JPS5964738A

JPS5964738A - 粉末法による高硬度非磁性時効硬化形オ−ステナイト鋼の製造方法

Info

Publication number: JPS5964738A
Application number: JP57172579A
Authority: JP
Inventors: Toshio Okuno; 奥野　利夫
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1982-10-01
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1984-04-12
Also published as: JPS6331540B2

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】本発明は非磁性でとくに高い強度を要求される磁性粉圧
粉用金型、非磁性高硬度シャフト、熱間金型等の材料を
粉末法により製造しとくに高い時効硬化硬さを得ること
を可能とする製造方法に閃するものである。

従来上記用途には溶製法による高硬用時効硬化形オース
テナイ）　Ｉｌｌなどが使用されているが、従来最高硬
さＨＲＯ４５５０前後のものしかなく、型寿命精度の点
より本来必要とされるＨＲＯ５５〜５５あるいはそれ以
上の硬さを満していない。

本発明はＭｕ−Ｏｒ系あるいはＭｎ　−Ｎｉ　−Ｏｒオ
ーステナイト成分を基本成分とし、これに０．Ｖ、Ｈｂ
。

Ｔ１を添加して、固溶化処理後の時効硬化処理待微細な
Ｖ　、　Ｎｂ　、　Ｔｉ　’４の炭化物を析出きせるこ
とによる、あるいはさらにＱｏを添加してｖ、ａｂ、Ｔ
１等の炭化物の析出をより微細に行なわせることによる
高硬度オーステナイト鋼において製造法（１）本成分の
粉末（粒径５０〜５００μを標準とする）を出発原料と
して、これをカプセルに詰め、声空脱気後１０５０〜１
２５０Ｃで熱間静水圧プレス仕上する方式により製造す
ることによりＶ、１ＪｂＳＴｉ等の炭化物を微細化し、
固溶化処理→時効硬化処理における炭化物析出量を増大
はせ、ＨＲ０５０〜５５前後あるいはこれ以上の高硬度
を得る製造方法。

製造法（ｎ）素原料粉末（Ｏｒ、　Ｍｎ、　Ｎｉ　、Ｆｅ　１０ｏ粉
およびＯｒ。

Ｖ　、ｌＪｂ　、　Ｔｉ炭化物粉、黒鉛粉など、粒径２
０μ以下を標準とする）を出発原料として、これを混合
、冷間プレス成形後拡散処理を兼ねて１０５０〜１２５
０℃で焼結し、さらに拡散処理を兼ねて１０５０〜１２
５０　Ｃで熱間静水圧プレス仕上する方式により製造す
ることにより、ＶｌＷｂ、　Ｔｉ等の炭化物を微細化し
、固溶化処理→時効硬化処理における炭化物析出量を増
大させＨＲＯ５０〜５５前後あるいはこれ以上の高硬度
を得る製造方法に関するものである。

第１表に本願発明材料の組成、製造工程の別および１１
５０Ｃ固溶化処理後７２０ＣＸ　５ｈ時効硬化処理した
後の硬さくＨＲＯ）を示す。

第　　１　　表本発明鋼は同じ組成の比較鋼（溶製材）＆こ対比して明
らかに時効処理における硬さ値か高しＡｏまた、本発明
材料の中では工程（ｎ）によるもの力ｉ工程（１）によ
るものよりも向効硬さが高い。

これは原料粉末が（１）の工程の場合５０〜５００ｐｍ
前後を標準とするのに対しくＩｔ）の工程の場合拡散を
容易にするため２０μｍ以下の微粒粉を用いるもので、
その結果炭化物粒径が（１）よりも小さいためである。

第２表に本発明鋼の透磁率を示す。

第２表いずれも低い透磁率にとどまっていることがわかる。高
０化により透磁率はやや増加の傾向を示す。

第３表に本発明鋼の熱間加工後徐冷した状態での被切削
性を示す。

試験はドリルによる穿孔方式で行ない深さ２０闘の孔あ
け加工可能な最大個数を比較鋼Ｐのそれを１００として
指数で示したものである。

第　　３　　表１１ｎ量の増加は被切削性を低下させること力；わ力）
る。

また、０、■の増加も炭化物証を増大さセ被９ノ肖ｕ性
を低下させる。

第４表に本発明鋼の耐酸化性を示す。

第４表Ｏｒ量の減少、Ｍｎの増加Ｏ，Ｖの増加は耐酸化性を低
下させる。

第５表に本願発明島の高温硬葛を示す。

第　　５　　表木兄明鰍は溶製法Ｃ，−よる従来象１よりも尚温硬さが
高いことがわかる。これは従来材の場合■、ＮｂＴ１等
が巨大炭化物を形成し、このため強化に寄与する炭化物
の有効析出量が減少するためである０また製造工程（Ｉ
ｌ）によるものが装造工程（１）によるものよりも高温
強度が相対的に問い。これは製造工程によるものが炭化
物粒度が相対的にさらに微細であるためである。

つぎに本発明材料の成１分限走理由についてのべる。

０は固溶体化処理によりオーステナイト基地に固溶して
強度を高め、また時効処理時Ｖ、ｌＪｂ、Ｔｉ０ｒ等と
の間で特殊炭化物を形成、析出し、常温、高ｍ強度を高
める。

またＯｒ、　ｖ、　Ｗｂ、　Ｔｉとの間に残留炭化物を
形成し、　耐摩耗性を高めるなどの効果を得るため添加
する。

多すぎると靭性を低下させ、また炭化物量の増大により
磁性を増加させるので１．４０％以下とし、低すぎると
とくに高硬ｍを特徴とする本願発明鋼において添加の効
果が得られないので０．６５％以上とする。

０のより好ましい東門はα７０−１．３０％である。

Ｍｎは本願発明鋼の基地をオーステナイト組織とし炭化
物なオーステナイト基地に十分に固溶葛せ時効処理時先
記特殊炭化物を析出量せ、強化するための基地を構成す
るために添加する。多すぎると被切削性を低下させ、ま
た耐酸化性を低下させるので２０．００％以下とし、低
すぎると上記添加の効果が得られないので１０．００％
以上とする。Ｍｕのより好ましい範囲は：ｌＯＯ〜１７
．ＯＯ％Ｃある。

Ｎ１はＭｒＬと同様、本願発明鋼の基地をオースナナ４
１組織とし、炭化物をオーステナイト基地に十分固溶さ
せ、時効処理時先記特殊炭化物を析出させ、強化するた
めの基地を構成するために添加する。オーステナイト化
作用に関し、Ｎ１１％はＭｎ約２％と同等の効果をもた
らすが、ＭｕをＮ１で多量に置換すると時効硬化硬逼は
低下の傾向を示す。一方被切削性に関してはＮ１の方が
Ｍｎに対し低下作用が小さい。

Ｎ１は上記添加の効果を得るために目的、用途によ　　
□り添加するが、多すきると上記のように時効硬さ：″
、″、７菫罪；：°ニ貢。１．− 上とする。

Ｑｒは本願発明鋼の耐酸化性全句与し、また炭化物を形
成し、耐摩耗性を付与するために添加する。

、□、うえ７．ライ、よ□よオ。（＋７ＪＴ？１５．。

。−□下とし、低ずきると上記添加の効果が得られない
ので７゜００５以上とする。Ｏｒのより好ましい範囲は
ａＣ＋Ｏ〜１３．００％である。

Ｖは炭化物を形成し耐摩耗性を高め、また固溶化処理時
基地に固溶し、時効処理時微細なＶ炭化物を析出し、本
願発明材料の強度を高めるために添加を行なう。

多すきると靭性を低下させるのでａＯＯ％以下とし、低
すぎると上記添加の効果が得られず高硬度オーステナイ
ト鎖としての特性付与が困難となるのてｐ−ｏｏ％以上
とする。

■のより好ましい範囲はｚシ閏、５０％である。

ｎｂはＶと同様炭化物を形成し、耐摩耗性を高めまた固
溶化処理待基地に固溶して時効処理時微細なＮｂ炭化物
を析出し、本願発明材料の強度を高めるために添加を行
なう。

多すぎると靭性を低下させるのでａＯＯ％以下とし、低
すき゛ると上記添加の効果が得られないので２．００％
以上とする。Ｎｂのより好ましい範囲は２．１０−５．
５０％である。

Ｔ１はｖ、ｕｂと同様炭化物を形成し、耐摩耗性を高め
、また固溶化処理待基地に固溶して時効処理時微細なＴ
１炭化物を析出し、本願発明材料の強度を高めるために
添加を行なう。

多すぎると靭性を低下させるので５．００％以下とし、
低すぎると添加の効果が得られないので１．８０％以上
とする。Ｔ１のより好ましい範囲は２−００−４７０％
である。

ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ二種以上複合添加の場合、多すぎると靭
性低下をまねくので合計で６．００％以下とし、低すぎ
ると添加の効果が得られないので合計で２００％以上と
する。複合添加のより好ましい範、囲は２．１０−５．
５０％である。

ＣＯは時効処理時Ｖ、ＮｂｌＴｉ等炭化物の析出分布を
一層微細化し時効硬化硬さを一層高めるために添加する
。

多すぎると靭性を低下させるので１２．００％以下とし
低すぎると上記添加の効果が得られないので１．５０％
１以上とする。

製造法に辺１しては本発明合金組成の粉末を出発原料とする製造法（１）の
場合、粉末粒度が過度に小さいとカプセル詰めにおける
充填密度が上りにくいので一般に粒径５ｏμよりあらい
粒子を用いるのが普通であり、粒径の上限は５００μ以
下程度が標準である。

これより大きな粒径の場合、炭化物粒径が相対的に大き
くなりやすい。

一方製造法（ＩＩ）の場合、焼結あるいは熱間静水圧プ
レスの過程で十分相互拡散させる必要があり、粒径とし
ては２０μ以下か標準である。

（■）（…）における焼結混用および熱間静水圧プレス温度は拡散効果あるい
は十分なＥＥ密効果を得るため１０５０〜１２５０Ｃと
する〇以上に記述したように本発明材料は０−　Ｍｎ（Ｎｉ）　−Ｏｒ　−（Ｏｏ）　−Ｖ　、　
Ｎｂ、　Ｔｉ糸組成の詩効硬化形オーステナイ）１４に
おいて、本組成の鋼粉末（粒径５０〜５００μを標準と
する）を出発原料としカプセル詰め→脱気１０５０Ａ１
２５０　Ｃでの熱同静水圧プレス仕上あるいは本組成の
鍋を得るべく単体金属、炭化物等の原料微粉末（粒径２
ｏμ以下を標準とする〕を出発原料とし、これらを混合
−→冷間プレス成形後１０５０〜１２５０　ｃで焼結→
熱間静水圧プレス仕上し、あわせて十分な拡散効果を得
ることによりＶ、　ｌＪｂ、　Ｔｉ、Ｏｒ等の炭化物を
微細化し、固溶化→時効処理によりＨＲＯ５０〜５５前
後ないしこれ以上の高硬度を得ることを可能とし、磁性
粉プレス成形用途などの非磁性高強度高耐摩金型材料、
各種高温加工用工具材料としてすぐれた性能を発揮する
高硬度時効硬化形工具鋤素材を得る製造方法を提供する
ものである。

なお、ネ発明鍋は）［Ｐ処理後熱間加工して使用するこ
とも熱論可能である。

Claims

【特許請求の範囲】１、　　Ｏα６５〜１．４０％、Ｍｎ１Ｏ，ＯＯＮ２０
．００％、Ｃｒ７．ＯＯ〜１５．００％およびＶ２ＰＯ
Ｏ〜６．００％、Ｎｔ）２．００〜６．００％、Ｔｉ１
．８０〜５．０１Ｄ％の１種または２種以上（２種以上
の場合、台用で２．００”６００％）残部Ｆｅおよび通
ｎの不純物よりなる合金組成の鋤粉末（粒径５ｏ〜５０
０μを標準とする）を出発原料粉とし、これをカプセル
詰め脱気後１０５０〜１２５０　Ｃで熱間静水圧プレス
により、とくに高い時効硬さを得ることを特徴とする粉
末法による高硬度非磁性時効硬化形オーステナイト塾の
製造方法。２、　００．７０〜１．３０％、Ｍｎｌ＆ＯＯ〜１７．
００％、Ｃｒ＆００〜１３．００％およヒＶ２．ｌｏ　
〜５．５０％、Ｎ１）２１０〜５．５０％、Ｔｉ２．０
ＯＮ４７０％の１種または２′ＭＡ以上（２種以上の場
合、金相でＺＩＯ〜５．５０％）残部Ｆｅおよび通常の
不純物よりなる特許請求の範囲第１項記載の粉末法によ
る高硬度非磁性時効硬化形オーステナイト鋼の製造方法
。３、　００．６５〜１．４０％、Ｍｎ１０００〜２０．
００％、Ｃｒ７．ＯＯ〜１５．００％およびＶ２．０Ｏ
−６，００％、Ｎｂ２．ＯＯ〜６．００％、ＴｉＬ８０
〜５．００％の１種または２種以上（２種以上の場合、
合計で２００−６．００％）外部上′θおよび通常の不
純物よりなる合金組成の鎌を得るための素原料微粉末（
Ｆｅ　、　Ｏｒ、　Ｍｎ。ｌＪｉ、Ｏｏ粉およびＯｒ、　Ｖ、　Ｎｂ５Ｔｉの炭化
物粉、黒鉛粉かと）を出坤原料粉とし、これを混合、冷
間プレス成形後、真空中または水素中で焼結老″拡散処
理（１０５０〜１２５０Ｕ　）　Ｌ、、さらに拡散処理
を兼ねて１０５０〜Ｉ２５ｏＣで熱間静水圧プレスによ
り、とくに高い時効硬芒を得ることを特徴とする粉末法
による高硬度非磁性時効硬化形オーステナイ）Ｍの製造
方法。４　００．７０　ＮＬ３０％　、Ｍｎ　１２−００〜１
７．Ｏ０％、Ｃｒ８．ＯＯ〜１３．００％およびＶ２１
０〜５．５０％、Ｎｂ２Ｌｌト５．５０％、ＴｉＺＯＯ
〜４７０％の１種または２種以上（２種以上の場合、台
用で２１０〜５．５０％）残部Ｆθおよび通常の不純物
よりなる特許請求の範囲第３項記戦の粉末法による高硬
度非磁性時効硬化形オーステナイト鋼の製造方法。５、　　Ｏｏ、６５〜１．４０％、Ｍｎ１Ｏ，ＯＯ〜ｊ
２０．００％、Ｃｒ７．ＯＯ〜１５．００％およびＶＺ
ＯＯ〜６．００％、Ｎ′ｂｚ００〜６．００％、Ｔｉ１
．８０〜５．００％＋７）１種または２種以上（２種以
上の場合、台用で２−００−６．００％）さらにＮｎ、
ＯＯ〜’７．００％残部Ｆｅおよび通常の不純物よりな
る合金組成の鋼粉末（粒径５０〜５００μを標準とする
）を出発原料粉とし、これをカプセル詰め脱気後１０５
０〜１２５０Ｃで熱間静水圧プレスによりとくに高い時
効硬さを得ることを特徴とする粉末法による高硬度非磁
性時効硬化形オーステナイト鍋の製造方法。６、　００．７０〜１．３０％、４ｎ１２，００〜１７
．００％、０ｒａＯＯ〜１３．００％およびＶ２．ｌＯ
〜５．５０％、ＮｂＺＩＯ〜５．５０％、Ｔｌｊ？、Ｏ
Ｏ〜４．７０％の１種または２種以上（２種以上の場合
、金相で２．１０〜５．５０％）芒らにＮｉ１．ＯＯ〜
７．００％残部Ｆ’ｅおよび通常の不純物よりなる特許
請求の範囲第５項記載の粉末法による高硬度非磁性時効
硬化形オーステナイ）ｌの製造方法。？、　　００．６５〜１．４０％、Ｍｎ１Ｏ，００〜２
０００％、Ｏｒ７．ＯＯ〜１５．００％およびｖｚ００
〜６．００％、Ｎｂ＆ＯＯ〜ａＯ０％、Ｔｉ１．８０〜
５．　Ｏ０％の１種または２種以上（２種以上の場合、
合計でＺＯＯ〜６．００％）さらにＮ１ＬＯＯ〜７．０
０％残部’Ｈｅおよび通常の不純物よりなる合金組成の
鋼を得るための素原料微粉末（Ｆｅ、Ｏｒ、Ｍｎ、、Ｎ
ｉ、Ｏｏ粉およびＯｒ、　Ｖ、Ｎｂ。Ｔ１の炭化物粉、黒鉛粉など）を出発原料粉とし、これ
を混合、冷間プレス成形後、真空中または水素中で焼結
ｊ拡散処理（１０５０〜１２５０　Ｃ）　Ｌ、さらに拡
散処理を兼ねて１０５０〜１２５０　Ｃで熱間静水圧プ
レスにより、とくに高い時効硬さを得ることを特徴とす
る粉末法による高硬度非磁性時効硬化形オーステナイト
鋼のき・遣方法。ａＱｏ、７０〜１．３０％、Ｍｎ１２．ＯＯ〜１７．０
０％、Ｏｒ＆ＯＯ〜１３．００％およびｉｌｏ　〜５．
５０％、ＨｂＬｌｏ　〜５．５０％、Ｔ１２ｐＯｏＮ４
７０％の１種または２種以上（２種以上の場合、合計で
２１０−５．５０％）さらニＮｉ１．０Ｏ−７，００％
残部Ｆｅおよび通常の不純物よりなる特許請求の範囲第
７項記載の粉末法に鎖よる高硬度非磁性時効硬化形オースブナイト媛の製造方
法。９、　００．６５〜１．４０％、Ｍｎ１０．ＯＯ〜２０
．００％、Ｏｒ７．０Ｏ−１５，００％およびｖ２−０
０〜６００％、Ｎ′ｂ２−００〜６ｏＯ％、Ｔｉ１．８
０〜５．００％の１種または２種以上（２種以上のＮ１
合、合計で２００〜６．００％）さらにＯｏｌ、５０〜
１２．００％残部Ｆｅおよび通常の不純物よりなる合金
組成の鋼粉末（粒径５０〜５００μを標準とする）を出
発原料粉とし、これをカプセル詰め脱気後１０５０−　
：Ｌ２５０ｃで熱間静水圧プレスにより、とくに高い時
効硬さを得ることを特徴とする粉末法による高硬度非磁
性時効硬化形オーステナイト鋼の製造方法。１０、　　ＯＱ、６５〜１．４０％、Ｍ２１１αｏＯＮ
２ｏｏｏ％、Ｏｒ７．０Ｏ〜１５．００％およびＶＲＯ
Ｏ〜６．００％、Ｎｂ２．０ＯＮａｏ　０％、Ｔｉ１．
８０〜５ＤＯ％　４７）　１種または２種以上（２種以
上の場合、合計２００〜６．００％）さらニＯｏ１．５
ＯＮ１２００％残部Ｆｅおよび通常の不純物よりなる合
金組成の鋼を得るための素原料微粉末（Ｆｅ、Ｏｒ、Ｍ
ｕＳＮｉ、Ｏｏ粉および０ｒＸＶ、　Ｎｂ。Ｔ１の炭化物粉、黒鉛粉など）を出発原料粉とし、これ
を混合、冷間プレス成形後、真空中または水素中で焼結
兼拡散処理（１０５０−１２５０１：’　）　ｔ、、芒
らに拡散処理を兼ねて１０５０−１２５０ｃで熱間静水
圧プレスにより、とくに高い時効硬さを得ることを特徴
とする粉末法による高硬度非磁性時効硬化形オーステナ
イト路の製造方法。ＩＬ　　００．６５〜１．４０％、Ｍｎ１Ｑ、ＯＯＮ２
０．００％、Ｏｒ７．０ＯＮ１５．００　％および■ｚ
００〜ａｏｏ％、ＮｂｚｏＯ〜ａｏｏ％、Ｔｉ１．８０
−５．００　％　（７）　１種または２種以上（２種以
上の場合、合計＆０Ｏ−６，００。％）さらにＮｉ１．Ｏ○〜７．００％、Ｏｏｌ、５０　
Ｎ１２．００％残部Ｆｅおよび通常の不純物よりなる合
金組成の鎮１粉末（粒径５ｏ〜５００μを標準とする）
を出発原料粉とし、これをカプセル詰め脱気後１０５０
〜１２５０１：？で熱間静水圧プレスにより、とくに高
い時効硬さを得ることを特徴とする粉末法による高硬度
非磁性時効硬化形オーステナイト鋼の製造方法。１２、　００．６５〜Ｌ４０％、Ｍｎ１０．ＯＯ〜２０
．００％、Ｏｒ７．ＯＯ〜１５．００％およびＶ２．Ｏ
Ｏ〜６．００％、Ｎｂ２００〜６００％、ＴｉＬ８Ｃ）
〜５．００％の１種または２種以上（２種以上の場合、
合計２００−６．００％）さらにＮｉ１．ＯＯ〜７．０
０％、Ｏｏｌ、５０〜ＩＺＯＯ％残部Ｆｅオヨび通常の
不純物よりなる合金組成の八を得るための素原料微粉末
（Ｆｅ、ＯｒＳＭｎ、Ｎｉ、Ｏｏ粉およびＯｒＶ、Ｎｂ
、Ｔｉの炭化物粉、黒鉛粉など）を出発原料粉とし、こ
れを混合、冷間プレス成形後、真空中または水素中で焼
結兼拡散処理（１０５０〜１２５０Ｃ）し、さらに拡散
処理を兼ねて１０５０〜１２５０　ｔ：ｌ’で熱間静水
圧プレスにより、とくに高い時効硬さを待る　゛ことを
腸徴とする粉末法による高硬度非磁性時効硬化形オース
テナイト鋼の製造方法。