JPS6330380B2 - - Google Patents

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JPS6330380B2
JPS6330380B2 JP14569384A JP14569384A JPS6330380B2 JP S6330380 B2 JPS6330380 B2 JP S6330380B2 JP 14569384 A JP14569384 A JP 14569384A JP 14569384 A JP14569384 A JP 14569384A JP S6330380 B2 JPS6330380 B2 JP S6330380B2
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JP
Japan
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content
temperature
resistant alloy
thermal shock
resistance
Prior art date
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Application number
JP14569384A
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English (en)
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JPS6126739A (ja
Inventor
Tatsumori Yabuki
Junya Ooe
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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
Priority to JP14569384A priority Critical patent/JPS6126739A/ja
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Publication of JPS6330380B2 publication Critical patent/JPS6330380B2/ja
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  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 この発明は、高硬度および高靭性を有し、さら
に耐摩耗性、耐熱衝撃性、および耐酸化性にすぐ
れ、したがつてこれらの特性が要求されるZn、
Sn、Al、およびCu、並びにこれらの合金などの
ダイカストや、乾電池などの製造、さらにプラス
チツクの成形などに際して、金型として用いるの
に適したCo基耐熱合金に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に、ダイカストに際して、例えばZn、Sn、
およびPb合金の溶湯は280〜450℃の範囲内の温
度で金型に鋳込れ、またAlやCu合金はそれより
高い580〜920℃の範囲内の温度で鋳込まれてお
り、したがつてダイカストの成型金型は、その表
面温度が水冷状態で200〜700℃にも達するもので
あり、このようにダイカストの成形金型は繰返し
の加熱と冷却、並びに高圧にさらされるものであ
る。 このことは、プラスチツク用成形金型や、乾電
池、例えばマンガン乾電池用成形金型においても
同様である。 従来、上記の各種成形金型の製造には、Fe−
Ni−Al系合金や、Fe−W−Cr−V系合金、さら
にCo−Cr−W系合金が用いられている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、これらの従来耐熱合金は、上記の各種
成形金型に要求される特性、すなわち硬さ、靭
性、耐摩耗性、耐熱衝撃性、および耐酸化性を具
備したものでないため、最近の技術進歩に伴う使
用条件のより一層の苛酷化と合まつて、比較的短
期間で使用寿命に至るのが現状である。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は上述のような観点から、
上記の各種成形金型の製造に適した材料を開発す
べく研究を行なつた結果、重量%で、 C:0.5〜3%、 Si:0.1〜5%、 Mn:0.01〜2%、 Cr:10〜37%、 W:0.1〜17%、 Mo:0.1〜10%、 Ti:0.01〜3.5%、 Al:0.01〜4%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ni:8〜32%、 Fe:1〜16%、 Nb:0.01〜2.0%、 B:0.001〜2.0%、 のうちの1種または2種以上を含有し、残りが
Coと不可避不純物(望ましくはCo:40%以上含
有)からなる組成(以上重量%)を有するCo基
耐熱合金は、高硬度および高靭性を有し、さらに
耐摩耗性、耐熱衝撃性、および耐酸化性にすぐ
れ、したがつてこれらの特性が要求される各種の
成形金型として用いた場合に、きわめて長期に亘
つてすぐれた性能を発揮するという知見を得たの
である。 この発明は上記知見にもとづいてなされたもの
であつて、以下に成分組成範囲を上記の通りに限
定した理由を説明する。 (a) C C成分には、Cr、W、Mo、Ti、およびNb
などと結合して炭化物を形成し、常温および高
温硬さを向上させる作用があるが、その含有量
が0.5%未満では所望の高硬度を確保すること
ができず、一方3%を越えて含有させると耐熱
衝撃性が劣化するようになることから、その含
有量を0.5〜3%と定めた。 (b) Si Si成分には、鋳造性、肉盛溶接性、および湯
流れ性を改善する作用があるが、その含有量が
0.1%未満では前記作用に所望の改善効果が得
られず、一方5%を越えて含有させてもより一
層の改善効果は期待できないことから、その含
有量を0.1〜5%と定めた。 (c) Mn Mn成分には、肉盛溶接性を改善する作用が
あるが、その含有量が0.01%未満では所望の肉
盛溶接性を確保することができず、一方2%を
越えて含有させてもより一層の向上効果は現わ
れないことから、その含有量を0.01〜2%と定
めた。 (d) Cr Cr成分には、その一部が素地に固溶し、残
りの部分が炭化物を形成して、特に高温硬さを
向上させ、もつて高温耐摩耗性を向上させるほ
か、耐酸化性を向上させる作用があるが、その
含有量が10%未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方37%以上含有させると耐熱衝撃
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10〜37%と定めた。 (e) W W成分には、炭化物を微細化すると共に、自
身も炭化物を形成し、かつ素地に固溶して、こ
れを強化し、もつて合金の高温硬さおよび高温
強度を向上させる作用があるが、その含有量が
0.1%未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方17%を越えて含有させると肉盛溶接性
や切削性が劣化するようになることから、その
含有量を0.1〜17%と定めた。 (f) Mo Mo成分には、Wとの共存において、素地に
固溶して、これを強化し、かつ炭化物を形成し
て合金の高温硬さ(高温耐摩耗性)および高温
強度を向上させる作用があるが、その含有量が
0.1%未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方10%を越えて含有させると、耐熱衝撃
性および靭性が劣化するようになることから、
その含有量を0.1〜10%と定めた。 (g) Ti Ti成分には、素地の結晶粒の成長を抑制す
るばかりでなく、むしろ結晶粒を微細化し、か
つMC型の炭化物および窒化物、さらにNiを含
有する場合にはAlとも結合してNi3(Al、Ti)
の金属間化合物を形成して、高温硬さおよび耐
熱衝撃性、さらに高温強度および靭性を向上さ
せる作用があるが、その含有量が0.01%未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方3.5
%を越えて含有させると、炭化物の量が多くな
りすぎて耐熱衝撃性および靭性が劣化するよう
になると共に、耐酸化性にも劣化傾向が現われ
るようになることから、その含有量を0.01〜
3.5%と定めた。 (h) Al Al成分には、Crと共に耐酸化性を向上させ、
かつ上記のようにNiおよびTiと結合してNi3
(Al、Ti)の金属間化合物を形成すると共に、
窒化物を形成して常温および高温硬さを向上さ
せて耐摩耗性を一段と高め、さらに耐熱衝撃
性、高温強度を改善する作用があるが、その含
有量が0.01%未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方4%を越えて含有させると、溶
湯の流動性および鋳造性が低下するようになる
ばかりでなく、溶接性および靭性も低下して実
用的でなくなることから、その含有量を0.01〜
4%と定めた。 (i) Ni Ni成分には、オーステナイト地を安定にし
て耐熱衝撃性および靭性を向上させるほか、
AlおよびTiと結合して金属間化合物:Ni3(Al、
Ti)を形成し、もつて高温硬さ(高温耐摩耗
性)および高温強度を改善し、さらにCrとの
共存において耐酸化性を向上させる作用がある
ので、特にこれらの特性が要求される場合に必
要に応じて含有されるが、その含有量が8%未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
32%を越えて含有させてもより一層の向上効果
は得られないことから、その含有量を8〜32%
と定めた。 (j) Fe Fe成分には、合金の耐熱衝撃性を一段と向
上させる作用があるので、前記特性が要求され
る場合に必要に応じて含有されるが、その含有
量が1%未満では所望の耐熱衝撃性向上効果が
得られず、一方16%を越えて含有させると、高
温硬さが低下するようになることから、その含
有量を1〜16%と定めた。 (k) NbおよびB これらの成分には、高温硬さ(高温耐摩耗
性)および高温強度を一段と向上させる作用が
あるので、特に前記作用が要求される場合に必
要に応じて含有されるが、それぞれ、その含有
量が0.001%未満では前記作用に所望の向上効
果が得られず、一方それぞれ2.0%を越えて含
有させると、耐熱衝撃性が劣化するようになる
ことから、それぞれの含有量を、Nb:0.01〜
2%、B:0.001〜2%と定めた。 〔実施例〕 つぎに、この発明のCo基耐熱合金を実施例に
より比較例と対比しながら具体的に説明する。 通常の高周波溶解炉を用い、それぞれ第1表に
示される通りの成分組成をもつた溶湯を大気中ま
たは真空中で溶解し、ついで砂型または金型に鋳
造して上端部直径:60mmφ×下端部直径:50mmφ
×高さ:150mmの寸法をもつたインゴツトとする
ことによつて本発明Co基耐熱合金1〜36、およ
び従来耐熱合金1〜3をそれぞれ調製した。 なお、砂型鋳造は、本発明Co基耐熱合金3〜
30、35、36および従来耐熱合金3について行な
い、他の耐熱合金についてはすべて金型鋳造し
た。
【表】
【表】
【表】 さらに、上記の金型鋳造した耐熱合金、すなわ
ち本発明Co基耐熱合金1、2および31〜34、お
よび従来耐熱合金1、2に対しては、900〜1250
℃の範囲内の温度で熱間加工(鍛造、圧延、およ
び溝ロール加工)を施して、これを15mm×長さ:
200mmの寸法をもつたビレツトとし、かつ本発明
Co基耐熱合金1、2および31〜34には温度:
1200℃に2時間保持後空冷の熱処理を施し、また
従来耐熱合金1には、温度:1150℃に2時間保持
の溶体化処理と、温度:560℃に24時間保持の時
効処理を施し、さらに従来耐熱合金2には、温
度:1150℃に加熱後油冷の焼入れ処理と、温度:
700℃に2時間保持の焼もどし処理を施した。 つぎに、この結果得られた本発明Co基耐熱合
金1〜36、および従来耐熱合金1〜3について、
硬さ測定試験、常温シヤルピー衝撃試験、Al台
金をダイカストするに際して金型が受ける急速加
熱と急速冷却の繰返しに近い条件での熱衝撃試
験、および酸化試験をそれぞれ行なつた。
【表】
〔発明の効果〕
第2表に示される結果から、本発明Co基耐熱
合金1〜36は、いずれも従来耐熱合金1〜3に比
して、きわめて高い常温および高温硬さ、並びに
高靭性を有し、かつ耐熱衝撃性および耐酸化性に
もすぐれていることが明らかである。 上述のように、この発明のCo基耐熱合金は、
著しく高い常温および高温硬さ、並びに高靭性を
有し、さらにすぐれた耐摩耗性、耐熱衝撃性、耐
酸化性、および高温強度を具備しているので、特
にこれらの特性が要求される各種の成形金型の製
造に用いるのに適し、しかもこの結果の成形金型
はきわめて長期に亘つて安定的性能を発揮するの
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 C:0.5〜3%、 Si:0.1〜5%、 Mn:0.01〜2%、 Cr:10〜37%、 W:0.1〜17%、 Mo:0.1〜10%、 Ti:0.01〜3.5%、 Al:0.01〜4%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)を有することを特徴とする成形
    金型用Co基耐熱合金。 2 C:0.5〜3%、 Si:0.1〜5%、 Mn:0.01〜2%、 Cr:10〜37%、 W:0.1〜17%、 Mo:0.1〜10%、 Ti:0.01〜3.5%、 Al:0.01〜4%、 を含有し、さらに、 Ni:8〜32%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)を有することを特徴とする成形
    金型用Co基耐熱合金。 3 C:0.5〜3%、 Si:0.1〜5%、 Mn:0.01〜2%、 Cr:10〜37%、 W:0.1〜17%、 Mo:0.1〜10%、 Ti:0.01〜3.5%、 Al:0.01〜4%、 を含有し、さらに、 Fe:1〜16%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)を有することを特徴とする成形
    金型用Co基耐熱合金。 4 C:0.5〜3%、 Si:0.1〜5%、 Mn:0.01〜2%、 Cr:10〜37%、 W:0.1〜17%、 Mo:0.1〜10%、 Ti:0.01〜3.5%、 Al:0.01〜4%、 を含有し、さらに、 Nb:0.01〜2%およびB:0.001〜2%のうちの
    1種または2種、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)を有することを特徴とする成形
    金型用Co基耐熱合金。 5 C:0.5〜3%、 Si:0.1〜5%、 Mn:0.01〜2%、 Cr:10〜37%、 W:0.1〜17%、 Mo:0.1〜10%、 Ti:0.01〜3.5%、 Al:0.01〜4%、 を含有し、さらに、 Ni:8〜32%と、 Fe:1〜16%、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)を有することを特徴とする成形
    金型用Co基耐熱合金。 6 C:0.5〜3%、 Si:0.1〜5%、 Mn:0.01〜2%、 Cr:10〜37%、 W:0.1〜17%、 Mo:0.1〜10%、 Ti:0.01〜3.5%、 Al:0.01〜4%、 を含有し、さらに、 Ni:8〜32%と、 Nb:0.01〜2%およびB:0.001〜2%のうちの
    1種または2種、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)を有することを特徴とする成形
    金型用Co基耐熱合金。 7 C:0.5〜3%、 Si:0.1〜5%、 Mn:0.01〜2%、 Cr:10〜37%、 W:0.1〜17%、 Mo:0.1〜10%、 Ti:0.01〜3.5%、 Al:0.01〜4%、 を含有し、さらに、 Fe:1〜16%と、 Nb:0.01〜2%およびB:0.001〜2%のうちの
    1種または2種、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)を有することを特徴とする成形
    金型用Co基耐熱合金。 8 C:0.5〜3%、 Si:0.1〜5%、 Mn:0.01〜2%、 Cr:10〜37%、 W:0.1〜17%、 Mo:0.1〜10%、 Ti:0.01〜3.5%、 Al:0.01〜4%、 を含有し、さらに、 Ni:8〜32%と、 Fe:1〜16%と、 Nb:0.01〜2%およびB:0.001〜2%のうちの
    1種または2種、 を含有し、残りがCoと不可避不純物からなる組
    成(以上重量%)を有することを特徴とする成形
    金型用Co基耐熱合金。
JP14569384A 1984-07-13 1984-07-13 成形金型用Co基耐熱合金 Granted JPS6126739A (ja)

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JPS6126739A JPS6126739A (ja) 1986-02-06
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US8075839B2 (en) 2006-09-15 2011-12-13 Haynes International, Inc. Cobalt-chromium-iron-nickel alloys amenable to nitride strengthening
US9078753B2 (en) 2012-05-03 2015-07-14 Kennametal Inc. Surgical orthopedic implants made from wear-resistant cobalt—chromium—molybdenum alloys
CN107058934A (zh) * 2017-04-12 2017-08-18 滁州市东华模具制造有限公司 一种采用复合涂层提高汽车冷冲压模具寿命的方法
CN112342441A (zh) * 2020-11-07 2021-02-09 南京聚力化工机械有限公司 一种高耐磨合金材料及其制备方法

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