JPS61554A - 耐摩耗性,耐溶着性に優れた高速度工具鋼 - Google Patents

耐摩耗性,耐溶着性に優れた高速度工具鋼

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JPS61554A
JPS61554A JP59121481A JP12148184A JPS61554A JP S61554 A JPS61554 A JP S61554A JP 59121481 A JP59121481 A JP 59121481A JP 12148184 A JP12148184 A JP 12148184A JP S61554 A JPS61554 A JP S61554A
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JP
Japan
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particle size
less
powder
carbonitrides
total
Prior art date
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JP59121481A
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English (en)
Inventor
Norimasa Uchida
内田 憲正
Hideki Nakamura
秀樹 中村
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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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】 本発明は耐摩耗性、耐溶着性に優れた高速度工具鋼にか
かわるものである。
高速度工具鋼を切削工具や冷間加工用工具あるいは摺動
部品などに用いる場合に耐摩耗性、耐溶着性に優れるこ
とが工具寿命を向上させる上で重(要アあお。1.およ
、□2.)炭イ、物、!(l+、炭窒化物は高硬度であ
り、しかも鋼との親和性が小さいために、耐摩耗性、耐
溶着性に優れた物質であることは従来より知られている
。これを応用してG■(化学的蒸着法)やPVD < 
p4理的蒸着法)などの表面処理により高速度鋼工具の
表面に1〜10μ の上記炭化物、窒化物、炭窒化物を
被覆して、工具寿命を数倍〜数10倍に向上させる方法
が工業的に実施されている。しかし上記表面処理の方法
は処理コストが著しく高価であり、また、形状的な制約
等多くの問題があって、すべての工具に適用することは
できない。さらに、表面処理方法では表面数μの層が滅
失すると効果が全くなくなりてしまうのも大きな問題で
ある。したがって上記TL。
7、rの炭化物、窒化物、炭窒化物を内部まで均一に分
散せしめた高速度工具鋼を安価に製造することができれ
ば、工業的効果は大きい。
7番およびZrはきわめて活性が強く、酸化物を形成し
易い元素であるため、通常の大気溶製法で多量の’fi
 、 Zrを含有する高速度工具鋼を製造することは工
業的に不可能である。近年、粉末冶金法による高速度工
具鋼の製造が工業的に行なわれるようになった。しかし
、’fi 、 zrの炭化物、窒化物。
炭窒化物を多量に分散させた高速度工具鋼の粉末を直接
得ることは、前述の理由と同様に困難である。
本発明はこのような現状に基づき、Ti、zrを実質的
に含有しない水あるいはガスアトマーイズ高速度鋼粉と
Ti 、 Zrの炭化物、窒化物、炭窒化物の粉末を混
合して成形、焼結することにより、Ti 、 Zrの炭
化物、窒化物、炭窒化物を均一に分散せしめた安価で量
産性の高い高速度工具鋼を提供するものである。すなわ
ち、粒子サイズが44μ以下であり、化学組成が(以下
すべて重量qb ) CD、5−2.2.%。
sii、ss以下、MrL1.0%以下、 Cr s、
o 〜4o %さらにMO15チ以下、W3D%以下の
いずれか1種又は2種で2種の場合(W+2鳩が4〜3
0%) 、 V0.5〜10%残Fεおよび不純物から
なる水あるいはガスアトマイズ粉末を重量%で65〜9
6チと粒子サイズが0.1〜10μである’fi 、7
.rの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物の1種または2
種以上を合計で2〜15eI)と粒子サイズが0,1〜
10μであるNb 、 Ta、Hfの炭化物、窒化物あ
るいは炭窒化物の1種または2種以上を合計で0.5〜
5チとさらに粒子サイズが10μ以下であるCr、Nt
9MO2W、Cu、c0.Fe粒粉末1種または2種以
上をチで合計で0,5〜20%、さらに必要によっては
C,12%以下を含むもの、さらに44μ以下の炭素粉
末0.01〜to%を均一に混合した後、成形、焼結す
ることによって本発明の目的は達成できる。
本発明で用いられる高速度鋼の水アトマイズ粉末あるい
はガスアトマイズ粉末の粒子サイズは44μ以下の微細
粉末でないと、Ti 、7.rの炭化物等と混合したと
き、均一な分散組成が得られない。さらに望ましくは機
械的に粉砕すると、より均一な分散組織が得られ、焼結
後の耐摩耗性、耐溶着性。
機械的強度が向上する。
高速度工具鋼粉末は、用いられる工具の用途。
使用条件等により、最適の化学組成を選定する。
例えばバンチなどの靭性を必要とする工具では、C含有
量が低く(0,5〜α8チ)、W、Maの含有量閏+2
′M05〜12チ)も低い化学組成の粉末が適する。
逆にHRC68以上の高硬度を必要とする工具ではC含
有量が高<(15〜2.2%)、W 5Mt=含有量も
高く(W+ 2Mo 20〜50%)さらに8−12%
のCoを含有した化学組成の粉末が適する。VはVC炭
化物として晶出して耐摩耗効果を与えるが、本発明では
Ti。
ZrおよびNb、Ta、Hfの炭化物、窒化物、炭窒化
物を多量に分散させしめているのでVの含有量は0.5
〜2チと少なくて良い。しかし、6〜10%含有した粉
末を用いるとTi、ZrおよびNb 、 TcL、 H
fの炭化物等と相乗効果となって極めて耐摩耗性、耐溶
着性の優れた高速度鋼工具が得られる。もちろん、一般
的用途にはJISなどに規定されている既存の化学組成
の高速度工具鋼粉末を用いても十分圧その効果が発揮で
きる。
Ti 、 zrの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物の粒
子サイズは0,1〜10μが必要である。0.1μ未満
゛では耐摩耗効果が極端に減少し、逆に10μを越える
と、焼結体の被研削性が著しく低下する。また、混合す
る量が合計で2%未満では、本発明の目的とす?   
   る耐摩耗・耐溶着性向上0効来が少なく・逆にバ
チを越えると被研削性が低下し、焼結密度も上ら物の1
種または2種以上を合計で2〜15チとした。
Nb 、 Ta、Hfの炭化物、窒化物あるいは炭窒化
物を混合すると焼結体の耐摩耗、耐溶着性を向上させる
のみならず、同時に混合されるTi、Zrの炭化物、窒
化物あるいは炭窒化物と高速度工具鋼粉末との焼結性を
高める効果があり、本発明の重要な要素である。Nb 
、 Ta、Hfの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物の混
合量が0.5チ未満では上記効果が少なく、逆に5%を
越えて混合しても効果が飽和するのでNb 、 Ta 
、 Hfの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物の1穫また
は2種以上を合計で0.5〜5チとした。またNb 、
 Ta、Hfの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物の粒子
サイズ01μ未満では耐゛摩耗、耐絡着効果が十分でな
(、さらに10μを越えると焼結性を高める効果が少な
くなり、被研削性も低下するので0.1〜10μとした
Cr、Ni、yiD、W、CtL、C0.F−粉末の混
合も本発明の重要な要素である。すなわち、上記の高速
度工具鋼粉末と、TI、 Zrの炭化物、窒化物、炭窒
化物粉末   ゛を単純に混合しただけでは焼結体の密
度が上らず、  実質的に工具となり得ないが、これに
Cr 、Ni 、’No 。
W、 Cu 、 Co 、 Fe粗粉末さらに混合して
、成形、焼結すると真密度に近い焼結体の得られること
を発見した。Cr、Ni −’Via −W、Cu、C
o 、Fe粗粉末粒径は10μを越えると上記の焼結密
度を上げる効果が少なくなるので10μ以下でなければ
ならない。cr、N81M5゜W、Cu、c0.F、粉
末の混合量は前記TL、Zrの炭化物等の混合量により
て異なり、後者の量が少ないときは前者の混合量も少な
くてよいが、十分に焼結密度を上げるためには最低0.
5%必要である。一方、Cr 、 Ni 、Mo 、W
、 Cu、 、 Co 、 Fe粗粉末1種または2種
以上の合計が20%を越えると、焼結体の焼入−焼もど
し硬さが低くなる、製造コストが高価になるなどの弊害
が”Q ”C< ル(+) テCr、Ni 、Ml+ 
、W、 CtL、Co 、’Fe粉末の混合量は1種ま
たは2種以上を合計で0.5〜20%とした。粉末の混
合時に炭素の粉末をとくに添加しなくても、本発明の目
的は達成できるが、使用する粉末の酸素含有量が高い場
合淀は酸素含有量にあわせて0.01〜10%の範囲で
炭素の粉末な添加混合すると、さらに焼結性が向上する
。0.01−未満では効果が少なく、逆に、to(+を
越えて添加しても効果が飽和する。また炭素粉末のサイ
゛ズは44μ以下でないと粉末の表面酸化物を還元除去
する効果が局部的となる。
つぎに実施例によって、さらに本発明の詳細な説明する
実施例1 JIS 5KH9K相当する(重量96 テC: OJ
5 % 、 Si :0.55%、 N3 : 0.5
2%、Cr : 4.02%、 ’bin : 4.9
8 % 、 W: 6.10 % 。
■:t97%)高速度工具鋼粉末を水アトマイズ法にて
製造した。この水アトマイズ粉末を350メクン4の篩
で分級して得た平均粒径15μの微細粉末とTlN、Z
rN、NbC2TcLc粉末およびNi 、Mo 、 
W、 c、L、Co −Fe粉末とをボールミルにより
表に示す割合で湿式混合した。なお、各種粉末の平均粒
径はTiN:uμ。
ZrN : 4゜8μ、 N1)C: 3.0/j l
 Tac : &1# 、 Ni : 5.0fi 、
 M+7 : 5.2μ。
W:4.7μ+ Cu、 : 62μ* Co : 1
.2、μt Fe : 4.2μである。
48時時間式混合し、乾燥後、冷間プレスにて5to1
1/11の圧力で圧縮成形した。この圧粉体を真空中に
て1250℃×1時間の焼結を行ない、焼結後の密度を
測定したところ、表に示すごとき理論密度対比98チ以
上の高密度が得られた。なお、比較に用いた記号Fの焼
結体の密度は86チと著しく低いものであった。本発明
の記号A−Eは焼結後に熱間静水圧プレス(HIP )
あるいは熱間鍛造によってほぼ真密度が得られたが、比
較材FはHIP加工では密度向上が認められず、熱間鍛
造では鍛造割れを発生した。
次に記号A−Hの焼結体を焼なましして、焼入温度12
20℃、焼もどし温度560℃×3回繰返しの熱処理を
実施した。表面を研削仕上後、大鏡式摩耗試験機により
、耐摩耗性の評価を行なった。測定条件は相手材SCM
21 、摩擦速度3.FIL/J’ 、摩擦距離400
F7L、最終荷重6.8Kfである。その結果摩耗量は
従来5KH9対比20〜50%と極めて高い耐摩耗性を
有することがわかった。
実施例2 化学組成が重量%でCt62%、Si 0.5チ2M3
α5チ。
Cr 4.6 % 、 Mtr 45 % 、 W 8
.1 % 、V 4.8 ’/b 、 C65,2%で
あるN。
ガスアトマイズ粉末を機械的に粉砕して、平均粒径12
μの粉末を得た。この粉末88.8 %と平均粒径α8
μのTiC粉末5q6.平均粒径6.8μのNbN粉末
3チ、平均粒径12μのCo粉末2チ、平均粒径&2μ
の盾粉末1%、さらに平均粒径3,5μの炭素粉末0.
2%をアトライターにて4時間の乾式混合(Arガスシ
ール中)を行なった。この状態で高速度工具鋼粉末と他
の添加粉末とはきわめて均一に混合されていた。つぎに
、2%のパラフィンワックスを加えて、ボールミルで8
時間の湿式混合を行なった。
乾燥後5 ton/iT!の圧力でプレス成形し、つづ
いて、真空中で1260℃×1時間の焼結を行なった。
焼結後の比重は理論密度対比99%であった。また、焼
結体を焼なまし後、焼入1210℃、焼もどし570℃
×1時間あて3回の熱処理を実施し、大鏡式摩耗試験を
行なった。摩耗量は上記Ntガスアトマイズした高速度
工具鋼粉のみを粉砕・焼結して得た材料対比的40%と
著しく優れた耐摩耗性を示した。
以上の実施例に述べたごとく、本発明鋼は従来高速度工
具鋼に比較して著しく耐摩耗、耐溶着性に優れた高速度
工具鋼である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、粒子サイズが44μ以下であり化学組成が(以下重
    量%)C0.5〜2.2%、Si1.5%以下、Mn1
    .0%以下、Cr3.0〜6.0%さらにMo15%以
    下、W30%以下のいずれか1種又は2種で2種の場合
    (W+2Moが4〜30%)、V0.5〜10%残Fe
    および不純物からなる水あるいはガスアトマイズ粉末を
    65〜96%と粒子サイズが0.1〜10μであるTi
    、Zrの窒化物、炭化物あるいは炭窒化物の1種または
    2種以上を合計で2〜15%と粒子サイズが0.1〜1
    0μであるNb、Ta、Hfの炭化物、窒化物、あるい
    は炭窒化物の1種または2種以上を合計で0.5〜5%
    とさらに粒子サイズが10μ以下であるCr、Ni、M
    o、W、Cu、Co、Fe粉末の1種または2種以上を
    合計で0.5〜20%を均一に混合した後、成形、焼結
    することを特徴とする高速度工具鋼。 2、粒子サイズが44μ以下であり化学組成が(以下重
    量%)C0.5〜2.2%、Si1.5%以下、Mn1
    .0%以下、Cr3.0〜6.0%さらにMo15%以
    下、W30%以下のいずれか1種又は2種で2種の場合
    (W+2Moが4〜30%)、Co12%以下、V0.
    5〜10%残Feおよび不純物からなる水あるいはガス
    アトマイズ粉末を65〜96%と粒子サイズが0.1〜
    10μであるTi、Zrの窒化物、炭化物あるいは炭窒
    化物の1種または2種以上を合計で2〜15%と粒子サ
    イズが0.1〜10μであるNb、Ta、Hfの炭化物
    、窒化物、あるいは炭窒化物の1種または2種以上を合
    計で0.5〜5%とさらに粒子サイズが10μ以下であ
    るCr、Ni、Mo、W、Cu、Co、Fe粉末の1種
    または2種以上を合計で0.5〜20%を均一に混合し
    た後、成形、焼結することを特徴とする高速度工具鋼。 3、粒子サイズが44μ以下であり化学組成が(以下重
    量%)C0.5〜2.2%、Si1.5%以下、Mn1
    .0%以下、Cr3.0〜6.0%さらにMo15%以
    下、W30%以下のいずれか1種又は2種で2種の場合
    (W+2Moが4〜30%)Co12%以下、V0.5
    〜10%残Feおよび不純物からなる水あるいはガスア
    トマイズ粉末を重量%で65〜96%と粒子サイズが0
    .1〜10μであるTi、Zrの窒化物、炭化物あるい
    は炭窒化物の1種または2種以上を合計で2〜15%と
    粒子サイズが0.1〜10μであるNb、Ta、Hfの
    炭化物、窒化物あるいは炭窒化物の1種または2種以上
    を合計で0.5〜5%とさらに粒子サイズが10μ以下
    であるCr、Ni、Mo、W、Cu、Co、Fe粉末の
    1種または2種以上を合計で0.5〜20%および44
    μ以下の炭素粉末を0.01〜1.0%添加して均一に
    混合した後、成形、焼結することを特徴とする耐摩耗性
    耐溶着性に優れた高速度工具鋼。
JP59121481A 1984-06-13 1984-06-13 耐摩耗性,耐溶着性に優れた高速度工具鋼 Pending JPS61554A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02213428A (ja) * 1988-10-21 1990-08-24 Sandvik Ab 切削工具材料の製法
EP0626236A1 (en) * 1993-05-27 1994-11-30 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited A method of making an abrasive compact

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