JPS60204868A - 高温耐摩耗性のすぐれた焼結合金鋼製熱間加工工具 - Google Patents

高温耐摩耗性のすぐれた焼結合金鋼製熱間加工工具

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JPS60204868A
JPS60204868A JP6194684A JP6194684A JPS60204868A JP S60204868 A JPS60204868 A JP S60204868A JP 6194684 A JP6194684 A JP 6194684A JP 6194684 A JP6194684 A JP 6194684A JP S60204868 A JPS60204868 A JP S60204868A
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JP
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sintered alloy
alloy steel
hot
wear resistance
grain size
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JP6194684A
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Masayuki Kanouzawa
叶澤 正之
Keiichi Wakashima
若島 啓一
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた熱間耐摩耗性を有し、特にこれら
の特性が要求される。鋼線材の熱間圧延ロールや、その
ガイドローラなどの熱間加工工具として用いた場合にす
ぐれた性能を発揮する焼結合金鋼に関するものである。
同一出願人は、先に特願昭53−13001号(特公昭
5’7−55782号)として、重量%で、C:0.2
〜1.7%。
Cr: 3.75〜4.5%。
MO= 0.5〜8 つ曜; 。
W:1.5〜22チ。
Co:4.2〜エ ッチ。
V:O,S〜5.5 %。
Ti:0.8〜16 チ。
N:0.2〜4 チ。
を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成、並
びに主としてマルテンサイトからなる素地中に。
炭化物と、主としてTi窒化物からなる窒化物が分散し
た組織を有する焼結合金鋼(以下、従来焼結合金鋼とい
う)を提案した。
この従来焼結合金鋼は、高硬度および高靭性を有し、こ
れを、例えばロール内側面が走行する約1000〜11
00℃の鋼線材により圧力を付加された状態で高温加熱
され、一方その外側面が水冷されるような加熱と冷却の
繰り返し条件下で使用される鋼線材の熱間圧延ロールな
どとして用いた場合、すぐれた耐熱衝撃性を示し、熱亀
裂の発生がない反面、鋼線材との間にしばしば溶着現象
が発生し、これが原因で十分な耐摩耗性を示さないばか
りでなく、ロール表面に肌荒れが発生し、鋼線材の仕上
り面も劣るものであった。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来焼結合金鋼のもつ高硬度および高靭性。
さらにすぐれた耐熱衝撃性を損うことなく、これに耐溶
着性を付与して、高温耐摩耗性の向上をはかるべく研究
を行なった結果、前記従来焼結合金鋼における炭化物と
窒化物は、その粒径が炭化物にあっては3μm未満の細
粒であり、まだ窒化物にあっては1.2μm以下の細粒
であるが、この炭化物および窒化物の粒径を粗粒化して
、炭化物の粒度分布を、 粒径:3〜15μmの粗粒:2〜30容量チ。
粒径:3μm未満の細粒:残り。
とし、かつ窒化物の平均粒径を1.5〜5μmとすると
、高硬度および高靭性、並びにすぐれた耐熱衝撃性を保
持した状態で、熱間加工材との溶着性が著しく低減する
ようになり、この結果すぐれた高温耐摩耗性が得られる
よう罠なって、長期に亘って肌荒れなどの発生なく、す
ぐれた性能を発揮するようになるという知見を得たので
ある。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、 C:07〜9チ。
Cr:3〜5チ。
Mo:1〜10チ。
W:1〜20%。
Co: 3〜15チ。
V二3〜22ジ曖;。
Ti:0.8〜16チ。
N:02〜4%。
を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(以
上重量%、以下組成に関するチは重量%を示す)、並び
に主としてマルテンサイトからなる素地中に、炭化物と
、主としてT1窒化物からなる窒化物が分散した組織を
有する焼結合金鋼において、上記炭化物の粒度分布を、 粒径:3〜15μmの粗粒:2〜40容量チ。
粒径:3μm未満の細粒:残シ。
とすると共に、上記窒化物を、平均粒径:1.5〜5μ
mを有する粒径とした熱間加工工具用焼結合金鋼に特徴
を有するものである。
つぎに、この発明の焼結合金鋼において、成分組成、炭
化物の粒度分布、および窒化物の平均粒径を上記の通シ
に限定した理由を説明する。
(a) C C成分は、オーステナイト中に固溶して素地の硬さを高
めると共に、合金成分であるCr、 Mo + Wrお
よびVなどと結合して炭化物を形成し、耐摩耗性を改善
する作用があるが、その含有量が07%未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方9チを越えて含有させ
ると鋼の靭性が低下するようになることから、その含有
量を0.7〜9%と定めた。
(b) Cr、Mo、 W、およびV これらの成分は、いずれも上記の通りC成分と結合して
炭化物を形成し、鋼の硬さを高めて耐摩耗性を向上せし
めるtlか、素地に固溶して耐酸化性を改善する作用が
あるが、その含有量が、それぞれCr:3%未満、Mo
:1%未満、W:1%未満。
およびv:3チ未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方Cr:5%、Mo: 10%、W: 20チ、
およびV:22%をそれぞれ越えて含有させると、靭性
が低下するようになることから、その含有量をそれぞれ
Cr: 3〜5 %、 Mo: 1〜l Oチ。
W:l 〜20%、およびV:3〜22%と定めた。
(c) C。
Co成分には、素地圧固溶して鋼の耐熱性を向上させる
作用があるが、その含有量が3チ未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方15%を越えて含有させても
耐熱性により一層の向上効果が得られず、経済性をも考
慮して、その含有量を3〜15チと定めた。
(d) TiおよびN この両成分は、素地中にTi窒化物(以下TiNで示す
)の形で分散相として存在し、鋼の耐摩耗性を向上させ
る作用をもつが、その含有量がそれぞれTi:0.8チ
未満およびN:02チ未満ではTiNの量が少なすぎて
前記作用に所望の効果が得られず、一方Tx:16%お
よびN:4チを越えて含有させると、TiNの量が多く
なりすぎ、鋼の靭性が低下するようになることから、そ
の含有量を、それぞれTi:0.8〜16チ、N:0.
2〜4チと定めた。
(e) 炭化物の粒度分布および窒化物の平均粒径・上
記の通シ、従来焼結合金鋼における炭化物の粒径は3μ
m未満、また窒化物の粒径は162μm未満の細粒にな
っており、この状態では熱間加工材との間に溶着現象の
発生が避けられないものであり、本願発明の焼結合金鋼
では、炭化物の一部と窒化物を相対的に粗大化して溶着
現象の発生を皆無とし、もって熱間耐摩耗性の著しい向
上をはかったものである。したがって、炭化物のうち粒
径:3〜15μmの粗粒の占める割合が2容量−未満に
して、窒化物の平均粒径が1.5μm未満では、上記の
粒径粗大化効果が満足に得られず、一方決化物のうちの
粗粒の割合が40容量チを越えても、また窒化物の平均
粒径が5μmを越えても鋼の靭性低下をもたらし、かつ
耐熱衝撃性も低下して熱亀裂が発生するよう罠なること
から、炭化物の粒度分布を、 粒径:3〜15μmの粗粒:2〜40容量チ。
粒径:3μm未満の細粒:残シ。
とすると共K、窒化物の平均粒径を1.5〜5μmと定
めたのである。なお、炭化物における粗粒の最大粒径を
15μmとしたのは、鋼中に15μmを越えた粒径のも
のが存在すると、これが衝撃破壊の起点となり、割れ発
生の原因となるからである。
つぎに、この発明の焼結合金鋼を実施例により具体的に
説明する。
実施例 原料粉末として、平均粒径:1.3μmのCr酸化物粉
末、同15μmのMO酸化物粉末、同12μmのW酸化
物粉末、同1.2μmのCo酸化物粉末、同1.5μm
のV酸化物粉末、同1.3μmの酸化鉄粉末、および同
05μmの炭素粉末を用意し、これら原料粉末を所定の
配合組成に配合し、通常の条件で混合した後、軽くベレ
ット状に成型し、この成型体K、水素気流中、温度:1
120℃に4時間保持の条件で共還元処理を施すことK
よって、それぞれ第1表忙示される成分組成をもった各
種の高速度鋼粉末を製造し、なお、この高速度鋼粉末は
、合金成分が相互に充分拡散して完全に合金化した状態
になっておらず、それぞれの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、これを粉砕し
たところ、平均粒径:6.3μmK容易に粉砕でき、つ
いで、この結果得られた各種の高速度鋼粉末と、別途用
意した平均粒径:32μm、6.5μm、および14.
8μmの3種のV炭化物(以下VCで示す)粉末、並び
に同1,5μm、2.7μm、および4.9μmの3種
のTiN粉末、さらに上記の炭素粉末を用い、これらの
原料粉末を同じく第1表に示される配合組成に配合し、
通常の条件で4時間の湿式混合を行ない。
乾燥した後、静水圧プレスを使用し、3000kg/d
の圧力にて加圧成形して直径:4301LIIφ×長さ
:123mの寸法をもった圧粉体とし、この圧粉体を真
空中、温度:1230℃に1時間保持の条件で焼結して
理論密度比:99.59!iの焼結体とし、引続いてこ
の焼結体に、温度:1200℃、圧力ニ1OOO気圧、
保持時間:30分の条件で熱間静水圧プレス(HIP 
)処理を施し、最終的に温度:1200℃のメルトバス
中に2分間浸漬後、2段冷却し、さらに温度:560℃
に1時間保持の焼戻し処理を3回行なうことKよって、
直径:330aiφ×長さ:95類の寸法をもった本発
明焼結合金鋼製熱間圧延ロール1〜13および従来焼結
合金鋼製熱間圧延ロールをそれぞれ製造した。
つぎに、この結果得られた本発明焼結合金鋼製熱間圧延
ロール1〜13および従来焼結合金鋼製熱間圧延ロール
について、同時に製造した試験片を用いて、成分組成、
ロックウェル硬さくCスケール)、および抗折力を測定
すると共に、組織を観察して、粒径:3〜15μmの炭
化物(粗粒炭化物)の炭化物全体に対する割合、並びに
窒化物の平均粒径を測定し、さらに、これを鋼線拐熱間
圧延機に組込み、C:0.25%、81:0.25%。
Mn:0.4%、P:0.04%以下、S:0.04%
以下からなる組成を有する鋼材: 3000 tonの
圧4氏を行ない、高温耐摩耗性を評価する目的で、圧延
後のロールカリバー面の平均摩耗深さを測定し、さらに
耐熱衝撃性を評価する目的で、その表面の熱クラツクの
有無を観察した。これらの結果を第2表に示した。
第2表に示される結果から、本発明焼結合金鋼製熱間圧
延ロール1〜13は、いずれも炭化物および窒化物の粒
径が細粒の従来焼結合金鋼製熱間圧延ロールとほぼ同等
の高硬度および高靭性、並びにすぐれ・た耐熱衝撃性を
保持した状態で、従来焼結合金鋼製熱間圧延ロールに比
して一段とすぐれた高温耐摩耗性を有することが明らか
である。
上述のようK、この発明の焼結合金鋼は、高硬度および
高靭性、並びにすぐれた耐熱衝撃性を有し、さらに一段
とすぐれた高温耐摩耗性を有しているので5これらの特
性が要求される、例えば鋼線材などの熱間圧延ロールや
熱間圧延ガイドロールなどの熱間加工工具として用いた
場合に著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮するもの
である。
手続補正書(自発ン 昭和59年4月201」 真 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 特願昭59−61946 号 2、発明の名称 熱間耐摩耗性の丁ぐれた熱間加工工具用焼結合金鋼 3、補正をする者 事件との関係特許出願人 住所 東累都千代田区大手町−丁目5番2号氏名(名称
戸626)三菱金属株式会社代表者 永 野 健 11、代 理 人 U所 東京都千代田区神田鮪i町−J−目23番地宗保
第二ビル8階 7、補正の内容 別紙の通りタイプ印書のEIIllJ
1′を提出しま丁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 C:07〜9%。 Cr:3〜5%。 Mo:1〜10チ。 W:1〜20%。 CO:3〜15%。 V:3〜22チ。 Ti:0.8〜16%。 N:0.2〜4チ。 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成(以
    上重量%)、並びに主としてマルテンサイトからなる素
    地中に、炭化物と、主としてT1窒化物からなる窒化物
    が分散した組織を有する焼結合金鋼において、上記炭化
    物の粒度分布を5粒径゛:3〜15μmの粗粒:2〜4
    0容量チ。 粒径:3μm未満の細粒2残り。 とすると共K、上記窒化物を、平均粒径:1.5〜5μ
    mを有する粒径とすることによって熱間耐摩耗性の向上
    をはかったことを特徴とする熱間耐摩耗性のすぐれた熱
    間加工工具用焼結合金鋼。
JP6194684A 1984-03-29 1984-03-29 高温耐摩耗性のすぐれた焼結合金鋼製熱間加工工具 Granted JPS60204868A (ja)

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