JPS63169361A - 工具鋼 - Google Patents
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- JPS63169361A JPS63169361A JP62330355A JP33035587A JPS63169361A JP S63169361 A JPS63169361 A JP S63169361A JP 62330355 A JP62330355 A JP 62330355A JP 33035587 A JP33035587 A JP 33035587A JP S63169361 A JPS63169361 A JP S63169361A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/36—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.7% by weight of carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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。
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。
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。
(”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。
。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
!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。
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゛′
リ〉グヱ7”/イエボ°ラーフ゛′
Claims (1)
- 【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。
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