JPS62278250A - 分散強化型焼結合金鋼製ねじ転造ダイス - Google Patents

分散強化型焼結合金鋼製ねじ転造ダイス

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JPS62278250A
JPS62278250A JP12043686A JP12043686A JPS62278250A JP S62278250 A JPS62278250 A JP S62278250A JP 12043686 A JP12043686 A JP 12043686A JP 12043686 A JP12043686 A JP 12043686A JP S62278250 A JPS62278250 A JP S62278250A
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JP
Japan
Prior art keywords
thread rolling
alloy steel
rolling dies
nitrides
die
Prior art date
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Pending
Application number
JP12043686A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Kanosawa
叶沢 正之
Keiichi Wakashima
若島 啓一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Metal Corp filed Critical Mitsubishi Metal Corp
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Publication of JPS62278250A publication Critical patent/JPS62278250A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling

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】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、すぐれた耐摩耗性と耐欠損性を有し、かつ
ねじの仕上面粗さを長時間に亘って良好に保つ特性を有
する、高硬度の分散強化型焼結合金鋼製ねじ転造ダイス
に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、ねじ転造ダイスは、 C’:0.65〜1.2%、 Cr: 3.5〜4.5%、 W:1.5〜22%、 MO=2〜9%、 V:O,S〜5%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Co: 0.5〜20 %、 を含有し、残りがFeと不可避不純物からなる組成C以
上、重量%、以下、%はすべて重1i%を意味する)を
有する高速度工具鋼の溶湯を鋳造してインゴットとし、
このインゴットを鍛造および圧延によって所定の形状・
寸法に仕上げるか、あるいは上記溶湯をアトマイズして
微粉化したものをプレスまたはキャニングした後焼結し
、それによって得られた緻密なインゴットを鍛造ぢよび
圧延によって所定の形状・寸法に仕上げるという工程を
経て製造されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記の高速度工具鋼で構成されたねじ転
造ダイスは、いずれの方法で製造されても、耐摩耗性の
点で十分でなく、さらに製品の仕上面に溶着等を起して
、その肌を荒らすという問題があった。
〔研究に基づく知見事項〕
そこで、本発明者等は、ねじ転造ダイスにおける上述の
問題を解決すべく、それの材料面から種々研究を進めた
結果、 ねじ転造ダイスを、 高合金鋼の素地九、微細な炭化バナジウム(以下、VC
で示す)と、周期律表の4aおよび5a゛族金属の窒化
物および炭窒化物(以下、これらをそれぞれTiN +
 ZrN * HfN 、V N * NbN r T
aN rTiCN 、 ZrCN 、 HfCN 、 
V CN 、 NbCNおよびTaCNで示す)、並び
にこれらの2種以上の固溶体(以下、これらを総称して
金属の炭・窒化物という)のうちの1種または2種以上
とが均一に分散した組織を有し、かつVCおよび金属の
炭・窒化物の含有lがそれぞれ2〜20%であって、残
りの前記高合金鋼の素地が、 C:0.5〜5%。
Cr:3〜工0%+ W:1〜10%およびMo : 2〜15%のうちの1
種または2種、 ■=1〜5%゜ Ni : 0.5〜20%。
Co:5〜20%。
Feおよび不可避不純物:残り。
からなる分散強化型焼結合金鋼で構成すると、前記ねじ
転造ダイスは、前記素地中に均一に分散したVCおよび
金属の炭・窒化物によってすぐれた耐摩耗性を発揮する
とともに、前記素地によってすぐれた耐肌荒性も示し、
その結果、前記ねじ転造ダイスは実用に際して著しく長
い使用寿命を示すこと、 を見出′した。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、上
記の組織と組成を有することを特徴とする分散強化型焼
結合金鋼製ねじ転造ダイスに係わるものである。
〔発明における成分組成の限定理由〕
以下に、この発明において成分組成を上記のとおりに限
定した理由を説明する。
A、VCの含有量 VC成分には、それ自体マイクロビッカース硬さで29
40の高い硬さをもつので、ダイスの耐摩耗性を著しく
向上させる作用があるが、その含有量が2%未真では所
望の耐摩耗性を確保することができず、一方それが20
%を越えると、ダイスの靭性が急激に低下するようにな
ることがら、その含有量を、ダイス全体に占める割合で
2〜20%と定めた。
B、金属の炭・窒化物の含有量 これらの成分も、VCと同様に高硬度をもつことから、
ダイスの耐摩耗性を向上させ、かつ耐酸化性を高める作
用をもつが、その含有量が2%未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方それが20%を越えると、靭性
が低下するようになることから、その含有量をダイス全
体に否める割合で2〜20%と定めた。 なお、金属の
炭・窒化物のうち、TjN 、TlCo4ONo4(1
、TjCO,34No、16は、マイクロビッカース硬
さでそれぞれ2450゜2840.3200という高い
硬度を有し、かつ安価な成分なので、特にこれらの成分
を利用するのが望ましい。
C1素地の成分組成 fal  C C成分には、素地に固溶して、これの硬さを高めるほか
、他の合金成分であるCr + W+ Mo +および
Vなどと結合して、主にM6 C型の炭化物を形成し、
もってダイスの常温および高温強度を高めるとともに、
耐犀耗性を向上させる作用があるが、その含有量が0.
5%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
れが5%を越えると、ダイスの靭性が低下するようにな
ることから、その含有量を素地に占める割合で0.5〜
5%と定めた。
(b)  Cr Cr成分には、その一部が素地に固溶してダイスの″f
f1食性と焼入性を高め、かつ残りの部分が上記のよう
に炭化物を形成して、ダイスの耐摩耗性を向上させる作
用があるが、その含有量が3%未満では前記作用に所望
の効果が得られず、一方それが10%を越えるとダイス
の耐衝撃性が低下するようになることから、その含有量
を同じく素地に占める割合で(眼下、同じ)、3〜10
%と定めた。
fc)  WおよびM。
これらの成分には、上記のように炭化物を形成して、ダ
イスの常温および高温強度、並びにl1iitl!i粍
性を向上させる作用があるが、その含有量が、それぞれ
W:1%未満およびMo : 2 %未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方その含有量がそれぞれW
:10%およびMo : I 5%を越えると、ダイス
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Wについて1〜10%、そしてMoについて2
〜15%と定めた。
fal  V ■成分には、素地の焼戻し硬化性を高め、もってダイス
の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が工
%未満では所望の耐摩耗性を確保することができず、一
方それが5%を越えるとダイスの靭性が低下するように
なることから、その含有量を1〜5%と定めた。
(el  Ni Ni成分には、ダイスの耐応力腐食性を向上させ、もっ
て耐肌荒性を著しく改善する作用があるが、その含有l
が0.5%未満では所望のすぐれた耐肌荒性を確保する
ことができず、一方それが20%を越えるとダイスの耐
摩耗性に低下傾向が現われるようになることから、その
含有量を0.5〜20%と定めた。
(fl  C。
CO酸成分は、高温クリープ抵抗(高温強度)を著しく
向上させ、もってダイスの耐欠損性を高める作用がある
が、その含有量が5%未満では所望のすぐれた耐欠損性
を確保することができず、一方20形な越えてこのCo
を含有させても、上記作用に、より一層の向上効果は現
われず、経済性を考慮して、その含有量を5〜20%と
定めた。
〔ねじ転造ダイスの製置方法〕
上記のような組織と組成を有するこの発明の分散強化型
焼結合金鋼製ねじ転造ダイスは、まず素地形成用原料粉
末を、 Ia)  Cr 、 W r Mo 、 V r Ni
およびCoの酸化物粉末および炭素粉末を、所定の高合
金鋼組成になるように配合し、混合した後、この混合粉
末を真空中または水素気流中で加熱還元するか、あるい
は(bl  所定の成分組成をもった高合金鋼を溶復し
、この高合金鋼溶湯をアトマイズによって微粉化するか
、 のいずれかの方法によって製造し、ついでこの原料粉末
にVC粉末および金属の炭・窒化物粉末を所定の配合組
成に配合し、これを湿式にて粉砕・混合して混合粉末と
した後、この混合粉末を10〜30Kg/lRjの圧力
でプレス成形して圧粉体とし、この圧粉体に真空中また
は水素雰囲気中で500〜900 ’Cの温度に加熱の
脱ガス焼鈍処理を施すか、あるいはこの脱ガス焼鈍処理
を施さずに、前記圧粉体に、所定の形状を付与した状態
で、真空中または水素雰囲気中に1200−1300°
Cの温度に加熱保持する焼結を施し、引続いて、必要に
応じて加熱温1i:1200〜1300℃、圧カニ50
0〜2000気圧の条件で熱間静水圧プレスを施し、最
終的にソルトバスを用い、焼入れ温度:1200’C1
焼戻し温度:560〜580°Cの条件で熱処理を旌す
ことによって、製造することができる。
〔実旌例〕
つぎに、この発明のねじ転造ダイスを実旌例知より具体
的に説明する。
素地形成用原料粉末を製造するために、0.2〜0.7
μmの範囲内の平均粒径な有するC r r W + 
Mo *V 、Ni + Co +およびFeの各酸化
物粉末、並びに炭素粉末を用意し、これら粉末を所定の
配合組成に配合し、混合した後、水素気流中で温度:1
150°Cに3時間保持の条件で還元処理することによ
って、それぞれ第1表に示される成分組成をもち、かつ
1〜10μmの範囲内の平均粒径をもった素地形成用原
料粉末を製造し、ついで、この結果得られた各種の素地
形成用原料粉末と、いずれも3〜15μmの範囲内の平
均粒径を有するVC粉末および各種の金属の炭・窒化物
粉末を用い、これら原料粉末なそれぞれ第1表に示され
る配合組成に配合し、ボールミルにて24時時間式混合
し、乾燥した後、水素雰囲気中、温度:900°Cに2
時間保持の条件で各原料粉末に還元焼鈍を施し、引続い
てこの原料粉末を1QK9/−の圧力でブレ ”ス成形
して所定形状の圧粉体とし、この圧粉体に中間加工な晦
して所定寸法とした糸、真空中または窒素雰囲気中、1
250〜1280°Cの範囲内の所定温度に1時間保持
の条件で焼結し、さらに温度:1250°C1圧カニ1
OOO気圧の条件で熱間静水圧プレスを施し、最終的に
温度: 12000Cから焼入れ後、温度:580’C
に1時間保持の焼戻し処理を3回繰り返すことからなる
熱処理を施すことによって、実質的に配合組成と同一の
成分組成を有し、かつそれぞれJISB  4502に
規定される形状と、厚さ: 25 mm X幅:40咽
×長さ”−100rrmの寸法を有する移動ダイスと固
定ダイスからなる一組の片面平ダイスとした本発明ねゝ
じ転造ダイス1〜21をそれぞれ裂きした。
ついで、これらの本発明ねじ転造ダイス1〜21をねじ
転造盤に組み込み、 加工物:材質 520C 寸法 M3 加工速度:160個/分 の条件下で、タッピンねじおよびマシーンねじを製造す
る、ねじ転の試験を実施し、その場合、ねじの肌荒れ寿
命近辺に至るまでのねじ転造処理数と、このねじ転造処
理数に達したときのダイス上面の平坦面の最大摩耗深さ
を測定し、さらにそのときのダイス表面の肌の状態を観
察して、これらの結果を第1表に示すとともに、本発明
ねじ転造ダイス1〜21を構成する各焼結合金鋼のロッ
クウェル硬さくCスケール)と抗折力も測定して、それ
らの値を第1表て示した。
さらに比較のため、従来の高速度鋼製ねじ転造ダイスと
して、C: 0.85 % 、 Cr:4.1 % 、
 W:6.2% 、Mo:5’、2% 、V: 2.2
%.Feおよび不可避不純物:残り、からなる組成を有
する溶湯から、鋳造、鍛省および圧延により、本発明ね
じ転造ダイスと同一の形状・寸法を有する炭化物分散強
化型合金Elのものを製造し、この従来ねじ転造ダイス
についても上記と同一の条件でねじ転置試験を実施し、
その結果も合わせて第1表に示した。
〔発明の効果〕
第1表に示される結果から、本発明ねじ転造ダイス1〜
21は、いずれも従来ねじ転造ダイスと較べて、高い硬
度と著しくすぐれた耐摩耗性を示すとともに、従来ねじ
転義ダイスに近い十分な抗折力を宵するばかりでなく、
耐肌荒性にもすぐれているので、転造されたねじの表面
は最後まできわめて清かであることがわかった。
上述のように、この発明のねじ転義ダイスは、高い硬度
と耐摩耗性ばかりでなく、すぐれた耐肌荒性と十分な耐
欠損性もそなえているので、実用に際して著しく長い工
具寿命とすぐれた加工能率を発揮することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 高合金鋼の素地に、微細な炭化バナジウムと、周期律表
    の4aおよび5a族金属の窒化物および炭窒化物、並び
    にこれらの2種以上の固溶体(以下、金属の炭・窒化物
    という)のうちの1種または2種以上とが均一に分散し
    た組織を有し、かつ前記炭化バナジウムおよび金属の炭
    ・窒化物の含有量がそれぞれ2〜20%であつて、残り
    の前記高合金鋼の素地が、 C:0.5〜5%、 Cr:3〜10%、 W:1〜10%およびMo:2〜15%のうちの1種ま
    たは2種、 V:1〜5%、 Ni:0.5〜20%、 Co:5〜20%、 Feおよび不可避不純物:残り、 からなる組成(以上、重量%)を有することを特徴とす
    る、分散強化型焼結合金鋼製ねじ転造ダイス。
JP12043686A 1986-05-26 1986-05-26 分散強化型焼結合金鋼製ねじ転造ダイス Pending JPS62278250A (ja)

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