JPS63169361A

JPS63169361A - 工具鋼

Info

Publication number: JPS63169361A
Application number: JP62330355A
Authority: JP
Inventors: ウイリアム　ロバーツ; ビヨルエ　ヨハンソン
Original assignee: UTSUDEHORUMU TOUURING AB
Current assignee: UTSUDEHORUMU TOUURING AB
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1988-07-13
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: SE8605597L; ES2023178B3; HK63692A; US4863515A; EP0275475A1; SE457356C; JP2779164B2; SE8605597D0; CA1339766C; SE457356B; EP0275475B1

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】技術分野本発明は、本来は金Ｍ素材を切断したり穴をあけたりす
るためのものであるが、塑性形成冷間加工作業のための
もの、例えば、深絞り加工具および冷間圧延ローラー用
などの冷間加工用工具鋼に関する。工具鋼は、粉末冶金
により、金属粉を固めて高密度体にすることによって製
造され、非常に衝撃に強いと共に１耐摩耗性が良好であ
ることを特徴とする。

発明の背景余積素材の切断、穴あけ、または形成用の工具鋼は、衝
撃および（または）大きな摩耗をこうむりやすい工具鋼
同様、同時に梯たすことが国難ないくつかの要求を満た
さなければならない。従って、工具鋼は耐摩耗性かあり
、かつ強いものでなければならない。工具が比較的厚い
金属板の切断または穴あけをするのＫＪｉいられる場合
、衝撃強さに対する要求度が特に高い。

さらに、工具素材は高価過ぎてはならないので、高価な
合金成分を多く含有するものを選ぶ可能性は少ない。

従来、いわゆる冷間加工鋼が本技術分野で使用されてき
た。それらの鋼は、カーボンとクロムを多く含有するた
め、耐摩耗性、焼入性および対焼戻し性に優れている一
万、衝撃強さは、すべての応用分野で十分とは言えなか
った。これは特に横方向の衝撃強さに関するもので、少
な（ともある程度までは従来の製造技術によるものであ
った。衝１強さに関する限り、粉末冶金によって製造さ
れた鉋が、より良い特徴を示す。例として冶金により製
造された高速度鋼が使用された場合、その高速贋鋼の耐
摩耗性も比較的優れている。粉末冶金製造技術により、
衝撃強さに関する改良が成されたが、この点においてさ
らに優れた工具素材を提供すると同時に、素材の他の重
要な特徴、特に耐久性を維持するか、可能ならばさらに
改善することが望ましい。

さらに、普通高速度鋼に多量に含まれるタングステンお
よび（または）コバルトのような高価な合金要素を使用
せずに、合金を低コストに留めることが望ましい。

本発明の簡単な開示前記の背景に関し、非常に強く、耐摩耗性に優れ、耐焼
戻し性が高（、切断可能かつ研磨可能で、それらの素材
の％徴と共に、素材に含まれる合金要素のコストが高（
ない、新しい、粉末冶金により製造された冷間加工鋼を
捺供することが本発明の目的である。

この必要条件の組み合わせを満足させるため、伜は本発
明により、重量百分率で、炭素１〜２゜５％、シリコン
０．１〜２１窒素最大０．３％、マンガン０．１〜２％
、クロム６．５〜１１％、モリブデン最高４％、タング
ステン最高１％、およびバナジウム３〜７％を含むが、
バナジウムの倹の半分まで１．５倍の量のニオブと取り
替えることができ、Ｖ／Ｃの割合は２．５〜３．７とな
る。これらの要素以外に、鋼は本来、鉄と通量の竜の不
純物と副成分的要素を含むだけである。

また、炭素含有量の半分よりやや少ないバナジウムカー
バイド、特にｖ４Ｃ３カーバイドも含まれ、カーバイド
含有量の合計は、体積百分率で５〜２０％、好適には５
〜１２１であるが、カーパイドその他の硬質合成物の形
で結合していない約０．５〜１％の炭素は、鋼マ）　Ｉ
Ｊラックス溶解している。

鋼中に存在する合金要素の好適な含有量は、添付の特許
請求の範囲から明らかである。さらに本発明の鋼に特有
の特徴および様相は、以下の装造しかつ試験した素材の
記載から明らかとなる。

好適な実施例と実施試験の説明試験を行なった鋼の化学組成は、表１から明らかである
。表示した含有量はすべ【重量百分率である。表に挙げ
た要素の他に、鋼は標準的な素の不純物および副成分的
要素１．ｐ（ランス鉄も含んだ。

表　　１鋼香号　ＣＳｔ　　ＭｎＣｒＭｏＶ　　Ｗ　　Ｃｏη勺
１１．２４１．０００．４２７．９０１．５４４．０７
−−　３３２１．９３０．９４０．４４８３０１５０６
．２０−−３２３２．９３０．９５０．４９８，４０１
．５０１０３−−３５４１．２８０．５０．３４２５．
０３．１６．４−２Ｂ５２３０．４０３４．２７゜０６
Ｂ　６．５１０５２Ｂ６１．５５０．３０：３１２Ｄ０
．８０．８−−０．７７１２７０．９３０．４１８．１
１５６４．４−−３５８１．４３１．０００．３６７．
９７１．５１４．３３−−３．０９１．４９０．％０３
７８．１７１．５６４３９−−２．９第１〜３番および
７〜９番の鋼は、ガスで粉砕された鋼の粉末で作られ、
高温平衡プレス加工により、それ自体公知の方法で、最
大密度に固められる。第４．５および６番の鋼は、市販
されている標準素材から成る。より詳細には、第４およ
び５番は粉末冶金により製造された高速度鋼であり、第
６番は従来通りに製造された冷間加工鋼である。第１〜
３番および第７〜９番の鋼の欄に示した組成は分析した
組成で、第４．５および６番の標準素材の欄に示した組
成は公称組成である。

妃１，２および３番のＷＫ入れて固めた鋼片は、約８０
Ｘ４０龍に鍛造し、第７．８および９番の型に入れて固
めた銅片は、それぞれ１００顛φ、１８０Ｘ１８０ｍ、
および１７２ｎφの寸法に鍛造した。第４．５および６
番の標準素材を含む試験素材の検査のためには、ノツチ
が１つもない７Ｘ１０Ｘ５５ＷＲの試Ｍ標本を作った。

試験標本は、オーステナイト化し、かつ空気中でオース
テナイト化温度から冷却することにより硬化され、その
後、焼き戻された。オーステナイト化および焼き戻し温
度、およびφき戻し後の硬度は表２にある。

表　　２鋼番号　オーステナイト化　焼き戻し　　　硬　度温度
（”Ｃ）　　温度（℃）　　　　（ＨＲＣ）７　　　　
１０７０　　２００（ｌｈ）　　　　　６１８　　　　
１０５０　　２００（２ｈ）　　　　　６０９　　　　
１０３５　　２００（２ｈ）　　　　　６０吸収された
エネルギーとして表わされる衝撃強さは、試験標本の縦
方向および横方向を２０℃で測定したものである。第１
〜６香の鋼に関する試験結果はＷ、１図から明らかであ
る。図表に示すように、第１番の個は、縦方向と横方向
の吸収されたエネルギーとし′Ｃ表わされる前記の鋼の
うちでも著しい硬さを有する。第３番の銅は、比較的低
合金の粉末冶金により製造した第４番の高速／ｆ伜に匹
敵する衝麹強さを有した。

８＠５および６番の銅は、特に横方向の衝急強さに劣る
。稼７．８および９番の鋼の試験においては、次の縦方
向の衝撃強さが測定された。すなわち、それぞれ１０６
．１０３および１１１Ｊ／ｃｒｒＬ２である。言い換え
れば、前記の９は第１蚕の銅と同水準の衝撃強さを有す
る。

第１〜６番の銅の耐ＩＲ粍性は、０．１Ｎ／朋２の接触
圧力で速度が２５０　ｒｐｍの７トったシリコンカーボ
ン紙（１８０≠）に対する研磨摩耗率により決められた
。シリコンカーボン紙は３０秒ごとに取り替えられた。

シリコンカーボン紙に対する摩滅摩耗の測定結果は鯵２
図に示す。最低のａ粍軍、すなわち最良の値は第３番の
鋼が出し、すぐ後に枦５番の高合金高速度鋼が続いた。

第１番の鋼の値は幾分低いが、従来の冷間加工鋼である
第６香の摩滅耐摩耗性よりも良い。

その後、第１〜６番の鋼の耐摩耗性は、穴あけ器の摩耗
により、１８／８の型のステンレス鋼の切断作業数の関
数として、すなわち接着摩耗状態で測定した。その結果
は第４図に示す。

この図はまた、様々な素材で製造した工具の、摩耗によ
って生ずる台所を典型的に示している。

摩耗が最も少なかったのは第３番の鋼で、２−１番の鋼
もこの種の摩耗に対し、非常に高い抵抗を示した。比較
的低合金の高速度鋼の賢４番、特に冷間加工鋼の第６番
の値は著しく不利である。

ＭＥ後に、第１〜６番の試験素材で製造した穴あけ器の
摩耗も摩滅摩耗状態で試験した。今回の穴あけ作英は、
耐久性の高い鋼の条片で行われた。前記の状卯のもとで
は、高台金佃の第３および５番は最良の値を有した。卯
１番の偽は、前記の摩滅摩耗状態においては、あまり良
い結果を示さなかったが、第６番の冷間加工鋼よりもは
るかに良い。摩耗に関する限り、第４雀の高速度鋼の状
況は全く違い、最初は耐ト！２性性が良好であるが、徐
々に摩耗が加速１゛るようになった。

要約すれば、第１．７．８および９番の鋼は、著しい衝
撃強さを有することが証明された。同時に第１の鋼の耐
摩耗性は、高合金の冷間加工鋼の場合よりはるかに良好
で、高品質の粉末冶金により人造された高速度鋼と匹敵
する耐摩耗性を有した。同様の合金組成を有する第７．
８および９番の鋼も含まれる第１番の型の鋼は、その結
果、衝峯強さに関して特に高い賛求が成される冷間加工
の応用に有益であるが、−の重大な特徴が＃ｔＴ撃強さ
よりもむしろゐ１摩耗性である場合、ａ３番の型の鋼が
選ばれる。

ｄ　　ｒＡｒ面の１劉単な説明ゲ１図は、棒グラフの形で、試験素材の衝撃強さを示す
。

第２図は、棒グラフの形で、試験素材の摩耗率として表
した耐摩耗性と示す。

第３図は、図表の形で、試験素材で作られた穴あけ器の
！摩耗を、ステンレス鋼の穴あけの場合（接着摩耗状態
）の切断作業数の関数として示す。

第４図は、同様の方法で、高耐久性鋼の条片の穴あけの
場合（摩滅摩耗状態）の穴あけ器の摩耗を示す。

待２γ９１願人　　→−ン子゛、す、／Ｌム　　レリー
リ〉グヱ７”／イエボ°ラーフ゛′

Claims

【特許請求の範囲】１、冷間加工作業用の、非常に衝撃に強く、耐摩耗性の
良好な、金属粉を高密度体に固める粉末冶金で作られる
工具鋼において、重量百分率で、１〜２．５％の炭素、
０．１〜２％のシリコン、最高０．３％の窒素、０．１
〜２％のマンガン、６．５〜１１％のクロム、最高４％
のモリブデン、最高１％のタングステン、および３〜７
％のバナジウムで表わされる化学組成を有し、バナジウ
ムの量の半分まで１．５倍の量のニオブと取り替えるこ
とができ、Ｖ／Ｃの割合は２．５〜３．７となり、残部
は本質的に鉄および通常の不純物および副成分的要素よ
りなることを特徴とする工具鋼。２、３〜５％のバナジウムを含むことを特徴とする、特
許請求の範囲第１項記載の工具鋼。３、１〜１．５％の炭素を含むことを特徴とする、特許
請求の範囲第２項記載の工具鋼。４、１．２〜１．８％の炭素を含むことを特徴とする、
特許請求の範囲第２項記載の工具鋼。５、約４％のバナジウムおよび約１．５％の炭素を含む
ことを特徴とする、特許請求の範囲第４項記載の工具鋼
。６、Ｖ／Ｃの割合が２．８〜３．７であることを特徴と
する、特許請求の範囲第４項記載の工具鋼。７、Ｖ／Ｃの割合が３．０〜３．５であることを特徴と
する、特許請求の範囲第６項記載の工具鋼。８、５〜７％のバナジウムを含むことを特徴とする、特
許請求の範囲第１項記載の工具鋼。９、１．５〜２．３％の炭素を含むことを特徴とする、
特許請求の範囲第８項記載の工具鋼。１０、７〜１０％のクロムおよび０．５〜３％のモリブ
デンを含むことを特徴とする、特許請求の範囲第１〜９
項のいずれかの項に記載の工具鋼。１１、１〜２％のモリブデンを含むことを特徴とする、
特許請求の範囲第１０項記載の工具鋼。１２、タングステンに付随する不純物の含有量以上は含
まないことを特徴とする、特許請求の範囲第１〜１１項
のいずれかの項に記載の工具鋼。１３、０．２〜０．９％のマンガンを含むことを特徴と
する、特許請求の範囲第１〜１２項のいずれかの項に記
載の工具鋼。１４、０．５〜１．５％のシリコンを含むことを特徴と
する、特許請求の範囲１〜１３項のいずれかの項に記載
の工具鋼。１５、カーバイドの大部分がＭＣ−型のカーバイドから
成る炭素含有量の合計が、体積百分率で５〜２０％、好
適には５〜１２％であることを特徴とする、特許請求の
範囲第１〜１４項のいずれかの項に記載の工具鋼。