JPS59197544A - 焼結高速度鋼の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、切削用およびその他各種工具用として使用
した場合に、すぐれた切削性能および工具性能を示す焼
結高速度鋼の製造法に関するものである。

先に、同一出願人は、特願昭４９−３０１０１号（特公
昭５４−３４６８７号）として、切削用およびその他各
種工具用として使用した場合にすぐれた切削性能および
工具性能を示す焼結高速度鋼の製造法を提案した。

この発明は、上記の従来焼結高速度鋼の製造法の改良方
法を提供するもので、上記の従来焼結高速度鋼の製造法
を実施するに当って、加熱還元処理によって製造さｆし
た原料粉末としての高速度鋼、微粉末に、さら［Ｔｉの
炭化物、窒化物、および炭窒化物（以下、それぞれＴｉ
Ｃ，ＴｉＮ　、およびＴ１ＣＮで表わし、これらを総称
してＴｉの炭・窒化物という）のうちの１種または２種
以上の微粉末を１−１００重量部割合で配合すると、こ
の結果得られた焼結高速度鋼は、さらに一段とすぐれた
切削性能および工具性能を発揮するようになるという知
見にもとづいてなされたものである。

さらに、この発明の焼結高速度鋼の製造法を詳述すれば
、 （ａ）まず、主原料としての酸化鉄微粉末に、金属酸化
物微粉末と炭素微粉末とを還元後所定の高速度鋼組成を
もつように配合し、ついで前記配合粉末を真空中、ある
いは水素雰囲気中で加熱還元処理することによって原料
粉末を製造する。この結果得られた還元粉末としての高
速度鋼原料粉末は、合金成分が相互に充分拡散して完全
に８金化した状態にはなっておらず、それぞれ粉末粒子
が弱く結合して２次粒子を形成した状態になっているの
で、これを粉砕すれば一平均粒径ｌＯμｍ以下の微細な
粉末とすることができる。

（ｂ）　　上記粉砕後の高速度鋼原料粉末に微細なＴ１
の炭・窒化物粉末全１〜１０重量部の割合で配合し、混
合する。この結果得られた混合原料粉末においては、上
記高速度鋼原料粉末が平均粒径：１０μｍ以下のきわめ
て微細なものであるため、前記Ｔ１の炭・窒化物粉末は
均一に分散した状態になっている。

（ｃ）上記（ｂ）工程で得られた原料粉末がら圧粉体を
成形する。この場合、前記原料粉末は微細であるにもか
かわらず、圧縮成形性がきわめて良好なので、容易にプ
レス成形することができる。

（ｄ）上記圧粉体を、還元性ガス雰囲気中、あるいは真
空中、温度１ｒｏｏ〜１３００℃に加熱して焼結する。

上記圧粉体全構成する原料粉末は上述のようにきわめて
微細であるために焼結性は良好である。また、この結果
得られた焼結体は、理論密度比：９５係以上を有し、し
かも合金元素が完全に拡散した均質な微細組織となって
おり、シたがって前記焼結体を大気中で加熱しても空孔
を介して焼結体内部が酸化されたシ゛、脱炭されたシす
ることがない。このことは、前記焼結体に直接大気中で
圧延および鍛造などの熱間塑性加工を施すこと全可能と
する。また、上記焼結体においては、上述のようにきわ
めて微細な原料粉末を使用しているために、Ｔ１の炭・
窒化物が均一微細に分散した組織となっておシ、したが
って上記熱間塑性加工に際して、Ｔ１の炭・窒化物を均
一微細に分散させるための大きな加工率をとる必要はな
い。

以上（ａ）〜（ｄ）の基本工程からなる点に特徴を有す
るものである。

なお、この発明の方法において、Ｔ１の炭・窒化物の配
合割合を１〜１０重ｉ％と限定したのは、その配合割合
が１係未満では、所望の特性向上効果が得られず、一方
１０ｑ６を越えて配合させてもよ）一層の向上効果が得
られないばかりでなく、圧粉体の成形性および焼結性が
悪化するようになり、かつ切削工具として用いた場合に
はチッピングが起りやすくなるという理由によるもので
ある。

つぎに、この発明の焼結高速度鋼の製造法を実施例によ
り具体的に説明する。

実施例　１ 原料粉末として、平均粒径：０．１μｍの酸化鉄（Ｆｅ
２０３）微粉末、同０．１μｍのＯｒ酸化物微粉末、同
０、１μｍのＷ酸化物微粉末、同０．２μｍの■酸化物
微粉末、および同０．１μｍの炭素微粉末を用意し、こ
れら原料粉末を、下記に示される組成の高速度鋼原料粉
末が得られるように配合し、水素中、温度：１１００℃
に３時間保持の加熱還元処理を施すことによって、Ｃｒ
：　４．０５％、　　Ｖ　：　２．１０％、Ｃ二０．８
５％、Ｗ：１８．０３％、Ｆｅおよび不可避不純物：残
り（以上重量係）からなる組成をもった高速度鋼原料粉
末を製造した。この高速度鋼原料粉末を粉砕したところ
平均粒径：３．３μｍｆもつ、きわめて微細な粉末とす
ることができた。ついで前記微細な高速度鋼原料粉末（
９５重量部）に。

平均粒径：１．２μｍのＴｉＮ微粉末：５％（５重量部
）を配合し、ついでこの配合粉末をボールミル中にて１
２時時間式混合し、乾燥した後、５ｔｏｎ／ｃ４の圧力
で圧縮して圧粉体を成形した。引続いて前記圧粉体を真
空中、温度：１２３０℃に１時間保持することによって
焼結し、理論密度比９８チをもった本発明焼結高速度鋼
１′８ｆ−製造した。

ついで、上記本発明焼結高速度鋼１に対して、大気中、
温度：約１１５０℃に加熱して圧下率：約１５係の鍛造
加工を施したところ、理論密度に相当する密度をもった
ものが得られた。なお、この鍛造加工された本発明焼結
高速度鋼１１Ｃは、前記のように大気中で加熱されたに
もかかわらず、その内部に酸化および脱炭現象は全く認
められなかった。

また、比較の１−１的で、ＴｉＮ微粉末を配合しない以
外は、同一の条件で従来焼結高速度鋼１を製造した。

このようにして得られた上記本発明焼結高速度鋼１と」
二記従来焼結高速度鋼１に対して、温度：１２８０℃ｔ
こ３分間保持後油焼入れ、および温度：５６０℃に１時
間保持′？ｆ：２回繰り返しの焼戻しの熱処理を施した
後、 被削＋４：Ｊ工Ｓ−８Ｃ５−８Ｃ硬さＨＢ：１９０〜２
００〕［；ＩＪ込み：　５　ｍｍｂ 送り：０．５０叫／刃。

切削速度：４８ｍ／順、 の条件で連続切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅が
０．１　ｍｍに至るまでの切削耐久時間全測定したとこ
ろ、本発明焼結高速度鋼ｌで製造された切削工具は５１
分を要したのに対して、従来焼結高速度鋼で製造された
切削工具は３５分で前記摩耗量に達した。

実施例　２ 実施例１で用いたと同じＦ８２０３微粉末、　Ｏｒ酸化
物微粉末、■酸化物微粉末、および炭素微粉末のほかに
、平均粒径：０．４μｍｆ有するＭｏ酸化物微粉末を原
料粉末として用い、高速度鋼原料粉末の成分組成を、Ｃ
ｒ：４．０３％、　Ｖ　：　２．０１％、　　Ｃ：０８
８５％、　Ｍｏ：　８．０７％、　Ｆｅおよび不可避不
純物：残シ（以上重量％）とし、前記高速度鋼原料粉末
に、平均粒径１．５μｍのＴ１ＣＮ粉末を配合し、さら
に熱処理条件を、焼入れ温度：１２２０℃、焼戻し温度
：５４０℃とする以外は、上記実施例１におけると同一
の条件で本発明焼結高速度鋼２、およびＴ１ＣＮ全含有
しない従来焼結高速度鋼２を製造した。

ついで、この結果得られた本発明焼結高速度鋼２および
従来焼結高速度鋼２について、上記実施例１におけると
同一の条件で切削試験を行なったところ、本発明焼結高
速度鋼２は、５９分の切削耐久時間を示し、従来焼結高
速度鋼２は３８分を示した。これらの結果から本発明焼
結高速度鋼２ハキわめてすぐれた切削特性をもつことが
明らかである。

実施例　３ さらに原料粉末として平均粒径：０．８μｍのＣｏ酸化
物微粉末を用いると共に、高速度鋼原料粉末の成分組成
全、Ｃｒ：　４．０％、　Ｖ　：　１．４％、　Ｃ：　
０．８％、　Ｗ　：　１８．０％、　Ｃｏ：　１０．５
％、　Ｆｅおよび不可避不純物、残り（以上重量％）と
し、粉砕後の平均粒径が３．７μｍの前記高速度鋼原料
粉末（９４重唱部）に、同１．２μｍのＴＩＣ粉末：２
重量部、同１０μｍのＴｉＮ粉末；２重量部、および同
１．５μｍの’Ｉ”　ｉ、ＣＮ粉末：２重置部を配合し
、熱処理条件を、焼入れ温度：１３００℃、焼戻し温度
：５６０℃とする以外は、上記実施例１におけると同一
の条件で、素地中にＴｉＣ，ＴｉＮ　、およびＴｉＣ！
Ｎ粒子が均一微細に分散した組織を有する本発明焼結高
速度鋼３と、　Ｔｉｅ、　ＴｉＮ、　Ｔ１ＣＮ’ｉ含有
しない以外は実質的に前記高速度鋼原料粉末と同一の組
成を有する従来焼結高速度鋼３をそれぞれ製造した。

この結果得られた両焼結高速度鋼を実施例１［おけると
同一の条件で切削試験に供したところ、本発明焼結高速
度鋼３が７４分の切削耐久時間を示したのに対して、従
来焼結高速度鋼３は４９分の切削耐久時間しか示さなか
った。

実施例　４ 高速度鋼原料粉末の成分組成を、Ｃｒ：４．０３％。

ｖ　：　２．１０％、　ｃ　：　０．８５％、　Ｗ　：
　６．０４％、　Ｍ。

：　５．０６　％　、　Ｆｅおよび不可避不純物：残り
（以上重量％）とし、粉砕後の平均粒径が２．８μｍの
前記高速度鋼原料粉末（９５重量部）に、間約１２μｍ
のＴｉＣ粉末全５％−（５重量％）配合し、熱処理条件
を、焼入れ温度：１２４０℃、焼戻し温度：５６０℃と
する以外は、上記実施例１１Ｃおけると同−の条件で、
素地中に１１０粒子が均一微細に分散した組織を有する
本発明焼結高速度鋼４および実質的に前記高速度鋼原料
粉末と同一の成分組成を有する従来焼結高速度鋼４をそ
れぞれ製造した。

これら両焼結高速度鋼は。

切込み：５．Ｏｍｍ。

送り：　０．３３　ｉｎ／刃、 切削速度：ｇ７ｍ１ｍｍ、 の条件での切削試験において、本発明焼結高速度鋼４は
２５分て切刃の逃げ面摩耗幅が０．１ｒａｎに達したの
に対して、従来焼結高速度鋼４は１８分で達するもので
あった。

実施例　５ 高速度鋼原料粉末の成分組成を、Ｏｒ　：　４．　Ｑ係
。

Ｖ　：　３．６ｔＩ）、　Ｃ：　１．２％、　Ｗ　：　
１０．５％、Ｃｏ　：９゜９％１Ｍ○：３．４％、Ｆｅ
および不可避不純物、残り（以」二重ホ係〕とし、粉砕
後の平均粒径が約１、０μｍの前記高速度鋼原料粉末（
９５重量部つに、同１２μｍのＴｉＣ粉米：３重量部お
よび同１０μｍのＴｉＮ粉末：２重量部を配合し、熱処
理条件を、焼入れ温度：１２４０℃、焼戻し温度：５４
０℃とする以外は、実施例１におけると同一の条件で、
素地中にＴｉＣ粒子およびＴ　ｉ　Ｎ粒子が均一微細に
分散した組織を有する本発明焼結高速度鋼５と、実質的
に上記高速度鋼原料粉末と同一の成分組成をもった従来
焼結高速度鋼５をそれぞれ製造した。

この結果得られた両焼結高速度鋼について、被削材：　
ＪＩＥｆ−３ＣＭ２１（硬さ　ＨＢ：１９０〜２００）
、切削速度：９７　ｍ　／　ｍＶＥ、 切込み：５謔、 送り：０．３３陥／刃、 切削時間：３０ｍｍ、 の条件での連続切削試験を行ない、試験後の切刃の逃げ
面摩耗幅（ＶＢ　）とすくい面摩耗深さくＫＴ’）全測
定した。

この結果、上記従来焼結高速度鋼５は、■Ｂ：０．１５
ｍｍ、ＫＴ　：　２５ｐｍ’ｌ：示した（７）ｆ／ｍ対
して、」−配本発明焼結高速度鋼５ば、ＶＢ：　０．１
０Ｍ、　ＫＴ　：１８μｍの値しか示さず、すぐれた切
削特性をもつことが明らかである。

上述のように、この発明の方法によれば、切削工具とし
ては勿論のこと、その他の各種工具として使用した場合
に、きわめてすぐれた切削性能および工具性能を示す焼
結高速度鋼を製造することができるのである。

出願人　三菱金属株式会社 代理人　富　１）和　夫　外１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 主原料としての酸（ヒ鉄微粉末に、金属酸化物微粉末と
   炭素微粉末とを還元後所定の高速度＠組成をもつように
   配合し、 この配合粉末に、真空中あるいは水素雰囲気中で加熱還
   元処理を施して還元粉末とした後、粉砕して、１０μｍ
   以下の平均粒径を有する高速度鋼微粉末とし、 この高速度鋼微粉末に、Ｔｉの炭化物、窒化物。 および炭窒化物のうちの１種または２種以北からなる微
   粉末全１〜１０重　％の割合で配合して混合し、 この混合粉末全通常の条件で圧粉体にプレス成形し、 この圧粉体を、真空中あるいは還元性ガス雰囲気中、１
   １００〜１３００℃の範囲内の温度で焼結して９５係以
   上の理論密度比をもった焼結体とすること全特徴とする
   焼結高速度鋼の製造法。