JPS5921580A - Machining tool for iron and iron alloy - Google Patents
Machining tool for iron and iron alloyInfo
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- JPS5921580A JPS5921580A JP57131025A JP13102582A JPS5921580A JP S5921580 A JPS5921580 A JP S5921580A JP 57131025 A JP57131025 A JP 57131025A JP 13102582 A JP13102582 A JP 13102582A JP S5921580 A JPS5921580 A JP S5921580A
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- iron
- weight
- plastic working
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は鉄および鉄を主体とする合金の引き抜き、線
引き、線材圧延、押出しあるいはダイキャストに用いら
れるす1す性加工工具に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a stainless processing tool used for drawing, wire drawing, wire rolling, extrusion, or die casting of iron and iron-based alloys.
従来、鉄や鉄合金用の塑性加工工具としては、超硬合金
やダイス鋼ハイスが用いられている。Conventionally, cemented carbide and die steel high speed steel have been used as plastic working tools for iron and iron alloys.
しかしながら、線引きロールなどに代表される大量生産
品の製造条件は、高精度化および経済的要求から年々き
びしくなり、それに伴って塑性加工工具としても耐熱性
、耐磨耗性、耐熱衝撃性などの向上が要求されている。However, the manufacturing conditions for mass-produced products such as wire-drawing rolls have become stricter year by year due to higher precision and economic demands, and as a result, plastic working tools have also become more demanding in terms of heat resistance, abrasion resistance, thermal shock resistance, etc. Improvement is required.
そこでこれらの要求を満足するべく超硬合金、ダイス鋼
やハイスなどの分野においても日夜新しい材料の開発が
続けられているが、未だ上記性能を具備した材料は見出
されていない。In order to satisfy these demands, new materials are being developed day and night in the fields of cemented carbide, die steel, high speed steel, etc., but no material with the above-mentioned performance has yet been found.
上述したように金属の塑性加工工具材料としては、工具
鋼等の鋼あるいは超硬合金が一般的であり、新しい塑性
加工工具素材に対する動きを見ても僅かな変更にしかす
ぎなかった。As mentioned above, steel such as tool steel or cemented carbide is generally used as a metal plastic working tool material, and even when looking at the movement toward new plastic working tool materials, there have been only slight changes.
これに対してセラミックは、塑性加工用工具の材質とし
て最近注目されてはいるが、その耐熱衝撃性、耐衝撃性
、脆性などの諸性質が前記した材料に比較して劣るため
、塑性加工工具のなかでも応力が小さいガイドロール等
の分野において次第に利用され始めているにすぎず、圧
延用ロールに用いるという発想は殆んどなされていない
のが現状である。On the other hand, ceramics have recently attracted attention as a material for plastic working tools, but their properties such as thermal shock resistance, impact resistance, and brittleness are inferior to those of the materials mentioned above. Among them, it is only gradually beginning to be used in the field of guide rolls, etc., which have low stress, and at present, there is almost no idea of using it for rolling rolls.
本発明者らは、永年にわたりセラミック材料を塑性加工
工具素材として使用する可能性を検討した結果、この発
明に到達したものである。The present inventors have arrived at this invention after many years of studying the possibility of using ceramic materials as plastic working tool materials.
即ち、この発明は窒化珪素系セラミックスであって、特
にその空孔が10%以下であり、かつホットプレスまた
は常圧焼結法によって得た焼結体よりなる新しい塑性加
工工具である。That is, the present invention is a new plastic working tool made of a silicon nitride ceramic, in particular a sintered body having 10% or less of pores, and obtained by hot pressing or pressureless sintering.
そしてこれは、従来の各種塑性加工工具としての概念を
打ち破った革命的な変化をもたらすものである。This brings about a revolutionary change that breaks the conventional concept of various plastic working tools.
窒化珪素といえどもセラミック材料の1種であり、前記
したようなセラミック材料としての弱点は有しているが
、逆に耐磨耗性の面では前記金属材料よりもすぐれてお
り、特に高温での耐磨耗性においては、それらの10〜
100倍もの値に達するのである。従って塑性加工工具
のなかでも特に高温で使用される熱間圧延用ロール等の
分野においてその効果は大きく発揮されるのである。Silicon nitride is also a type of ceramic material, and although it has the weaknesses as a ceramic material as described above, it is superior to the metal materials in terms of wear resistance, especially at high temperatures. In terms of abrasion resistance, those 10~
The value reaches 100 times. Therefore, among plastic working tools, it is particularly effective in the field of hot rolling rolls and the like that are used at high temperatures.
従来治工具に対する一般的な概念としては、短時間の使
用で寿命に達するため、それに合わせて工程および設備
設計がなされて来たのである。The general concept for conventional jigs and tools is that they reach the end of their service life after a short period of use, so processes and equipment have been designed accordingly.
しかしながらこの発明の塑性加工工具によって従来の工
具より10〜100倍の寿命延長がはかれることとなり
、これら治工具も設備の1部と見做されるようになり、
例えば設置自体の定期的な捕修項目に加えるなどの発想
が可能となり、その間に治工具自体の取替えのために設
備休止しなければならない等の非生産的な事態が全くな
くなるのである。However, the plastic working tool of this invention has a lifespan of 10 to 100 times longer than conventional tools, and these jigs and tools have come to be considered part of the equipment.
For example, it becomes possible to add this to the regular maintenance items for the installation itself, and there will be no unproductive situations such as having to stop equipment to replace the jigs and tools themselves during that time.
その結果、設備の稼働率の向上のみならず、工程途中で
発生するストック類の減少、治工具の多数の手持ちなど
の処置も不要となり、その効果は非常に大きいのである
。As a result, not only does the operating rate of the equipment improve, but the stock that is generated during the process is reduced, and there is no need to carry a large number of jigs and tools on hand, which has a very large effect.
即ちこの発明は、鉄および鉄合金用塑性加工工具の原料
組成として、Si3N4の50重量%以上にMgO、A
l2O3、ZrO2、TiO2、Nb2O5、SiO2
、BeO、Ta2O3、CeO2、Y2O3、HfO2
、Mg3N2、AlN、ZrN、NbN、TiN、Ta
N、YN、Be3N2、Mo2C、SiC、WC、Al
などの酸化物、窒化物、炭化物あるいは金属の単体の1
種または2種以上を0.1〜50重量%含有せしめ、空
孔が10%以下であるSi3N4焼結体よりなることを
特徴とするものである。That is, the present invention provides a raw material composition for plastic working tools for iron and iron alloys, in which 50% by weight or more of Si3N4 contains MgO and A.
l2O3, ZrO2, TiO2, Nb2O5, SiO2
, BeO, Ta2O3, CeO2, Y2O3, HfO2
, Mg3N2, AlN, ZrN, NbN, TiN, Ta
N, YN, Be3N2, Mo2C, SiC, WC, Al
1 of oxides, nitrides, carbides, or metals such as
It is characterized by being made of a Si3N4 sintered body containing 0.1 to 50% by weight of one or more species and having 10% or less of pores.
以下、この発明の詳細な説明すると、まず溶着現象が極
限まで小さい物質で工具を構成することが肝要である。Hereinafter, the present invention will be explained in detail. First, it is important that the tool be made of a material that causes the welding phenomenon to be minimized.
しかして金属に対して溶着性の低いのはセラミックであ
る。However, ceramics have low weldability to metals.
なかでも最も一般的なアルミナ系セラミックは、強度が
低く応力が高くて衝撃を受ける塑性加工においては信頼
性に問題があって使用に耐えることができないのである
。Among them, the most common alumina-based ceramic has low strength and high stress, so it cannot withstand use due to reliability problems in plastic processing where it is subjected to impact.
また、アルミナの耐熱衝撃性について種々の材質改良が
なされているが、未だ充分とは云えず200℃〜300
℃の耐熱衝撃性に止まるにすぎないのである。In addition, various improvements have been made to the thermal shock resistance of alumina, but it is still not sufficient.
It only has a thermal shock resistance of ℃.
そこで各種セラミツク工具にてテストを試みたところS
i3N4を主体とするセラミックならば鉄および鉄合金
用の塑性加工工具として、従来から用いられている超硬
合金やダイス鋼よりもすぐれた性能を示すことを見出し
たのである。So I tried testing with various ceramic tools and found that S
It was discovered that a ceramic mainly composed of i3N4 exhibits superior performance as a plastic working tool for iron and iron alloys than conventionally used cemented carbide and die steel.
この発明において主材料として用いるSi3N4の製造
法については、SI金属粉の成形体を窒化する反応焼結
法あるいはSi3N4に添加剤を加えたのち、常圧接続
する方法やホットプレスする方法などが用られている。As for the manufacturing method of Si3N4 used as the main material in this invention, the reaction sintering method in which a compact of SI metal powder is nitrided, or the method of adding additives to Si3N4 and then connecting it under normal pressure or hot pressing are used. It is being
ところが前者の反応焼結法では空孔が10%以上残り、
この発明の目的には不適当である。However, in the former reaction sintering method, more than 10% of pores remain.
It is unsuitable for the purpose of this invention.
しかして、この発明において主材料として用いるSi3
N4を0.1〜50重量%とするのは、0.1重量%以
下では強度が不足し、充分な密度の焼結体が得られず、
また50重量%以上ではSi3N4の特徴が失われるた
めである。Therefore, Si3 used as the main material in this invention
The reason for setting N4 to 0.1 to 50% by weight is that if it is less than 0.1% by weight, the strength will be insufficient and a sintered body with sufficient density will not be obtained.
Moreover, if it exceeds 50% by weight, the characteristics of Si3N4 are lost.
またSi3N4に対して加える添加剤は、前述した通り
であるが、それらの中でも
(1)Al203、MgO、Mg3N2、BeO、Be
3N2、CaO、Ca3N2、FeO、WCあるいはM
o2Cのうちの1種または2種以上を0.1〜20重量
%含有したSi3N4焼結体1000℃以下で使用で使
用する塑性加工工具に、また
(2)Al203、AlN、AlをO.1〜25重量%
およびCe、Yなどの■B族元素の酸化物、炭化物、窒
化物、硼化物、珪化物を0.1〜25重量%含有したS
i3N4焼結体は、1200℃以下の領域で使用する塑
性加工工具として、
適している。The additives added to Si3N4 are as described above, but among them (1) Al203, MgO, Mg3N2, BeO, Be
3N2, CaO, Ca3N2, FeO, WC or M
A Si3N4 sintered body containing 0.1 to 20% by weight of one or more of O2C is used for plastic working tools used at temperatures below 1000°C. 1-25% by weight
and S containing 0.1 to 25% by weight of oxides, carbides, nitrides, borides, and silicides of Group B elements such as Ce and Y.
The i3N4 sintered body is suitable as a plastic working tool used in the region below 1200°C.
一般に熱間塑性加工工具は衝撃や熱的な衝撃が加わるた
めに、これらに耐える特性が必要であるが、このために
はまず空孔を10%以下にコントロールすることが必要
である。In general, hot plastic working tools are subjected to impact and thermal impact, so they must have properties that can withstand these impacts, but for this purpose, it is first necessary to control the porosity to 10% or less.
以下この発明を実施例により詳細に説明する。The present invention will be explained in detail below with reference to Examples.
実施例1
市販のSi3N485重量%とAl2O37重量%、Y
2O38重量%を秤量し、ボールミルにて充分混合した
後、1t/cm2の圧力にて型押し成形後、窒素圧力1
気圧下1800℃に1時間の焼結によって鉄の熱間押出
し用ダイスを作成した。Example 1 Commercially available Si3N485% by weight, Al2O37% by weight, Y
Weigh out 38% by weight of 2O, mix thoroughly in a ball mill, press mold at a pressure of 1 t/cm2, and then press under a nitrogen pressure of 1
A die for hot extrusion of iron was prepared by sintering at 1800° C. for 1 hour under atmospheric pressure.
得られたダイスを市販の超硬合金ダイスと比較したとこ
ろ市販の超硬合金ダイスは500tonの使用で寿命と
なるのに対し、この発明のダイスは1500ton使用
後も何ら寿命には至らなかった。When the obtained die was compared with a commercially available cemented carbide die, the commercially available cemented carbide die reached its lifespan after 500 tons of use, whereas the die of the present invention did not reach any lifespan even after 1500 tons of use.
実施例2
市販のSi3N4に対して第1表に示す割合で種々の助
剤を混合し、実施例1と同種の条件で鉄鋼用圧延用ロー
ルを作成した。Example 2 Various auxiliary agents were mixed with commercially available Si3N4 in the proportions shown in Table 1, and steel rolling rolls were prepared under the same conditions as in Example 1.
この場合ブロックミルの最終段のロールであり、加工率
は18%、圧延速度は25m/sec、温度は約850
℃であった。In this case, it is the final stage roll of a block mill, the processing rate is 18%, the rolling speed is 25 m/sec, and the temperature is approximately 850.
It was ℃.
夫々のロールの寿命に至る処理量および寿命原因は第1
表に示した。The amount of processing and the cause of the lifespan of each roll are the first.
Shown in the table.
実施例3
市販のSi3N430重量%、SiC10重量%、Y2
035重量%、MgO5重量%を混合し、実施例1と同
様の方法でスチール用ガイドローラを作製した。この時
の焼結温度は1700℃であった。Example 3 Commercially available Si3N4 30% by weight, SiC 10% by weight, Y2
A guide roller for steel was prepared in the same manner as in Example 1 by mixing 35% by weight of MgO and 5% by weight of MgO. The sintering temperature at this time was 1700°C.
得られた本実施例のガイドローラを市販の超硬合金製お
よびアルミナセラミック製のガイドローラと使用寿命の
比較テストを行ったところ第2表の結果を得、本実施例
のガイドローラが非常にすぐれていることが実証された
。When the guide roller of this example was compared with commercially available guide rollers made of cemented carbide and alumina ceramic in terms of service life, the results shown in Table 2 were obtained. It has been proven to be excellent.
なお板材は1.5m/secの速度で、温度は900℃
であった。The plate material was processed at a speed of 1.5 m/sec and at a temperature of 900°C.
Met.
Claims (2)
%以下であるSi3N4焼結体よりなることを特徴とす
る鉄および鉄合金用塑性加工工具。(1) Contains 50% by weight or more of SN3N4 and has 10 pores.
% or less of Si3N4 sintered body.
2、TiO2、Nb2O5、SiO2、BeO、Ta2
O3、CeO2、Y2O3、HfO2、Mg3N2、A
lN、ZrN、NbN、TiN、TaN、YN、Be3
N2、Mo2C、SiC、WC、Al、などの1種また
は2種以上を0.5〜50重量%含有することを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の鉄および鉄合金用塑性
加工工具。(2) MgO, Al2O3, ZrO for Si3N4
2, TiO2, Nb2O5, SiO2, BeO, Ta2
O3, CeO2, Y2O3, HfO2, Mg3N2, A
lN, ZrN, NbN, TiN, TaN, YN, Be3
The plastic working tool for iron and iron alloys according to claim 1, which contains 0.5 to 50% by weight of one or more of N2, Mo2C, SiC, WC, Al, etc. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57131025A JPS5921580A (en) | 1982-07-26 | 1982-07-26 | Machining tool for iron and iron alloy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57131025A JPS5921580A (en) | 1982-07-26 | 1982-07-26 | Machining tool for iron and iron alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5921580A true JPS5921580A (en) | 1984-02-03 |
JPH0246541B2 JPH0246541B2 (en) | 1990-10-16 |
Family
ID=15048244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57131025A Granted JPS5921580A (en) | 1982-07-26 | 1982-07-26 | Machining tool for iron and iron alloy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5921580A (en) |
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