JPS5935982B2 - 高耐熱性焼結高速度鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐熱性にすぐれた焼結高速度鋼に関する。

近時、高速度鋼の製造法として、従来の溶製法に代え、
粉末冶金手法の適用が広く試みられつつある。

粉末冶金法によれば、溶製法で不可能であった鋼種の製
造も可能となるほか、溶製法で得られるものに比し、均
一微細な組織を持ち被剛性、切削性能、靭性等にすぐれ
た材料が得られるという利点がある。

例えば、ＪＩＳ ５ＫＨＩＯ種はＶを約５％も含むた
め、溶製法によると鋼中の一次炭化物の粗大化を伴ない
被剛性に劣るという欠点がある。

このため、実用上、ホブやピニオンガータなどの精密工
具材として適用し得なかったのでろるが、粉末冶金法の
採用により、上記制約は克服され、加えて靭性等の改善
による切削寿命の向上が確認されている。

この５ＫＨＩＯ種は、各種高速度鋼中、最も耐摩耗性に
すぐれた材料の１つであり、高硬度被剛材の切削工具と
して好適である。

しかしながら、耐熱性の点でなお不満があり、高速切削
あるいはステンレス鋼のごとき難削材の切削には適して
いない。

本発明は、上述のごとき適用上の制約を打破すべく、高
速度鋼の化学成分組成について鋭意研究を行なった結果
、一定量のＷ及びＭｏの存在下に、ＣｏおよびＶの両元
素を特定量複合添加して成る鋼組成を構成することによ
り、耐熱性を顕著に高め高速切削や難削材の切削に好適
な特性を具備せしめ得ることを見出し、本発明を構成す
るに到った。

すなわち、本発明は、Ｃ１，４〜１．６％、Ｃｒ３．８
〜４．５％、Ｗ３〜１３．１％、Ｍ ｏ ０．２〜４％
、Ｖ４．０〜１０％、ｃｏ８〜２０係、残部鉄および不
可避的不純物を含み、ＷおよびＭＯの２倍量の和（Ｗ（
イ）＋２Ｍ０（イ））が１１〜１３．５％である高耐熱
性焼結高速度鋼を提供するものである。

次に本発明高速度鋼の成分限定理由について説明する。

Ｗは、高速度鋼としての性能を付与するための基本元素
でるり、Ｃ，Ｎ及びＦｅと結合してＭＣ。

Ｍ６Ｃ型炭化物、ＭＸ、１ｖＩ６Ｘ型炭窒化物を形成す
るとともに、残部は基質にとけこみ、耐摩耗性、焼もど
し硬さ、高温硬さ等を高め、切削性能な改善する。

ＭｏもまたＷと同様の役割をはたし、Ｍｏ１％はＷ２％
の添加とはソ同等の効果を有する。

このため両元素の添加量はＷ（イ）＋２ＭＯφ））（所
謂「Ｗ当量」と称される）にて規定される。

Ｗ及びＭｏの添加量が少ないと上記効果は十分でなく、
一方多く添加しても効果はそれほど増大せず、コスト的
に不利である。

よって本発明では、Ｗ当量の下限を約１０係、上限を約
１５％とし、好ましくは約１１〜１３．５％の範囲に調
整する。

なお、ＷとＭｏの各々の添加量については特別の制限は
なく、上記Ｗ当量範囲内であればよいが、耐熱性の低下
を回避するには、Ｍｏを約４．０％以下の範囲で含有す
ることが望ましい。

ＣＯは、Ｗ、Ｍｏ及び後記Ｖとの共存下に、基質の耐熱
性を高め、高温硬さを改善する。

本発明は特に耐熱性向上の見地から、約８〜２０％添加
する。

約８係に満たないと高耐熱性が得られず、一方約２０係
を越えると効果はほぼ飽和に達し、コスト的に不利であ
る。

本発明はＣＯを上記の如く富化することにより耐熱性を
飛躍的に高めるとともに、後記Ｖとの併用により耐摩耗
性を改良し、高速切削等の過酷な切削条件に耐える切削
工具特性を保証した点に一特徴を有するものである。

■は、靭性の改善に寄与するほか、炭窒化物を形成して
硬度を高め耐摩耗性を向上させる。

その添加量が約４係に満たないと効果は十分でなく、一
方約１０係を超えると効果の増加は緩慢化する。

よって本発明では約４〜１０％の範囲で加えられる。

上記以外の成分原素及び添加量については、高速度鋼と
して一般に採用される成分組成の規定に従えばよいが、
特に５ＫＨＩＯ種相当鋼またはＡｌ５Ｉ Ｍｌ Ｓ相当
鋼に準することにより好結果を得ることができ、好まし
くは以下の如き成分が含有される。

Ｃｒは、基質及び炭窒化物中に存在して焼入性を与える
と同時に、焼もどし硬化、高温硬さ、熱処理時の耐酸化
性等を高める効果を有する。

但し、添加量が約３．８％に満たないと、効果は十分で
なく、一方約４．５係を越えても効果の増加はそれほど
期待できない。

よって、約３．８〜４．５％の範囲内で添加される。

Ｃは、基質に溶込んで強化に寄与するほか、特に前記Ｗ
、Ｍｏ、Ｃｒ等と結合して炭化物や炭窒化物の形成に必
要な元素でめる。

その添加量は、炭化物等の形成元素含有量によって異な
り、本発明では約１．４〜１．６係の範囲で加えられる
。

本発明高速度鋼は、粉末冶金手法により製造される。

その製造条件には特別の制約はなく、原料鋼粉末のキャ
ニング、脱気、熱間静水圧試験機（ＨＩＰ）による成形
・焼結等通常の手法及び条件に従って製造することがで
きる。

次に実施例を挙げて本発明鋼の緒特性について具体的に
説明する。

実施例 アトマイズ合金鋼粉末（粒度８０メツシユより細粒）を
原料鋼粉末とし、軟鋼性容器へのキャニング、脱気及び
ＨＩＰによる圧縮成形・焼成の各工程から成る通常の粉
末冶金手法に従って第１表掲示の各成分組成を有する供
試材を製し、第２表掲示の熱処理を施すことにより、各
高速度鋼を得た。

なお、供試材Ａ１は比較材（ＳＫＨＩＯ種相当材）、供
試材五２〜５は本発明材である。

上記各供試材の諸行性測定結果を第３表に示す。

但し、赤熱硬さは、６００℃Ｘ８Ｈｒの加熱後金した室
温における硬度である。

また、耐摩耗性及び切削性能の測定条件は次のとおりで
ろる。

（Ｎ 耐摩耗性 大違式試験機による比摩耗量（ｍＡ／ ｋｙ ）にて耐
摩耗性を評価。

今（１）相手材： Ｓ
ＮＣＭ８（焼入れ焼もどし材、ＨＲＣ３０） （ｉｉ）摩擦速度：２．８６ｍ／分 （′ｌ［Ｄ最終荷重： ６．３ ｋｇ ＯＶ摩擦距離：４００ｍ （６）切削性能 昌運カズヌーブ旋盤を用いた連続切削試験により、「白
輝寿命」及び「完全寿命」を測定した。

（１）被削材：５ＵＳ３０４（Ｈｖ１６３ ）ＳＣＭ２
１ （ＨＢ２９０〜３００） （１１）バイト取付角： ０−１５−６−６−１５−１
５−Ｒｏ、４ （ｉｉｉ）突出量： ３４朋 ｆｖ）切込量＝１．５１ｎ１１Ｌ （ＸＪ）送り ： ０．２ ｒｎｒｒｔ／ ｒｅ
ｖ榊切削速度： ２８ ｒｎ１５＋（被削材：５ＵＳ３
０４）４２Ｖ分（被削材：ＳＣＭ２１） 上記結果より、本発明材（Ａ２〜５）は、比較甘煮１
（５ＫＨＩＯ種相当）に比し、摩耗量が著しく少なく、
すぐれた耐摩耗性を備えるとともに、白輝寿命及び完全
寿命に示されるように、従来材に比し格段にすぐれた切
削性能を有することが認められる。

かく、本発明粉末高速度鋼は、高速度工具材としてすぐ
れた特性を保証し、特にその高耐熱性及び高耐摩耗性に
より、従来不可能であった高速切削あるいはステンレス
鋼の如き難削材に対し好適な材料として供し得るもので
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ｃ１，４〜１．６％、Ｃｒ ３．８〜４．５％、
   Ｗ３〜１３１１％、Ｍ ｏ ０．２〜４％、■４．０〜
   １０％、Ｃｏ８〜２０％、残部鉄および不可避的不純物
   を含み、ＷおよびＭＯの２倍量の和（Ｗ（イ）＋２ Ｍ
   。 （イ））が１１〜１３．５％であることを特徴とする高
   耐熱性焼結高速度鋼。