を直接低下させる
大きな問題である。さらに、1200℃以上という高温
での焼入れ炉の使用は、高速度工具鋼鋼帯の、炉中での
クリープ現象、エッジ部の局部昇温による変形、急冷の
困難性という問題を引き起こすため、平坦度を向上させ
ることができる連続焼入れの利点を生かすことができな
いという問題がある。そこで、本発明は高速度工具鋼と
しての、十分な硬さを鋼帯状態で、連続して得るための
焼入れ性を考慮し、Mo+1/2Wが重量%で2.0〜
7.0%に規定するものである。また、MoおよびWは
焼戻し二次硬さを増し、耐摩耗性を向上させる。しか
し、その量が多すぎると共晶炭化物が多くなり、靭性が
低下する。また、たとえば520℃の高温焼戻しで、5
8HRC以上を与えかつ優れた靭性の実現にはMo+1
/2Wが重量%で2.0〜7.0%が好適な範囲であ
る。
H51のような通常のハイスの基地組成をその合金組成
としたものである。つまり炭化物として残留する割合が
少ないことを意味している。高速度工具鋼の焼入れにお
いて、1000℃前後の温度域を徐冷された場合、粒界
に炭化物が析出し、靭性の低下および2次硬化の低下を
招く。従って、炭素量および炭化物形成元素であるMo
やW量の少ないマトリックスハイスやセミハイスにおい
ては、粒界に析出する炭化物自体がなくなるため焼入れ
性が大きく向上する。
7.0%を超えると炭化物量が増加し、本発明の製造法
においては、十分な焼入れ性を確保できないからであ
る。また、Mo+1/2Wが2.0%未満であれば焼入
れ後の残留炭化物量が減少するため、耐摩耗性が低下
し、またオーステナイトの結晶粒粗大化温度が低下する
ため、この粗大化温度以上から焼入れすると、焼戻し硬
さは得られるが靭性が低下することになる。さらに、粗
大化温度以下から焼入れすると靭性は得られるが焼戻し
硬さが出難くなる。したがって、Mo+1/2Wが重量
%で2.0〜7.0%とする必要がある。好ましくは、
3.0〜6.5%に調整すると良い。
由を詳しく説明する。CはCr、W、Mo、Vと炭化物
を形成して耐摩耗性を付与するとともに、一部はマトリ
ックスを強化する作用を有し、耐摩耗性、耐疲労性を向
上させる。Cが0.4%未満であるとこの作用が不十分
となり、0.8%を超えると靭性を低下して欠けを生じ
易くなるため、0.4〜0.8%とする。好ましくは
0.5〜0.75%である。Crは焼入れ性を向上させ
るとともにCと結びついて炭化物を形成し、耐摩耗性を
向上させる。Crが3.0%未満では、耐摩耗性および
焼入れ性を減じ、7.0%を超えると十分な2次硬化が
得難くなるため3.0〜7.0%とする。好ましくは
3.5〜5.0%である。
寄与する。これと同時の焼き戻し過程において微細な析
出炭化物となって2次硬化に重要な元素であり、好まし
くは0.1〜3.0%の範囲で添加する。Moは、W同
様、残留炭化物、および析出炭化物として耐摩耗性およ
び2次硬化に必須の元素である。また基地に固溶して靭
性の向上に寄与するため、好ましくは1.0〜7.0%
の範囲で添加する。Vは耐摩耗性を著しく増大し、同時
にオーステナイト結晶粒の粗大化防止ならびに焼戻し硬
さの向上に効果がある。Vが0.5%未満では、前述の
効果が得にくく、2.0%を超えると、靭性が得られな
いため、0.5〜2.0%とする。好ましくは0.8〜
1.9%である。
連続的に行う。先ず、冷間圧延されコイル状となった高
速度工具鋼の鋼帯が一定速度で巻出され、1100〜1
200℃に加熱された焼入れ炉に通板される。焼入炉で
高温加熱された高速度工具鋼の鋼帯は、炉を出た直後
に、水冷又は油冷された上下の加圧された定盤の間を通
過する。この上下から拘束された状態でマルテンサイト
変態、すなわち焼入れが完了させられる。この焼入れに
より、急冷による鋼帯の収縮、変態による膨張を上下定
盤の限られた平面内で生ぜしめ、平坦度を確保するもの
である。
続く500〜600℃に加熱された焼戻し炉を通板され
る。高速度工具鋼の焼戻し2次硬化域での寸法変化(膨
張)は、焼入れ時よりさらに大きい。このため、焼戻し
炉の炉内に上下1組以上の上下定盤を設置し、この間を
通過させる。この時、上下定盤で加圧することにより、
2次硬化は限られた平面内で生ぜしめられるため、反り
の発生が抑制される。この場合、定盤の代わりに上下交
互に配置されたローラーを有するレベラー方式でも、同
様の効果が得られる。つまり、鋼帯の連続熱処理の過程
において、プレス焼入れ、プレス焼戻しを連続的に行な
うことにより、各熱処理で生じる帯材の反り、変形を効
率よく抑制し、優れた平坦度を有する熱処理法である。
速度工具鋼の鋼帯は、工具へと加工されるが、本発明の
方法を採れば、平坦度として幅反りの観点から、幅の
0.4%以内に制御することができるため、たとえば薄
板状製品である鋸やカッタ、あるいは製紙用ブレードへ
の形状の調整が殆ど必要ない精度とすることができる。
したがって、直接素材をワイヤーカットやレーザーカッ
ト等のエネルギー集中型の加工法により、製品形状に加
工した後仕上加工のみで製造することが可能であり、大
幅な省力を実現するものである。
て表1に示す成分組成の合金(No.1〜4)および比
較鋼としてSKH51相当合金(No.5)を溶製し、
鍛伸し、熱間圧延により板厚3mmのフープとした後1
mmまで冷間圧延と軟化焼鈍繰り返しコイルを得た。
し、1120℃に加熱された焼入れ炉へ通板した後、焼
入れ炉で加熱された鋼帯は、炉を出た直後に油冷を行っ
た。ここで、さらに上下の加圧された定盤の間を貫通
し、鋼帯を上下から拘束させ、鋼帯の変形を抑制させ、
焼入れが終了した。続いて、焼入れが終了した鋼帯は5
40℃に加熱された焼戻し炉へ上述した速度と同様の速
度で通板させた。この時、焼戻し炉内に設置された上下
の加圧された定盤中を貫通させ、空冷にて冷却を行い、
焼戻しを終了した。このことで、焼入れ時よりさらに大
きな高速度工具鋼の焼戻し2次硬化域での寸法変化(膨
張)を抑制させることができ、特に幅方向への変形を抑
制できる。
度と硬さの測定を行った。平坦度は鋼帯の両端部および
中央部の3個所を直径100mmの円盤にワイヤーカッ
トで切り出し、形状測定装置を用いて変形の最大高さを
測定した。測定結果を表2に示す。なお、表2で示す試
験片番号は、供試鋼No.1の1.5m/minの低速
度で連続的に焼入れ焼戻しを行ったものをNo.11
と、2.5m/minの中速度で行ったものをNo.2
1と、4m/minの高速度で行ったものをNo.31
と示した。また、供試鋼No.2〜No.5までのもの
についても同様に、供試鋼の番号の前に、低速度で連続
的に焼入れ焼戻しを行ったものに1を付し、中速度で行
ったものに2を付し、高速度で行ったものに3をそれぞ
れ付して示した。
高速度鋼の鋼帯はいずれの通板速度の条件においても、
60HRC以上の硬さを得ることができる。通板速度が
大きくなるに従い硬さがやや低下するのは、焼入れ炉の
滞在時間が短くなるため、オーステナイト化の時間が相
対的に短くなるため、炭化物の固溶が少なくなるためで
ある。比較鋼においては、低速度においても、炭化物が
多いため固溶し難く、また焼入れ性も不十分のため58
HRCレベルの硬さしか得ることができない。平坦度に
おいては、本発明の組成を有する高速度鋼は、定盤中の
拘束された平面内でマルテンサイト変態を生じるため、
優れた平坦度を示している。これに対し比較鋼は焼入れ
性に劣るため定盤前ですでに変態が始まっているため、
焼入れ定盤での拘束や、焼戻し中の定盤での矯正でも、
十分な平坦度を確保できないことがわかる。
No.1〜4は、優れた平坦度を有しているため、プレ
ステンパーによる修正や仕上加工によって形状を整える
必要がなく、薄板状の製品である鋸刃やカッタとしてそ
のまま加工できる。
坦度を有する高速度鋼鋼帯を得ることができるため、高
速度鋼の薄板を用いて製造される部品や製品の大幅な省
力化が可能であり、また高速度鋼の使用範囲を大きく拡
大するものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 Mo+1/2Wが重量%で2.0〜7.
0%を含む高速度工具鋼を、帯状態で焼入れ焼戻しを行
い、次いで工具に加工することを特徴とする高速度工具
鋼工具の製造方法。 - 【請求項2】 高速度工具鋼は重量%でC0.4〜0.
8%、Cr 3.0〜7.0%、W 0.1〜3.0%、
Mo 1.0〜7.0%、V 0.5〜2.0、残部が実
質的にFeからなる組成を有することを特徴とする請求
項1に記載の高速度工具鋼工具の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3077198A JPH11229031A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 高速度工具鋼工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3077198A JPH11229031A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 高速度工具鋼工具の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11229031A true JPH11229031A (ja) | 1999-08-24 |
Family
ID=12312956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3077198A Pending JPH11229031A (ja) | 1998-02-13 | 1998-02-13 | 高速度工具鋼工具の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11229031A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100357476C (zh) * | 2002-11-06 | 2007-12-26 | 大同特殊钢株式会社 | 合金工具钢及其制造方法和使用它的模具 |
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CN106854733A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-06-16 | 上海电气上重铸锻有限公司 | 一种14Cr17Ni2不锈钢大锻件的制造工艺 |
JP2019505679A (ja) * | 2015-12-28 | 2019-02-28 | ポスコPosco | 工具用鋼板およびその製造方法 |
CN111172470A (zh) * | 2020-01-08 | 2020-05-19 | 中南大学 | 一种高性能粉末冶金压制烧结型半高速钢及其制备方法 |
-
1998
- 1998-02-13 JP JP3077198A patent/JPH11229031A/ja active Pending
Cited By (8)
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CN111172470B (zh) * | 2020-01-08 | 2021-05-11 | 中南大学 | 一种高性能粉末冶金压制烧结型半高速钢及其制备方法 |
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A521 | Written amendment |
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