JPS6369939A - 焼結高合金鋼の製造方法 - Google Patents
焼結高合金鋼の製造方法Info
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- JPS6369939A JPS6369939A JP21338886A JP21338886A JPS6369939A JP S6369939 A JPS6369939 A JP S6369939A JP 21338886 A JP21338886 A JP 21338886A JP 21338886 A JP21338886 A JP 21338886A JP S6369939 A JPS6369939 A JP S6369939A
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- Powder Metallurgy (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、焼結高合金鋼の製造方法に関し、さらに詳し
くは、切削工具、金型および圧延ロール用高性能工具材
料に適した焼結高合金鋼の製造方法に関する。
くは、切削工具、金型および圧延ロール用高性能工具材
料に適した焼結高合金鋼の製造方法に関する。
従来の技術
近年、金属材料の素形材加工に対して高精度化および低
コスト化が要求されるとともに、波加工材の高硬度化お
よび加工速度の高速度化等、加工条件も一層苛酷なもの
となり、より高性能な切削工具、金型および圧延ロール
用工具材料が求められている。
コスト化が要求されるとともに、波加工材の高硬度化お
よび加工速度の高速度化等、加工条件も一層苛酷なもの
となり、より高性能な切削工具、金型および圧延ロール
用工具材料が求められている。
このような要求を満たすｆこめ・、切削工具に対しては
高速度鋼（以下、ハイスという）工具から超硬合金への
転換が進みつつある。一方、機械加工の容易さと靭性に
対する要求の高い精密工具に対しては、高硬度、高靭性
ハイス工具およびコーティングハイス工具が今後も使用
されると考えられる。
高速度鋼（以下、ハイスという）工具から超硬合金への
転換が進みつつある。一方、機械加工の容易さと靭性に
対する要求の高い精密工具に対しては、高硬度、高靭性
ハイス工具およびコーティングハイス工具が今後も使用
されると考えられる。
しかしながら、このような高度の要求を満たす工具材料
は、従来の製造方法を用いて健全な材料として製造する
ことが困難であるため、信頼性が高く、高硬度化の可能
な粉末冶金法を用いて製造された材料を用いることか最
適と考えられる。
は、従来の製造方法を用いて健全な材料として製造する
ことが困難であるため、信頼性が高く、高硬度化の可能
な粉末冶金法を用いて製造された材料を用いることか最
適と考えられる。
このような粉末冶金法きして、従来の溶解ハイス法、ガ
スアトマイズＨＩＰ法等を改良した方法が特開昭５８−
１８１８４８号に開示されている。
スアトマイズＨＩＰ法等を改良した方法が特開昭５８−
１８１８４８号に開示されている。
これは酸化物粉（Ｆｅ、Ｃｒ、Ｇｏ、ＷＳＭｏ。
およびＶの酸化物）を混合した後、Ｈ３およびＣにより
共還元し、得られた還元塊状物を粉末とし、炭化物およ
び窒化物粉末を添加して焼結ハイスを製造する方法であ
り、超硬合金に近い便度、耐摩耗性および抗折力に優れ
た高耐摩耗性焼結ハイスを提供するものである。かかる
方法による製造工程を示すと以下のとおりである。
共還元し、得られた還元塊状物を粉末とし、炭化物およ
び窒化物粉末を添加して焼結ハイスを製造する方法であ
り、超硬合金に近い便度、耐摩耗性および抗折力に優れ
た高耐摩耗性焼結ハイスを提供するものである。かかる
方法による製造工程を示すと以下のとおりである。
（酸化物粉末）−［混合粉砕コー［共還元］−（基本組
成合金粉末）−［混合粉砕］−［結合剤混練］−焼結（
脱パラフィン−脱ガス一本焼結）−［１（ＩＰ処理コー
［熱処理］−［仕上加工］−（切削および切削加工）→
（製品） さらに、他の類似の方法として原料粉末に水或いはガス
によってアトマイズした合金微粉末を用いる方法もある
。
成合金粉末）−［混合粉砕］−［結合剤混練］−焼結（
脱パラフィン−脱ガス一本焼結）−［１（ＩＰ処理コー
［熱処理］−［仕上加工］−（切削および切削加工）→
（製品） さらに、他の類似の方法として原料粉末に水或いはガス
によってアトマイズした合金微粉末を用いる方法もある
。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、前記の従来技術においては、混合からｔ
ｔ ｒ ｐ処理の間の製造工程が複雑で且つ処理時間が
長く、また加熱冷却処理等におけるエネルギー損失が大
きい。一方、圧縮成形を実施する際、金型を用いて冷間
で機械プレスを行うか又はゴム型を用いて冷間静水圧成
形を行うが、金型成形では５ｔ／ｃｍ”程度の圧力が要
求され、冷間静水圧成形でも２ｔ／ｃｍ２の圧力が要求
されるため大型で高価な成形機が必要となる。特に金型
成形の場合、硬い粉末を圧縮ずろため金型の寿命が短か
く経済上、問題を有する。
ｔ ｒ ｐ処理の間の製造工程が複雑で且つ処理時間が
長く、また加熱冷却処理等におけるエネルギー損失が大
きい。一方、圧縮成形を実施する際、金型を用いて冷間
で機械プレスを行うか又はゴム型を用いて冷間静水圧成
形を行うが、金型成形では５ｔ／ｃｍ”程度の圧力が要
求され、冷間静水圧成形でも２ｔ／ｃｍ２の圧力が要求
されるため大型で高価な成形機が必要となる。特に金型
成形の場合、硬い粉末を圧縮ずろため金型の寿命が短か
く経済上、問題を有する。
問題点を解決するための手段
発明者らはかかる問題点に鑑み、検討を加えた結果、焼
結高合金鋼の製造工程において、原料粉末を坩堝中に自
然充填して焼結することにより、結合剤等を含有しない
清浄で且つ次工程の）ＩＩＰ処理が可能な高密度焼結体
が得られることを見出し、さらに該工程に改良を加えて
本発明を完成するに至った。
結高合金鋼の製造工程において、原料粉末を坩堝中に自
然充填して焼結することにより、結合剤等を含有しない
清浄で且つ次工程の）ＩＩＰ処理が可能な高密度焼結体
が得られることを見出し、さらに該工程に改良を加えて
本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、工具鋼アトマイズ粉末に、周期律表
第ＩＶａ族およびＶａ族から選ばれた金属の炭化物およ
び窒化物の粉末の１種または２種以上を１．０〜５０重
量％添加し、混合後、坩堝に充填して２段の真空焼結を
行い、ついで得られた真密度に対し９３％以上の相対密
度を存する焼結体をＩ（Ｉ Ｐ処理することを特徴とす
る耐摩耗性に優れた焼結高合金鋼の製造方法、および、
混合粉末を坩堝に充填後、ＨＩＰ処理装置内において２
段の真空焼結を行い、引続いて同装置によりＨＩＰ処理
することを特徴とする焼結高合金鋼の製造方法を提供す
る乙のである。
第ＩＶａ族およびＶａ族から選ばれた金属の炭化物およ
び窒化物の粉末の１種または２種以上を１．０〜５０重
量％添加し、混合後、坩堝に充填して２段の真空焼結を
行い、ついで得られた真密度に対し９３％以上の相対密
度を存する焼結体をＩ（Ｉ Ｐ処理することを特徴とす
る耐摩耗性に優れた焼結高合金鋼の製造方法、および、
混合粉末を坩堝に充填後、ＨＩＰ処理装置内において２
段の真空焼結を行い、引続いて同装置によりＨＩＰ処理
することを特徴とする焼結高合金鋼の製造方法を提供す
る乙のである。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明にて使用されるアトマイズ粉末は、Ｃ： ０．５
〜３％ Ｃｒ： ２〜３０％ Ｗ：０又は０．１〜３０％ ＭＯ： ０又は０．１〜２０％ Ｖ ： ０，５〜７．５％ Ｃｏ：０．２又は０，１〜２０％ からなる主要組成からなり、平均粒径は３〜３０μ程度
のものが好適に用いられる。該粉末に、周期律表第ＩＶ
ａ族元素としてＴ ＋ ＳＺ ｒｓ Ｈｆ等、同第Ｖａ
族元素としてＶ、Ｎｂ、Ｔａ等から選ばれた金属の炭化
物および窒化物の粉末の１種または２種以上を１．０〜
５０重量％添加し、オートミルおよびアトライター等を
用いメタノール中にて湿式法にて混合後、乾燥させて均
一な混合粉末とする。次に、該混合粉末を坩堝（Ａｃ２
０３、ｌｖｌｇｏおよびＢＮ、またはかかる材料を混合
した耐火物からなる）内に所定爵を自然充填し、０．Ｉ
Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中で９００〜１２００℃
で０５〜ＩＯ時間予備焼結し、１２００〜１３５０℃で
０．５〜５時間本焼結する。
〜３％ Ｃｒ： ２〜３０％ Ｗ：０又は０．１〜３０％ ＭＯ： ０又は０．１〜２０％ Ｖ ： ０，５〜７．５％ Ｃｏ：０．２又は０，１〜２０％ からなる主要組成からなり、平均粒径は３〜３０μ程度
のものが好適に用いられる。該粉末に、周期律表第ＩＶ
ａ族元素としてＴ ＋ ＳＺ ｒｓ Ｈｆ等、同第Ｖａ
族元素としてＶ、Ｎｂ、Ｔａ等から選ばれた金属の炭化
物および窒化物の粉末の１種または２種以上を１．０〜
５０重量％添加し、オートミルおよびアトライター等を
用いメタノール中にて湿式法にて混合後、乾燥させて均
一な混合粉末とする。次に、該混合粉末を坩堝（Ａｃ２
０３、ｌｖｌｇｏおよびＢＮ、またはかかる材料を混合
した耐火物からなる）内に所定爵を自然充填し、０．Ｉ
Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中で９００〜１２００℃
で０５〜ＩＯ時間予備焼結し、１２００〜１３５０℃で
０．５〜５時間本焼結する。
その後、得られた焼結体を前記坩堝から取り出し、ＨＩ
Ｐ処理装置により１０００〜１２００℃、６００気圧
以上の条件でＨＩ Ｆ処理を行う。なお１（Ｉ Ｐ処理
前の焼結体の相対密度（相対密度とは、焼結後の焼結体
密度を示す。）は、真密度に対し９３％以上、望ましく
は９５％以上必要であり、該相対密度が９３％未満の焼
結体は空孔が外部に通じているためカプセルに真空封入
後にＨＩＰ処理を行う。
Ｐ処理装置により１０００〜１２００℃、６００気圧
以上の条件でＨＩ Ｆ処理を行う。なお１（Ｉ Ｐ処理
前の焼結体の相対密度（相対密度とは、焼結後の焼結体
密度を示す。）は、真密度に対し９３％以上、望ましく
は９５％以上必要であり、該相対密度が９３％未満の焼
結体は空孔が外部に通じているためカプセルに真空封入
後にＨＩＰ処理を行う。
さらに、本発明の他の方法によれば、前記アトマイズ粉
末と所定の炭化物、窒化物粉末との混合粉末をＨＩＰ処
理装置内にて真空焼結し、引続いて同装置にてＨＩＰ処
理を行う。すなわち、前記と同様、アトマイズ粉末に周
期律表第Ｎａ族およびＶａ族から選ばれた金属の炭化物
および窒化物の粉末を１．０〜５０重量％添加し、混合
する。
末と所定の炭化物、窒化物粉末との混合粉末をＨＩＰ処
理装置内にて真空焼結し、引続いて同装置にてＨＩＰ処
理を行う。すなわち、前記と同様、アトマイズ粉末に周
期律表第Ｎａ族およびＶａ族から選ばれた金属の炭化物
および窒化物の粉末を１．０〜５０重量％添加し、混合
する。
得られた混合粉末を乾燥した後、坩堝内に所定量を自然
充填し、ＨＩＰ処理装置内にて、０．ＩＴｏｒｒ以下の
真空雰囲気中で９００〜１２００°Ｃで０゜５〜ＩＯ時
間予備焼結し、１２００〜１３５０’ｃで０．５〜５時
間本焼結を行う。その後引続き、同装置にて１０００〜
１２００℃、６００気圧以上の条件でＨＩ Ｐ処理を行
う。
充填し、ＨＩＰ処理装置内にて、０．ＩＴｏｒｒ以下の
真空雰囲気中で９００〜１２００°Ｃで０゜５〜ＩＯ時
間予備焼結し、１２００〜１３５０’ｃで０．５〜５時
間本焼結を行う。その後引続き、同装置にて１０００〜
１２００℃、６００気圧以上の条件でＨＩ Ｐ処理を行
う。
実施例
つぎに、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に
説明する。
説明する。
実施例１
以下に示す化学成分組成（重量％）を有するガスアトマ
イズハイス粉（平均粒径１９．０μ）を用いて焼結合金
鋼を製造した。
イズハイス粉（平均粒径１９．０μ）を用いて焼結合金
鋼を製造した。
ガスアトマイズ粉の化学成分・
ＣＣｒ Ｍｏ Ｗ Ｖ Ｃ。
１．２７ ３，９３ ５，１４ ６，３０ ２．９５
７．９９アトライター中にて該アトマイズ粉に３．５％
ＶＣ１１０％Ｔ ｉＮおよび０４％Ｃを加え、メタノー
ル中に２５時間混合した。ついで該混合粉末を乾燥して
内径５０φＸ高さ１００ｍｍのへタ、０３製坩堝に自然
充填し、ｔｏ−２Ｔｏｒｒの真空雰囲気中、１０００℃
で２時間予備焼結し、引続いて１２５０℃で２時間本焼
結した。本焼結後、得られｆこ焼結体は外径４７φ×高
さ６０ｍｍとなりルツボから容易に取り出すことが可能
であり、また該焼結体の相対密度は真密度に対し９７％
を示した。
７．９９アトライター中にて該アトマイズ粉に３．５％
ＶＣ１１０％Ｔ ｉＮおよび０４％Ｃを加え、メタノー
ル中に２５時間混合した。ついで該混合粉末を乾燥して
内径５０φＸ高さ１００ｍｍのへタ、０３製坩堝に自然
充填し、ｔｏ−２Ｔｏｒｒの真空雰囲気中、１０００℃
で２時間予備焼結し、引続いて１２５０℃で２時間本焼
結した。本焼結後、得られｆこ焼結体は外径４７φ×高
さ６０ｍｍとなりルツボから容易に取り出すことが可能
であり、また該焼結体の相対密度は真密度に対し９７％
を示した。
ついて該焼結体を１１００°Ｃ１８００気圧、２時間の
条件でＨＩ Ｐ処理した。得られた焼結合金鋼の特性を
第１表に示すが、第１表より明らかなごとく、得られた
合金鋼は、抗折力が高く、エンドミル切削性能にも優れ
ることがわかる。
条件でＨＩ Ｐ処理した。得られた焼結合金鋼の特性を
第１表に示すが、第１表より明らかなごとく、得られた
合金鋼は、抗折力が高く、エンドミル切削性能にも優れ
ることがわかる。
実施例２
前記実施例１と同一の混合粉末を内径５０φ×高さ１０
０ｍｍのＡＱｔＯａ製ルツボに自然充填し、ＨＩ Ｐ処
理装置内に装入した。つぎに１０−’Ｔｏｒｒの真空雰
囲気中、９５０℃で２時間予備焼結し、１２５０℃で２
時間本焼結した。引続いて同装置内にアルゴンガスを導
入すると共に１１００℃に温度を下げ、１１００℃、８
００気圧、２時間の条件でＨＩＰ処理した。得られり燐
結高合金鋼の特性を第１表に示す。第１表より明らかな
ごとく、得られた合金鋼は、抗折力が高く、エンドミル
切削性能にら優れていることがわかる。
０ｍｍのＡＱｔＯａ製ルツボに自然充填し、ＨＩ Ｐ処
理装置内に装入した。つぎに１０−’Ｔｏｒｒの真空雰
囲気中、９５０℃で２時間予備焼結し、１２５０℃で２
時間本焼結した。引続いて同装置内にアルゴンガスを導
入すると共に１１００℃に温度を下げ、１１００℃、８
００気圧、２時間の条件でＨＩＰ処理した。得られり燐
結高合金鋼の特性を第１表に示す。第１表より明らかな
ごとく、得られた合金鋼は、抗折力が高く、エンドミル
切削性能にら優れていることがわかる。
比較例１
実施例１と同一の混合粉末にパラフィンを４％混合し、
２ｔ／ｃｍ’で４０φＸ８０ｍｍのサイズに冷間静水圧
成形し、４５０℃で２時間脱パラフィン処理した。その
後、１０−’Ｔｏｒｒの真空雰囲気中、１０００℃で２
時間予備焼結し、１２６０°Ｃて２時間本焼結した。な
お得られた焼結体の相対密度は９９％以上であった。
２ｔ／ｃｍ’で４０φＸ８０ｍｍのサイズに冷間静水圧
成形し、４５０℃で２時間脱パラフィン処理した。その
後、１０−’Ｔｏｒｒの真空雰囲気中、１０００℃で２
時間予備焼結し、１２６０°Ｃて２時間本焼結した。な
お得られた焼結体の相対密度は９９％以上であった。
第１表
発明の効果
本発明方法では、圧粉成形工程を要しないため、プレス
処理、パラフィン等の混練および成形後の脱パラフイン
処理等が不要となり、大幅な工程時間の短縮が可能とな
り且コスト面の効果ら得られる。さらに昇温、降温の時
間短縮によって得られる合金鋼の結晶粒が微細化され、
抗折力が向上し、工具としての特性が改善される。
処理、パラフィン等の混練および成形後の脱パラフイン
処理等が不要となり、大幅な工程時間の短縮が可能とな
り且コスト面の効果ら得られる。さらに昇温、降温の時
間短縮によって得られる合金鋼の結晶粒が微細化され、
抗折力が向上し、工具としての特性が改善される。
Claims (4)
- （１）工具鋼アトマイズ粉末に、周期律表第IVａ族およ
びＶａ族から選ばれた金属の炭化物および窒化物の粉末
の１種または２種以上を１．０〜５０重量％添加し、混
合後、坩堝に充填して２段の真空焼結を行い、ついで得
られた真密度に対し９３％以上の相対密度を有する焼結
体をＨＩＰ処理することを特徴とする耐摩耗性に優れた
焼結高合金鋼の製造方法。 - （２）前記周期律表第IVａ族の元素がＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ
であり、同第Ｖａ族の元素がＶ、Ｎｂ、Ｔａである前記
第（１）項の焼結高合金鋼の製造方法。 - （３）工具鋼アトマイズ粉末に、周期律表第IVａ族およ
びＶａ族から選ばれた金属の炭化物および窒化物の粉末
の１種または２種以上を１．０〜５０重量％添加し、混
合後、坩堝に充填し、ＨＩＰ処理装置内において２段の
真空焼結を行い、引続いて同装置によりＨＩＰ処理する
ことを特徴とする耐摩耗性に優れた焼結高合金鋼の製造
方法。 - （４）前記周期律表第IVａ族の元素がＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ
であり、同第Ｖａ族の元素がＶ、Ｎｂ、Ｔａである前記
第（３）項の焼結高合金鋼の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61213388A JPH0676642B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 焼結高合金鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP61213388A JPH0676642B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 焼結高合金鋼の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPS6369939A true JPS6369939A (ja) | 1988-03-30 |
| JPH0676642B2 JPH0676642B2 (ja) | 1994-09-28 |
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ID=16638374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61213388A Expired - Lifetime JPH0676642B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 焼結高合金鋼の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676642B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0288747A (ja) * | 1988-09-27 | 1990-03-28 | Nippon Steel Corp | 耐摩耗ロール材 |
| CN115041690A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-09-13 | 中机新材料研究院(郑州)有限公司 | 一种刀具高速钢的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5760049A (en) * | 1980-08-18 | 1982-04-10 | Kennametal Inc | Steel hard carbite macro-textured tool composition and formation |
-
1986
- 1986-09-09 JP JP61213388A patent/JPH0676642B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5760049A (en) * | 1980-08-18 | 1982-04-10 | Kennametal Inc | Steel hard carbite macro-textured tool composition and formation |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0288747A (ja) * | 1988-09-27 | 1990-03-28 | Nippon Steel Corp | 耐摩耗ロール材 |
| CN115041690A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-09-13 | 中机新材料研究院(郑州)有限公司 | 一种刀具高速钢的制备方法 |
| CN115041690B (zh) * | 2022-06-13 | 2023-08-04 | 中机新材料研究院(郑州)有限公司 | 一种刀具高速钢的制备方法及配套的雾化装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0676642B2 (ja) | 1994-09-28 |
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