JPS62199747A - 粉末冶金高速工具鋼物体及びその製造方法 - Google Patents

粉末冶金高速工具鋼物体及びその製造方法

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JPS62199747A
JPS62199747A JP61304081A JP30408186A JPS62199747A JP S62199747 A JPS62199747 A JP S62199747A JP 61304081 A JP61304081 A JP 61304081A JP 30408186 A JP30408186 A JP 30408186A JP S62199747 A JPS62199747 A JP S62199747A
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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】 棒のような中間物体、工具の刃その他最終物体を含む高
速度工具鋼物体は工具寿命の永いことと同様に、高速度
切断使用に対し、良き耐摩耗性により特徴ずけらnねば
ならない。一般に高速工具鋼における耐摩耗性は、代戎
的にはパナゾウム、タングステン、及びモリブデンのよ
うに炭化物を作る元素の炭化物の如き硬い耐摩耗性材料
の分散の函数である。窒化物もこの目的のため使用され
るであろう。硬い耐摩耗性材料の分散含量が高くなると
、それから作られ念物体の耐摩耗性はよくなるであろう
。然しなから、分散が増加すると、物体の脆弱を生じる
傾向がある。脆弱は、工具寿命を害し、特に高速切断に
繰返し使用のあと、物体はき裂を生じてこわれるであろ
う。予備的に合金化され次粉末を加熱均衡成型すること
のように、高速工具鋼を生成する粉末冶金技術の使用で
、高速切断の間に工具寿命と耐摩耗性の改善されt組会
わせに到達するよう高密度と微細均一炭化物分散の組合
わせがえられている。にもかかわらず、炭化物のような
硬い耐摩耗性材料の極端な高濃度で、工具寿命は害さn
ている。
従って、本発明の第1の目的は、粉末冶金で造られ友高
速工具鋼物体とそれを造る方法を与えることであり、硬
い、耐摩耗性材料の分散が耐摩耗性と工具寿命のこれま
で見られなかった組合わせをえるため、作られるであろ
う。
発明の方法により、工具寿命と耐摩耗性の改善された組
合わせを持っている粉末冶金で造られた高速工具鋼物体
が、まず高速工具鋼粒子の粒状装入物に、被りされた粒
子と、被覆されてない粒子よりなる装入物を作ることに
よシ生成される。被覆粒子は、炭化物、窒化物、それら
の組会わせである硬い耐摩耗性材料で被覆されている。
粒状装入物は物体を生成するため完全な密度に加熱均衡
成型されている。被覆された粒子は物体の工具寿命、耐
摩耗性を改良するのに効果的な量存在するであろう。特
に、被覆された粒子は10から90%、或は15から8
5%、又は約50%存在するでろろう。加熱均衡成型の
あと、物体は鍛造することを含む加熱が行われるであろ
う。得られた物体は被覆され予備的に合金化された高速
工具鋼粒子と、被覆されていない粒子とよりなり、被覆
された粒子の硬い耐摩耗性材料が被覆され念粒子の境界
であシ、高速工具鋼の連続マトリックス(matrix
)に含まれている。
第1A及びB図は発明により生成され友物体の30倍の
顕微鏡写真、第2A、B及び0図は発明によυ生成され
た65倍の鍛造された物体の顕微鏡写真、第3A、B及
び0図は第2図の物体の500倍の顕微鏡写真である。
第4図は、成型された物体を構成している混合物におけ
る工具寿命と被覆され予備的に合金化された粉末パーセ
ントの関係を示している曲線である。
この明細書の一部に組み込まれ、明細書の一部を構成し
ているこれらの図面は、発明の実施態様を説明し、発明
の説明と共に発明の詳細な説明している。
発明の方法と、物体を論証する友めTl 5として示さ
れ之高速工具鋼組成のガス噴霧化予備合金化粉末が使用
された。実験は被覆及び被覆されていない粉末粒子の異
なったメツシュサイズ(mesh 5ize )粒子の
使用と、異なる重量分率を含んだ。硬い、耐摩耗性材料
を構成している被覆は、化学的気相メッキを使用し念炭
化チタニウム上窒化チタニウムの2重被覆であった。
T15高速工具鋼予備合金粉末の組成は重量パーセント
で、炭素1.56、クロム4.08、バナジウム4.5
7、タングステン11.40、モリブデン0.38、コ
バルト5.01窒素0.032、チタン0.02、残シ
鉄であった。予備合金粉末粒子は、単位粒子を作るよう
に合金の熔融流を窒素で噴霧することによりT15組成
から作られ、噴霧のあと固化のため冷却され、集められ
た。酸化によるような汚染から粒子を保護する几め噴霧
は不活性気流中で行われ念。
化学的気相メッキ(CVD)工程において、生成した被
覆は不銹鋼レトルト(retort )室内高温で生じ
ているガス反応の生成物である。被覆される粉末は、外
縁に高さ1/2インチを保持しているふちをもつあらか
じめ匁被覆されたグラファイト(graphi te 
)念な上に約1/4インチの深さに拡げられた。粒子を
おい7t7tなは、レトルトにおろされた。レトルトは
密封され、脱気され、不活性気流でみ友され、約3時間
1750から200σFの温度に加熱され友。室は更に
3時間温度を保持され、反応ガスが連続的に室に導入さ
れた。使用されるガスは初期加熱期間の間導入されてい
るアルゴン、望まれる被覆の組成に依存してアンモニア
、窒素、メタン、プロパン、水素、及び4塩化チタンを
含んでいる。得られる被覆は、化学的に粉末粒子の表面
に納会されている。被覆のあと、被覆された粉末の除去
の前に室は冷却される。被覆工程の間に、粉末はたな上
の固体層によりく結付されている。固体層が除去される
とき、引続いての使用のため個々の粉末粒子をばらばら
にするように機械的にくだかれる。そのように被覆され
た粉末粒子は、同じ熱で不活性ガス噴霧によシ同一方法
で生成された非被覆T15粉末と混ぜられた。被覆及び
非被覆粒子のことなる部分の種々の粉末試料が、鋼容器
におかれた。容器は減圧下に脱気され、密封され、約1
2.50Of?7ド/ 1nch2の圧力で、ガス圧媒
体として窒素を使用しているガス圧容器で、加熱均衡圧
縮によシ加熱成型された。完全な密度に加熱成型後、成
型体は種々の大きさの棒に鍛造された。標準1/2平方
インチの工具寿命試験標本が鍛造された棒から機械で加
工され、T15高速工具鋼に対する一般的方法で熱処理
された。得られている像本はH13合金作業片で連続切
断試験にかけられた。
発明の方法によシ見られ几珍らしい微細構造を説明する
ため、第1図は加熱成型材料の微細構造を示している。
被覆された粒子が高速工具鋼組成の連続マトリックス(
matrix)に埋め込まれている。鍛造することによ
るように熱間加工のあと、被覆された粒子は高速工具鋼
マトリックス(matrix) t−とおして第2、第
3図に示したように更に分散される。
、N−1は、試験のtめ作らnた試料からの装入物を構
成している被覆及び非被覆粉末の種々の混付物での工具
寿命試験の結果を示している。
表−■に示されたように、H13合金作業片における連
続切断試験において、棒84−6及び84−7から試験
された工具は、CPM15として示され次一般的非被覆
粉末生成工具をこえ工具寿命の約60%改善を示した。
CPMTI 5材料は標準市販棒から見られ念。棒84
−4からの工具は40%の改善を、棒84−5からの工
具は28%の改善を示し友。棒84−8.84−9及び
83−12からの工具は一般のCPMT15製品に匹敵
した。
ロ        ト     φ         
     ト      n−〜〜 へ− 〒 を 嵌 0      (イ)      ト      へ 
    のQOa’+      to      ト
      膿−1o       t。
■      Φ      の      へト  
      ト         ロ        
ロ冒 表−HVi非被覆粒子のみを含んでいる一般的なCPM
15材料に比較し種々の被覆及び非被覆粉末混合物での
交差シリンダー摩耗試験の結果を与えている。表−■に
みられるように、発明による全被覆粉末混合物材料は標
準材料に比しすぐれ几耐摩耗性を示し比。
表−■ 被覆及び非被覆粉末T15での工具 寿命試験結果 cpにT15100%非被覆”67  10   10
    9.515%被覆    671713 67 13  10  13.3 50%被覆     68 24.5 1868 20
  20  20.6 100%被覆     6887 68  6   8  7.3 ”2240°F、5分、油冷却  試験状態: 50 
sfm1025°FX2+2+2時間       0
.0055 in/rev。
0、(1625indepth 22225°F、 5分、油冷却      潤滑ナシ
1025°F% 2+2+2時間   作業片−HI3
、HRCC40゜混合物における増加量に被覆粒子を種
々の量添加することの効果を決定するため、100%被
覆混合物と膓様50%被覆、及び50%非被覆T15粉
末粒子を含んでいる試料が作られた。
材料は表−■に記さ扛た試験に述べられ念と同じ方法で
処理された。試験結果はff−III及び第4図に示さ
れている。この結果にみられるように、工具寿命に関す
る最適の遂行は粉末粒子の50%被覆及び50%非被覆
混合物で作られた工具で見られた。工具寿命における1
00%以上の改善が、標準CPMT15に比較して50
%被覆及び50%非被覆材料に対し発見された。100
%被覆粒子試料工具は、非被覆粒子のみを含んでいる標
準CPMT15工具に対し見られたものよQ少ない工具
寿命を示した。
発明はT15高速工具鋼の予備合金粉末粒子に関し論証
されたけれど、発明は、硬い耐摩耗相、特に炭化物相分
布の分散を増すことが望まれている如何なる切断工具合
金にも使用できる事が理解される。発明は有名な炭化物
生成元素、及び要求される硬い耐摩耗性分散を作るため
代表的に切断工具合金に使用されている炭化物の使用を
うけ入れる。これはバナジウム、モリブデン、及び炭化
タングステンを含むであろう。
それらは単独でも使用されるが、一般的に殆んどの場合
切断工具施工忙使用された特定高速工具鋼組成で組合わ
されている。半製品鋼片(billet入棒の型におけ
る中間製品、或は工具刃のような最終圧縮成型物体いず
れかを、加熱成型、特に加熱均衡成型により作るために
発明は使用されるであろう。
【図面の簡単な説明】
第1A及びB図は発明により生成された物体の金属組織
の顕微鏡写真(30倍)、 第2A、B及び0図は発明により生成された鍛造物体の
金属組織の顕微鏡写真(65倍)、第3A、B及び0図
は第2図の物体の金属組織の顕微鏡写真(500倍) 第4図は成型物体を構成している混合物における工具寿
命と被覆予備合金粉末の関係を示すグラフである。 代理人 弁理士 桑 原 英 明 FIQ、 IA FIG、IB

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)硬い耐摩耗性材料で被覆された被覆粒子及び非被
    覆粒子の混合物よりなる高速鋼粒子の粒状装入物を作る
    こと、該被覆粒子が工具寿命及び耐摩耗性を改善するの
    に効果的な量存在すること、該粒状装入物を完全な密度
    に加熱成型し物体を生成することよりなる工具寿命及び
    耐摩耗性の改善された組合わせをもつている粉末冶金生
    成高速工具鋼物体の製造方法。
  2. (2)該被覆粒子が10から90%の量存在している特
    許請求の範囲第1項記載の製造方法。
  3. (3)該被覆粒子が15から85%の量存在している特
    許請求の範囲第1項記載の製造方法。
  4. (4)該被覆粒子が約50%量存在している特許請求の
    範囲第1項記載の製造方法。
  5. (5)硬い耐摩耗性材料で被覆された被覆粒子及び非被
    覆粒子の混合物よりなる高速工具鋼粒子の粒状装入物を
    作ること、該被覆粒子は工具寿命及び耐摩耗性を改善す
    るに効果的な量存在すること、完全に密集した物体を生
    じるよう該粒状装入物を熱成型すること、該完全に密集
    した物体を熱間加工することよりなる工具寿命及び耐摩
    耗性の改善された組合わせをもつている粉末冶金生成高
    速工具鋼物体の製造方法。
  6. (6)該熱間加工が鍛造を含む特許請求の範囲第5項記
    載の製造方法。
  7. (7)該被覆粒子が10から90%の量存在している特
    許請求の範囲第5項記載の製造方法。
  8. (8)該被覆粒子が15から85%の量存在している特
    許請求の範囲第5項記載の製造方法。
  9. (9)該被覆粒子が約50%量存在している特許請求の
    範囲第5項記載の製造方法。
  10. (10)炭化物、窒化物及びそれらの組合わせからなる
    群から選ばれた硬い耐摩耗性材料で被覆された被覆粒子
    及び非被覆粒子の混合物よりなる高速工具鋼粒子の粒状
    装入物を作ること該被覆粒子は工具寿命及び耐摩耗性を
    改善するのに効果的な量存在すること、該粒状装入物を
    完全な密度に加熱成型して物体をえることよりなる工具
    寿命及び耐摩耗性の改善された組合わせをもつている粉
    末冶金生成高速工具鋼物体の製造方法。
  11. (11)該被覆粒子が10から90%の量存在している
    特許請求の範囲第10項記載の製造方法。
  12. (12)該被覆粒子が15から85%の量存在している
    特許請求の範囲第10項記載の製造方法。
  13. (13)該被覆粒子が約50%量存在する特許請求の範
    囲第10項記載の製造方法。
  14. (14)該粒子が加熱成型後、熱間加工される特許請求
    の範囲第10項記載の製造方法。
  15. (15)該熱間加工が鍛造を含んでいる特許請求の範囲
    第14項記載の製造方法。
  16. (16)硬い耐摩耗性材料で被覆された被覆され予備的
    に合金化された高速工具鋼粒子及び該被覆粒子の境界に
    存在し該高速工具鋼の連続マトリックスに含まれている
    該硬い、耐摩耗性材料で完全な密度に成型された非被覆
    で予備的に合金化された高速工具鋼粒子の混合物よりな
    る粉末冶金生成高速工具鋼物体。
  17. (17)該被覆粒子が10から90%の量存在する特許
    請求の範囲第16項記載の物質。
  18. (18)該被覆粒子が15から85%の量存在する特許
    請求の範囲第16項記載の物質。
  19. (19)該被覆粒子が約50%量存在する特許請求の範
    囲第16項記載の物質。
  20. (20)該硬い耐摩耗性材料の炭化物、窒化物、それら
    の組合わせよりなる群からえらばれている特許請求の範
    囲第16項記載の物質。
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