JPS60165347A - 焼結合金製刃物の製造方法 - 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】 本発明は、合金工具鋼からなる焼結刃物に関する０ 従来技術 従来、高級刃物としては、マルテンサイト系ステンレス
材（Ｃｒ１１〜１８％、ＣＯ，８〜１．８％、残余Ｆｅ
　）製のものが一般に使用されているが、′専門家の使
用する理容、調理、剪定用の刃物としては、研ぎ直しま
での期間のより長い（即ち耐摩耗性のより優れた）材質
の出現が切望されている。

上記マルテンサイト系ステンレス材と同等の耐食性を有
しかつ耐摩耗性により優れた材料としては、該マルテン
サイト系ステンレス組成にＭｏ、Ｖ等の合金元素を加え
、Ｃ量を増大させた合金工具ｍ系材料がある。しかしな
がら、Ｍｏ、Ｖ等の合金元素を加えたり、ＣＩＩＬを増
大させるに従って、材料の加工性や鍛造性が低下し、又
材料素地中の炭化物が比較的粗大化する為研摩し難くな
る等の欠点が顕著となるので、上記合金工具系材料は、
刃物としてはほとんど使用されていない。

本発明は、合金工具Ｊ製刃物及びその製造法の欠点を解
消すべくなされたものであるっ即ち、粉末成形−焼結法
による本発明方法によれば、粉末成形時にあらかじめ所
定の刃物部材の形状に近い形状に成形して得た圧粉体を
特定条件下に焼結及び焼入れする。従って、材料素地中
の炭化物を５ＫＤＩＩ等の合金工具ｍ中におけるよりも
微細化し得るので、合金工具網による刃物の製造が実用
上可能となり、又加工工数の減少並びに焼結と熱処理と
を同一工程で行なうことによる省エネルギー及び省力化
による価格の低減が達成される。

本発明で使用する粉体原料は、Ｃｒ１ｌ〜１８重承％（
以下単に％とする）、Ｍｏ０．２〜５％、Ｖｏ、２〜８
％、Ｓｉ　０％〜１％、Ｃ１，５〜２．４％及び残余Ｆ
ｅからなる合金の粉末又は焼結により該合と特に異なる
ところはなく、通常１００メツシユ以下程度である。合
金組成を上記の様に規定した理由は、以下の通りである
。

（イ）　Ｃｒ１１〜１８％： Ｃｒ　は、刃物の耐食性と耐摩耗性を向上させる。

Ｃｒ　が１１％未満の場合には、耐食性が低下し、又Ｃ
ｒ　が１８％を上回る場合には、熱処理に際して空冷だ
けでは焼入れが十分に行なわれず、硬さが低下して耐摩
耗性が劣化する。

（口ｌＭｏ０．２　〜５　％　： ＭＯは、材料素地の焼入れ性を高めて材料強度と耐摩耗
性とを向上させるとともに、素地中にＭｏ　の炭化物を
生成せしめることによっても耐摩耗性を更に向上させる
。Ｍｏが０．２％未満の場合には、配合量が少な過ぎて
材料強度及び耐摩耗性の向上が十分に行なわれず、一方
５％を超える場合には、圧粉体の焼結時に結晶粒及び炭
化物を粗大化させて材料強度を低下させる。

（ハ）■０．２〜８％： ■を配合することにより、材料素地中にＶの炭化物が形
成されて材料の耐摩耗性が向上する。Ｖが０．２％未満
では、耐摩耗性向上の効果が十分に発揮されないのに対
し、８％を上回る場合には、炭化物の生成厭が多くなっ
て、材料強度を低下させる。

に）　Ｓｉ０％〜１％： Ｓｉが存在すると、合金粉の作製時に粉末の生成状態が
良好となるが、過剰量が存在すると、合金粉の硬度が高
くなって、成形及び焼結が困難となり、材料強度が劣化
する。従って、合金粉を使（ホ）　Ｃ１，５〜２．４％
： Ｃの存在は、材料強度及び耐摩耗性を向上させるが、１
．５％未満ではその効果は十分に発揮されず、一方２．
４％を超えると、圧粉体の焼結時に粗大炭化物が大量に
形成されて、材料強度を低下させる。

上記合金粉又は焼結により同様の合金組成となる混合粉
末を所定の刃物部材に出来るだけ近い形状に成形して得
た圧粉体の密度比は、７０％以上とする。圧粉体の密度
が７０％未満である場合には、焼結時に緻密な材料が得
られ難く、素地中に残留する空孔承が多くなって、材料
強度及び耐摩耗性が十分なものとはなり得ない。

圧粉体の焼結時の雰囲気は、非酸化性かつ非脱炭性雰囲
気、例えば空気から酸素を□除いたガス。

アンモニアを分解して得たＮ２／Ｈ２＝　１／８程度の
混合ガスで露点が一５０℃以下のもの等の存在雰囲気と
する。雰囲気が酸化性及び／又は脱炭性で強度及び耐摩
耗性が低下したりする。

圧粉体の焼結は、粉末の液相発生温度とそれよりも２０
°Ｃ高い温度との間で、より好ましくは粉体の液相発生
温度ブラ、ス６〜２０°Ｃの範囲内で行なう。この後者
の温度範囲では、圧粉体の粉末粒手間に適度の合金液相
が発生し、いわゆる液相焼結作用により圧粉体中の空孔
が減少して材料が緻密化するので、焼結材料の強度と耐
摩耗性が著るしく向上する。焼結温度が上記よりも更に
上昇すると、液相発生垣も増大して焼結度合が大きくな
り、結晶粒や炭化物が粗大化して刃物としての研摩加工
性や強度が低下する。

焼結終了後、焼結体は引続いて９００〜１１５０°Ｃの
焼入れ温度に１５分間程度又はそれ以上保持された後、
室温まで空冷される。空冷速度は１．８０〜９０分間で
約１０００°Ｃ冷却する程度が好ましい。かくして、材
料の硬さが上昇して耐摩耗性が向上する。本発明におい
ては、焼結と焼入れ処理とを引続く一連の工程として行
なうことができるので、省エネルギー及び省力化が行な
われ、刃物の製造コストを低減することが可能となる。

なお、焼入れ温度が９００℃未満では、　焼入れ効果は
あまりなく、１１５０″Ｃを上回る場合には、残留オー
ステナイトが多くなって硬化しない。

かくして得られた焼入れ焼結体は、所定形状及び寸法に
近いものとなっているので、その後の研摩加工工数は、
大巾に低減する。従って、研摩加工に大きな手間を要す
る為価格上昇を避は得ながった従来方法に比して、本発
明方法は、大［ＩＪなコストダウンを実現した。

なお、Ｎｂ０．１〜１％を加えることにより炭化物の微
細化がより有効となり、又Ｗ０．１〜５％を加えること
により耐摩耗性が向上するので、刃物としての特性は更
に向上することも判明した。

本発明方法により得られる焼結材料が、金型、機械部品
等としても有用なことは言うまでもない。

実施例１〜８ 第１表に示す組成の配合粉を使用して、本発明の焼結合
金製刃物を製声した。第１表には、圧粉体の密度及び密
度比、焼結及び熱処理条件、並びに最終製品の密度比、
抗折力及び硬さを併せて示す。なお、焼結及び熱処理時
には、空気がら酸素を除いたガスを雰囲気ガスとして使
用した。

比較例１ 公知のマルテンサイト系ステンレス製刃物の組成、熱処
理条件及び硬さを第１表に併せて示す。

参考例１ 実施例１で得られた材料の組織顕微鏡写真（２００倍）
を参考図Ｉとして示し、市販の溶製ＳＫＤ　１１材の組
織顕微鏡写真（２００倍）を参考図■として示す。

参考例２ 実施例１．２及び８で得られた材料並びに比較例１材料
から巾５　ｍｍ、高さ２２ｍｍ、長さ１２０ｍｍの紙切
断用カッターを作成し、紙及びアルミニウム箔の切断テ
ストを行なった。結果を第２表に示す。

第　２　表 イ）厚さ０．１　ｍｍ、中７０ｍｍのコピー用紙を４枚
重ねて一万回切断した後の切れ味 を示す。

口）厚さｏ−ｉ　ｍｍ、巾７０ｍｍのアルミニウム箔を
４枚重ねて一万回切断した後の切 れ味を示す。

（以上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■　Ｃｒ１１〜１８％、Ｍｏ　０．２〜５％、Ｖｏ、２
   〜８％、８１０〜１％、Ｃ１，５〜２．４％、残余Ｆｅ
   からなる合金粉又は混合粉を成形して得た密度比７０％
   以上の圧粉体を非酸化性かつ非脱炭性雰囲気中で該粉体
   の液相発生温度とそれよりも２０”Ｃ高い温度との間で
   焼結した後、９００〜１１５０°Ｃの焼入れ温度に保持
   し、次いで室温まで空冷することを特徴とする焼結合金
   製刃物の製造方法。