KR20100132529A

KR20100132529A - 스틸, 스틸 블랭크의 제조 방법 및 스틸의 성분의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100132529A
Application number: KR1020107023272A
Authority: KR
Inventors: 스타프판 건나르쏜; 안나 메드베데바
Original assignee: 우데홀름스 악티에보라그
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-12-17
Also published as: EP2252717A4; EP2252717B1; WO2009116933A9; CA2716983A1; PL2252717T3; TWI444484B; HK1148791A1; RU2010137812A; PT2252717E; SE0800627L; DK2252717T3; JP5618978B2; EP2252717A1; ES2554994T3; HUE025779T2; WO2009116933A1; SE533283C2; RU2496907C2; BRPI0909133A2; CN101978088A

Abstract

본 발명은, 0.3 내지 0.5중량% C, 극소량 내지 최대 1.5중량% Si, 0.2 내지 1.5중량% Mn, 0.01 내지 0.2중량% S, 1.5 내지 4중량% Cr, 1.5 내지 5중량% Ni, 0.5 내지 2중량% Mo을 함유하고, 부분적으로 또는 전체적으로 두 배만큼의 W, 0.2 내지 1.5% V, 미량 내지 총 최대 0.2%의 희토류 금속, 나머지량의 필수적으로 단지 철, 불순물 및 정상 함량의 액세서리 원소에 의해 교체될 수 있는, 화학 조성에 특징이 있는 스틸에 관한 것이다. 본 발명은, 또한, 스틸의 블랭크의 제조 방법뿐만 아니라 커팅 툴을 위한 홀더 또는 커팅 툴 바디의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

스틸, 스틸 블랭크의 제조 방법 및 스틸의 성분의 제조 방법{STEEL, PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF A STEEL BLANK AND PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF A COMPONENT OF THE STEEL}

본 발명은, 스틸, 스틸의 블랭크의 제조를 위한 방법 및 스틸의 성분의 제조를 위한 방법에 관한 것이다. 우선, 이 스틸은 우수한 핫 작업(hot work) 특성을 요구하는 분야의 사용을 위한 것이다. 이 스틸은, 우선 커팅 툴 바디를 위해 의도되고, 커팅 툴을 위한 홀더를 위해 의도된다. 증가하거나 적당히 증가한 작업 온도에 의해 다른 용도에서의 사용에 또한 적합할 수 있다, 예를 들어, 핫 워크 툴 및 플라스틱 몰딩 툴을 위한 사용에 적합할 수 있다. 핫 워크 툴의 예는 프레스 단조 및 다이 단조를 위한 툴뿐만 아니라 다이 캐스팅 툴, 압출 다이 및 맨드럴(mandrel) 특별히 경량 금속 및 구리를 위한 것이다. 플라스틱 몰딩 툴의 예는, 플라스틱의 사출 성형을 위한 몰드 및 프로필의 제조를 위한 다이이다. 추가로, 이 물질은, 정상 실온 또는 그 이하에서 발생하는 사용에 적합하다, 예를 들어, 높은 스트레스를 받는 엔지니어링 부품, 예컨대 트랜스미션 샤프트 및 기어 휠에 적합하며, 여기서 물질의 인성(toughness)을 위한 높은 요구사항이 있다, 그리고 이 물질은 칩핑과 관련한 극도의 요구사항이 있는 용도에 적합하다.

용어 커팅 툴 바디는, 커팅 작업에서 액티브 툴 부분이 마운트되어 있는 바디를 의미한다. 전형적 커팅 툴 바디는 밀링 및 드릴 바디이고, 이에, 고속 스틸, 시멘트된 카바이드, 큐빅 보론 니트라이드(CBN) 또는 세라믹의 액티브 커팅 요소가 제공된다. 상기 커팅 툴 바디에서의 이 물질은, 스틸이며, 종래 기술은 홀더 스틸로 명명하고 있다. 많은 타입의 커팅 툴 바디는 매우 복잡한 모양을 가지고, 종종 작은 쓰레드(threaded) 홀 및 길고, 작은 드릴된 홀이고, 그래서 이 물질은 우수한 절삭성을 가져야 한다. 커팅 작업은, 계속 증가하는 커팅 속도에서 발생되며, 이는, 커팅 툴 바디가 매우 뜨겁게 될 수 있음을 함축하고 있으며, 그래서, 이 물질이 증가된 온도에서 연화에 대한 저항성 및 우수한 핫 경도를 가지는 것이 중요하다. 밀링 바디와 같은 특정 타입의 커팅 툴 바디가 받게 되는, 높은 맥동성 로드를 견디기 위해, 이 물질은 우수한 기계적 특성을 가져야 한다, 예를 들어, 우수한 인성 및 피로 강도를 가져야 한다. 피로 강도를 개선하기 위해, 압축 스트레스는 커팅 툴 바디의 표면에 도입될 수 있고, 그래서 이 물질은 높은 온도에서 상기 적용된 압축 스트레스를 유지하는 우수한 능력을 가진다, 즉, 이 물질은 이완에 대응하는 우수한 저항성을 가져야 한다. 특정 커팅 툴 바디는 터프 강화되어 있으며, 한편, 커팅 요소가 적용되는 표면은 유도 경화되고, 그래서 이 물질은 경화 유도가 가능해야 한다. 특정 타입의 커팅 툴 바디, 예컨대 솔더된 시멘트된 카바이드 팁을 가진 특정 드릴 바디는, 경화 후에 PVD로 코팅되거나 니트라이딩을 받아서, 칩 플루트에서 그리고 드릴 바디 상에 칩 마모에 대항한 저항성을 증가시킨다. 이 물질은 그래서, 경도의 큰 감소 없이 PVD로 코팅되거나 표면 상에 니트라이딩을 받을 수 있다.

상기 언급된 특성 이외에, 이 스틸은 바람직하게 임의의 아래 특성을 가진다:

- 우수한 템퍼링 저항성;

- 우수한 연성;

- 경화과 탬퍼링 조건 에서의 또한 우수한 절삭성;

- 공기 경화 가능성을 가진 우수한 경화능;

- 우수한 마모 저항성, 칩 마모에 대항한 상기 모든, 그래서 연마 마모로 불림;

- 칩핑에 대항한 우수한 저항성;

- 열 처리 및 증가된 작업 온도에서의 사용에서 우수한 크기 안정성;

- 우수한 용접능;

- 니트라이딩 되어 경도를 증가시킬 수 있음; 및

- 스틸 제조자 및 홀더 툴 제조자 둘 모두에 뿐만 아니라 최종 사용자에, 우수한 생산 경제성.

오늘날, 낮고 중간 합금된 엔지니어링 스틸은 주로 커팅 툴 바디를 위한 물질로서 사용된다. 밀링 바디를 위한 더욱 높은 합금된 스틸은 WO 97/49838을 통해 알려져 있다. 커팅 툴을 위한 알려진 많은 홀더 스틸의 조성물은 아래 표에 도시되어 있다. 중량%로 표시된, 표에서 언급된 원소 이외에, 스틸은 단지 철뿐만 아니라 불순물 및 부 원소를 함유한다.

본 발명은 커팅 툴 바디를 위한 물질로서 사용되기에 극히 적합한 스틸을 제공하는 것이다. 이 스틸은 커팅 툴 제조자 및 커팅 툴 사용자에 의해 제기된 물질 특성을 위한 계속 증가하는 요구사항을 실행을 위한다. 예를 들어, 이 스틸은 개선된 절삭성, 마모 저항성 및 경화능을 가지는 것으로 증명되고 있다. 스틸의 매우 우수한 특성 프로필 덕분에, 핫 워크 툴, 플라스틱 몰딩 툴뿐만 아니라 높은 스트레스를 받는 엔지니어링 부품을 위해 이 스틸을 사용할 수 있다. 예비적 시험은 또한, 칩핑에 대항한 우수한 저항성이, 낮은 온도에서도 우수한 인성을 유지하는 스틸 덕분에 우선, 실온으로부터 -40 내지 -50℃의 낮은 온도에서 결정적인 용도에 적합함을 보여준다. 본 발명은 또한 스틸의 블랭크의 제조를 위한 방법뿐만 아니라 커팅 툴을 위한 커팅 툴 바디 또는 홀더의 제조자를 위한 방법에 관한 것이다.

이 스틸의 조성은 첨2차 청구범위에 표시되어 있다. 아래에서 별도의 원소 및 이의 서로의 상호 작용의 중요성은 설명되어 있다. 스틸의 화학 조성의 모든 백분율은 중량%이다.

탄소는 최소 함량의 0.20%, 바람직하게 적어도 0.25%, 바람직하게 적어도 0.28%으로 존재해야하며, 그래서, 이 스틸은 바람직한 경도 및 저항성을 얻을 것이다. 탄소는 또한 MC-카바이드를 형성함에 의해 우수한 마모 저항성에 기여한다, 여기서, M은 우선 바나듐이다. 스틸이 또한 다른 강한 카바이드 형성자, 예컨대 니오븀, 티타늄 및/또는 지르코늄을 함유하는 경우에, MC-카바이드는 또한 이 원소들을 함유할 수 있다. 또한, 몰리브덴 및 크롬은 카바이드를 형성하는 경향이 있지만, 이 조성물은 MC-카바이드보다 다른 카바이드의 존재를 피하거나 적어도 최소화하도록 최적화되어 있다. 높은 탄소 함량에서, 이 스틸은 너무 단단하고 취성을 가지게 될 것이다. 이 탄소 함량은 그래서 0.5%를 초과하지 말아야 한다. 바람직하게, 이 탄소 함량은 0.40%에 제한되고, 더욱더 바람직하게 이 탄소 함량은 0.32%에 제한된다. 명목상 이 스틸은 0.30% C를 함유한다.

실리콘은 용해된 형태로 스틸에 존재하고, 탄소 활동성을 증가시키는데 기여하고, 이 방식에서 스틸에 바람직한 경도를 제공한다. 실리콘은 그래서 0.10% 내지 최대 1.5%의 함량으로 존재해야 한다. 바람직하게, 이 스틸은 적어도 0.30%, 및 더욱더 바람직하게 적어도 0.40% Si을 함유할 것이다. 더 높은 함량을 가지게 되면, 더 낮은 온도를 향하는 이차 경화의 이동은 관찰된다. 우선권이 우수한 핫 워크 특성에 주어진다면, 이 스틸은 그래서 최대 1.0%, 더욱 바람직하게 최대 0.80%, 및 가장 바람직하게 최대 0.60% Si을 함유할 것이다. 명목상 이 스틸은 0.50% Si을 함유한다.

실리콘은, 실리콘 칼슘 옥사이드의 형태로 바운드 상태에서 스틸에 존재할 수 있다, 이 경우에, 이 스틸은 칼슘 및 산소와 합금된다, 그리고 실리콘 칼슘 알루미늄 옥사이드로서 훨씬 더 우수하고, 이 경우에, 스틸은 알루미늄과 또한 합금된다, 이는 긍정적 방식으로 물질의 절삭성을 개선시키는데 기여한다, 특히 높은 커팅 속도에서의 절삭성 개선에 기여한다. 이 절삭성은 또한, 상기 옥사이드가, 산화물을 캡슐화할 수 있고 더 낮은 커팅 속도에서 스틸의 커팅 작업 시 윤활 필름으로서 기능할 수 있는 망간과 함께 망간 황화물을 형성하는 황에 의해 변경된다면 추가로 개선될 수 있다.

망간은 스틸의 경화능을 개선시키는데 기여하고 황과 함께 망간은 황화 망간을 형성함에 의해 절삭성을 개선시키는데 기여한다. 그래서 망간은 최소 함량 0.20%, 바람직하게 적어도 0.60%, 및 더욱 바람직하게 적어도 1.0%로 존재해야 한다. 더 높은 황 함량에서, 망간은 스틸에 레드 취성을 막는다. 이 스틸은 최대 2.0%, 바람직하게 최대 1.5%, 및 더욱더 바람직하게 최대 1.3% Mn을 함유해야 한다. 최적 망간 함량은 1.2%이다.

황은 스틸의 절삭성을 개선시키는데 기여하고, 그래서 스틸에 적당한 절삭성을 제공하기 위해 최소 함량 0.01%, 더욱 바람직하게 적어도 0.015%으로 존재해야 한다. 더 높은 황 함량에서, 레드 취소의 위험이 있다, 이는 상응하는 높은 망간 함량에 의해 완전히 보상될 수 없다.

더구나, 더 높은 함량에서, 황은 스틸의 피로 특성에서의 부정적 효과를 가진다. 그래서 이 스틸은 최대 0.2%, 바람직하게 최대 0.15%, 및 더욱더 바람직하게 최대 0.1% S를 함유해야 한다. 적합한 황 함량은 0.025 내지 0.035% S 범위이다. 명목상의 황 함량은 0.030%이다.

우수한 절삭성을 요구하지 않는 용도에서, 예를 들어, 핫 워크 스틸이 높은 스트레스에 노출되는 용도에서, 황 함량이 가능한 낮게 유지되는 것이 바람직하다. 이 경우에, 황의 의도된 추가는 없으며, 이는 황은 상기 미량을 초과하는 함량에서 존재해서는 안 됨을 함축한다. 추가로, 스틸이 매우 큰 크기로 제조된다면, Electro Slag Remelting(ESR)은 수행되어 추가로 불순물, 예를 들어, 황을 제거할 수 있다.

크롬은 스틸 우수한 경화능을 제공하기 위해 1.5 내지 4.0%의 양으로 스틸에 존재해야 한다. 추가로, 크롬은 카본과 함께 카바이드를 형성할 수 있으며, 이는 마모 저항성을 개선시킨다. 우선 M₇C₃-타입의 카바이드는, 스틸의 높은 온도 템퍼링에서 부수 석출된 서브-마이크로스코픽 입자로서 실제로 석출되며 우수한 템퍼링 저항성을 얻는 스틸에 기여한다. 바람직하게, 이 스틸은 적어도 1.90% 및 더욱더 바람직하게 적어도 2.20% Cr을 함유한다. 크롬의 더 높은 함량에서, 이 템퍼 저항성 및 스틸의 절삭성은 손상되며, 이는 단점이다, 특히 스틸이 커팅 툴 바디 및 다른 핫 워크 용도를 위해 사용되는 경우에 단점이다. 이러한 이유에서, 크롬 함량이 3.0%, 및 더욱 바람직하게 2.5%로 제한되는 것이 바람직하다. 명목상 크롬 함량은 2.30% Cr이다.

니켈은 스틸에 용해된 형태로 존재하고 스틸의 절삭성을 개선시키며 스틸에 우수한 경화능, 인성 및 핫 경도를 제공한다. 커팅 툴 바디를 위한 필요한 경화능에 도달하기 위해서, 이 스틸은 적어도 1.5% Ni을 함유해야 한다. 경화능에 대한 더 높은 요구사항이 있는 경우에, 니켈 함량은 증가될 수 있다. 특정 개선은 2.0% Ni에서 도달되며, 니켈 함량이 3.0%으로 증가된다면, 매우 우수한 경화능이 얻어지고, 이는, 공기 내 냉각에 의해 상대적으로 큰 크기가 경화될 수 있는 것이 가능하다, 이는 이로운 점이다. 4.0%의 니켈 함량에서, 시험은, 이 스틸이 극한의 우수한 경화능을 얻음을 증명했으며, 이는 실제로, φ 1000mm 이하의 크기의 워크 피스의 매우 느린 쿨링에도 불구하고 펄라이트 또는 베이나이트를 위한 임의의 위험 없이 완전히 말텐자이트계 매트릭스를 얻는 것을 함축한다. 니켈은 또한 오스테나이트 안정화 원소이고, 경화된 그리고 탬퍼된 조건에서 보유된 오스테나이트의 양을 피하거나 적어도 최소화하며, 이 니켈 함량은 최대 5.0%, 바람직하게 최대 4.5%으로 제한된다. 비용 때문에, 스틸의 니켈 함량은 목적된 특성을 손상시킴 없이, 가능한 제한되어야 한다. 바람직한 범위는 3.80-4.10% Ni이다. 명목상 니켈 함량은 4.00%이다.

몰리브덴은 최근에 매우 비싼 합금 금속으로 되었고, 시장에서 많은 스틸은 이 때문에 제조시 훨씬 더 비싸지게 되었다. 비용 때문에, 많은 사람은 최근에 몰디브덴의 사용을 제한하려고 시도하였지만, 스틸의 경화능에서의 이의 매우 바람직한 효과 및 템퍼링 저항성에서의 이의 영향력 그리고 이에 따른 핫 경도는 이의 제한을 현재까지 차단했다. 매우 놀랍게, 본 발명의 스틸은, 몰디브덴의 상대적으로 낮은 함량에도 흥미로운 용도를 위해 바람직한 특성 프로필을 얻음을 증명했다. 최소 몰리브덴 함량은 0.5% 만큼 낮을 수 있지만, 바람직하게 스틸은 적어도 0.7% Mo를 함유한다.

몰리브덴은 카바이드 형성 원소이다. 특이적 범위 내 스틸의 조성의 변화에 의존하여, 2 부피% 이하의 몰리브덴 풍부한 1차 카바이드의 타입 M₆C는 스틸의 매트릭스에서 석출될 수 있다. 이 카바이드는 예를 들어 MC-카바이드보다 경화와 함께 용해되기 다소 어렵고, 스틸의 특성 프로필에서의 동일한 바람직한 효과를 가지지 않으며, 바람직한 구체예에서, 이 M₆C-카바이드의 발생을 최소화하는 것이 바람직하다. 절삭성에서의 요구사항으로부터 벗어남 없이, 이 스틸은 함량 2.0% Mo이 허용될 수 있다. 이 함량에서, 매우 우수한 마모 저항성 및 핫 경도는 얻어진다. 비용 때문에, 그러나, 이 몰리브덴 함량은, 1.0%를 초과하지 말아야 하고, 바람직한 범위는 0.75 내지 0.85% Mo이다. 명목상, 이 스틸은 0.80% Mo을 함유한다. 원칙으로, 몰리브덴은 적어도 특정 정도로, 두 배의 텅스텐으로 대체될 수 있다. 그러나 텅스텐은 매우 비싼 합금 금속이고 이는 또한 스크랩 금속의 핸들링을 어렵게 한다.

코발트는 텅스텐과 동일한 이유로 최대 1.0%, 바람직하게 최대 0.20% 이하의 함량으로 용납될 수 있는 것을 제외하고 스틸에 존재하지 말아야 한다. 코발트는 말텐자이트의 경도를 증가시키는 것에 기여하고, 증가된 핫 경도를 제공하고, 이러한 이유를 위해, 경화되고 템퍼된 조건에서 절삭성은 손상될 수 있다. 가능하게, 코발트의 경도 증가 효과는, 이점일 수 있는 경화에서의 오스테나이트화 온도를 줄이기 위해 사용될 수 있다.

바나듐은 템퍼링 저항성 및 스틸의 마모 저항성을 위해 바람직하다, 왜냐하면 이는 카본과 함께, 스틸의 매트릭스 내 상대적으로 둥근, 균일하게 분배된 1차 석출된 MC-카바이드의 약 3.5 부피%, 바람직하게 최대 2 부피% 이하를 형성하기 때문이다. 바나듐은 그래서, 최소 함량 0.20%, 바람직하게 적어도 0.60%, 및 더욱 바람직하게 적어도 0.70%로 존재해야 한다. 경화와 관련하여, 상기 카바이드의 용해는 발생되고, 선택된 오스테나이트화 온도에 의존하여, 실제로 모든 1차 석출된 MC-카바이드는 용해될 수 있고, 이는 스틸의 바람직한 구체예에서 목적하는 것이다. 후속 템퍼링에서, 매우 작은 바나듐-풍부한 이른바 2차 카바이드의 MC-타입은 대신에 석출된다. 바람직한 구체예에서, 이 스틸은 따라서, 템퍼된 말텐자이트를 포함하는 매트릭스를 가지는 특징이 있다, 이는 실제로 1차 카바이드의 MC-타입이 없지만, 매우 작은, 균일하게 분배된 부되게 석출된 MC-카바이드의 특정 발생은 있다. 본 발명의 범위 내에서, 그러나, 이 스틸은, 특정 함량의 주되게 석출된 MC-카바이드가 경화된 그리고 템퍼된 조건에서 허용될 수 있다. 스틸의 절삭성을 손상시키지 않기 위해, 바나듐 함량은 1.50%를 초과하지 않을 것이고, 더욱 바람직하게 1.00% 및 가장 바람직하게 0.90%를 초과하지 않을 것이다. 명목상 이 스틸이 0.80% V을 함유한다.

니오븀은 용해되기 어려운 1차 카바이드를 형성하고, 최대 0.5%의 함량으로 존재해야 한다. 바람직하게, 니오븀은 불순물 함량, 예를 들어, 최대 0.030% 초과의 양으로 존재하지 않을 것이다. 또한, 티타늄, 지르코늄, 알루미늄, 및 다른 강한 카바이드 형성자는 바람직하지 않은 불순물에 기여하고 그래서 불순물 수준을 초과하는 함량으로 존재하지 않아야 한다.

우수한 절삭성이 바람직한 그리고 특히 높은 커팅 속도에서 우수한 절삭성이 바람직할 수 있는 분야에서, 스틸이 또한, 실리콘과 함께 실리콘 칼슘 옥사이드를 형성하기 위해, 효과적인 양의 산소 및 칼슘을 함유한다면 이롭다. 이 스틸은 그래서 10 내지 100 ppm O, 바람직하게 30 내지 50 ppm O, 및 5 내지 75 ppm Ca, 바람직하게 5 내지 50 ppm Ca를 함유해야 한다. 바람직하게, 또한, 0.003 내지 0.020% 알루미늄으로 합금되어서, 실리콘 칼슘 알루미늄 옥사이드가 형성되고, 이는, 순수한 실리콘 칼슘 옥사이드보다 훨씬 더 큰 정도로 절삭성을 개선시킨다. 이 실리콘 칼슘 알루미늄 옥사이드는 황에 의해 이롭게 변경될 수 있으며, 이는 황화 망간의 형태에서, 또한 더 낮은 커팅 속도에서 절삭성을 개선하는데 기여한다.

희토류 금속, 예컨대 세륨, 란탄 및 다른 것들은, 가능하게 스틸에 첨가될 수 있으며, 이에 의해 물질 등방성 특성, 최적 절삭성, 우수한 기계적 특성 및 우수한 핫 작업성 및 용접성을 제공할 수 있다. 희토류 금속의 총 함량은 최대 0.4%, 바람직하게 최대 0.2%일 수 있다.

구리는, 스틸의 경도를 증가시키는데 기여할 수 있는 원소이다. 그러나 작은 함으로도, 구리는 스틸의 핫 연성에 부정적 영향을 미친다. 추가로, 첨가되자마자 스틸로부터 구리를 추출하는 것으로 가능하지 않다. 이는 크게 스틸을 회복하는 가능성을 줄인다. 이는, 구리 함량이 구리에 허용되지 않는 스틸 타입에서 증가되는 것을 피하도록, 스크랩 금속 핸들링이 구리를 함유하는 스크랩 금속을 소팅 아웃하는데 적합해야 함을 요구한다. 이러한 이유에서, 구리는 바람직하게, 스크랩 금속 원료로부터 피할 수 없는 금속물로서만, 스틸에 존재해야 한다.

본 발명의 범위에서, 본 발명에 따라 스틸을 위한 가능한 조성물은, 이의 조성물이 스틸에 우수한 절삭성을 제공하기 위해 적합한 것으로서, 다음과 같을 수 있다: 0.30 C, 0.50 Si, 1.20 Mn, 최대 0.025 P, 0.030 S, 2.3 Cr, 4.0 Ni, 0.8 Mo, 최대 0.20 W, 최대 0.20 Co, 0.8 V, 최대 0.005 Ti, 최대 0.030 Nb, 최대 0.25 Cu, 0.010 Al, 5-50 ppm Ca, 30-50 ppm O, 나머지 철.

본 발명은, 첨2차 도면을 참조하여 상세히 기재될 것이다.
도 1은 스틸의 미세조직을 보여준다.
도 2는 템퍼링 온도에 관한 경도를 보여주는 그래프이다.
도 3은 템퍼링 온도에 관한 경도를 보여주는 또 다른 그래프이다.
도 4는 여러 온도에서의 충격 강도 시험으로부터의 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 여러 온도에서의 피로 수명을 보여주는 도면이다.
도 6a, b는 핫 경도를 보여주는 그래프이다.
도 7은 이에 도입된 잔류 압축 스트레스를 유지하는 스틸의 능력을 보여주는 그래프이다.
도 8a 내지 c는 드릴링 시험으로부터의 결과를 보여준다.
도 9a 내지 c는 드릴링 시험으로부터의 결과를 보여준다.
도 10a 내지 c는 드릴링 시험으로부터의 결과를 보여준다.
도 11a 내지 c는 엔드 밀링 시험으로부터의 결과를 보여준다.
도 12a 내지 c는 엔드 밀링 시험으로부터의 결과를 보여준다.
도 13a 내지 c는 엔드 밀링 시험으로부터의 결과를 보여준다.
도 14a 내지 c는 스레드 시험으로부터의 결과를 보여준다.
도 15는 엔드 밀링으로부터의 결과를 보여준다.
도 16는 피로 강도에서의 온도의 영향의 비교를 보여준다.
도 17은 적용된 압축 스트레스 상의 온도의 영향의 비교를 보여준다.
도 18은 Continuous Cooling Transformation Diagram이다.
도 19는 템퍼 저항을 보여주는 도면이다.
도 20은 템퍼 저항을 보여주는 도면이다.
도 21a, b는 시험 표본의 위치를 보여준다.

수행된 시험

초기에, 다수의 밀링 커터 바디는 여러 제조자로부터 제공되었고, 스틸의 조성은 분석되었다. 추가로, 밀링 커터 바디가 이전에 표면 처리되었는지 테스트되었다, 예를 들어, 이들이 표면 코팅 또는 샷 핀(shot peen)되었는지 뿐만 아니라 이들이 경화 및 템퍼링 되었는지 테스트 되었다. 이 시험은, 모든 밀링 커터 바디가 이전에 알려진 조성물을 가졌는지 보여주었다. 이 밀링 커터 바디는 밀링 커터 바디를 위해 통상적인 방식으로 제조되었고, 이 이유로, 밀링 커터 바디가 임의의 예측되지 않은 특성을 가지지 않고, 따라서 최근에 제기된 특성에서의 증가되는 요구사항을 실행하지 않음은 결론된다.

우수한 절삭성 및 증가된 작업 온도에서의 강한 특성의 새롭고 더 높은 특성 요구사항에 해당하는 스틸을 개발하기 위해, 많은 테스트 합금을 생산하는 것을 결정하였다. 시험을 위한 물질은, 실험실 스케일 및 풀 스케일로 만들어졌고, 이의 조성은 표 2에 기재되어 있다. 기재된 조성물 함량은, 생산된 잉곳의 여러 위치에서의 평균 측정치이다. 표 2에서, 또한 많은 참조 물질의 조성물은 도시되어 있으며, 이는 번호 1, 3, 및 5이고, 이는 상업적으로 입수 가능하다. 참조 물질을 위해 제시된 함량은 명목적 함량이다. 알루미늄, 질소, 칼슘, 및 산소의 함량은 등록되어 있지 않다. 모든 물질에 대해서, 표에 제시된 불순물 또는 부수 원소와 함께 정상 양으로 발생될 수 있는 불순물 이외에 나머지는 철로 된다.

초기에, 실험실 크기의 6개의 용융물을 만들었다, 이는 50 kg의 실험실 잉곳으로 주조되었다(Q9277 - Q9287), 여기서 용융물 Q9280 - Q9287는 본 발명의 예이다. 생성된 Q-잉곳은 크기 60 x 40 mm의 테스트 표본으로 단조되었고, 이는 그 다음에 850℃의 온도에서, 10시간 소프트-어닐링되었고 그 다음에 10℃/h 화로에서 650℃로 냉각되고, 이 후에 실온으로 공기에서 자유롭게 냉각된다. 이후에, 이들은 바람직한 경도로 경화되었다.

Q9287로부터 출발하여, 생산 스케일로 6톤의 용융물을 제조하였다(스틸 번호 6), 이의 조성은 표 2에 도시되어 있다. 제조 공정은 더욱 상세히 기재되어 있지만, 간단히 이 생성물은 아래와 같이 기재될 수 있다: 통상적 하부 캐스팅에 의해 6톤의 용융물로부터 잉곳을 제조하였다. 이 잉곳은 φ 28 mm, φ 45 mm 및 120x120 mm의 크기의 바로 핫 롤링되었다. 대부분의 바를 소프트-어닐링하였고 그 다음에 테스트 표본 및 밀링 커터 바디를 제조하였다, 이는 경화되고 템퍼링되었다. 달리 언급하지 않는다면, 높은 온도 템퍼링은 지칭된다.

6톤의 용융물로부터의 바의 일부는 소프트-어닐링되지 않았다. 이 바들은 임의의 통상적 경화 작업을 받지 않았다, 왜냐하면, 핫 롤링 작업 후 냉각이 물질에 경화된 구조를 제공하기 때문이다. 이 물질은 수행된 테스트의 하기 기재에서 스틸 번호 6a이다. "직접 경화된" 바로부터 테스트 바를 생성하였다, 이 테스트 바를 바람직한 경도로 템퍼링하였다.

테스트 표본은 참조 물질로부터 제조하였다, 이 테스트 바는 제조자의 지시에 따라 바람직한 경도로 경화되고 템퍼링 되었다. 추가로, 많은 밀링 커터 바디를 어플리케이션 테스트를 위해 만들었다.

본 발명은, 수행된 테스트를 참조하여, 설명될 것이다.

미세조직

경화 및 템퍼된 조건에서의 본 발명의 스틸의 바람직한 구체예의 미세조직(스틸 번호 6)는 도 1의 사진에 도시되어 있다. 이 스틸은 30분 중 1020℃의 오스테나이트화 온도에서 경화되고 2시간 동안 두 번 템퍼링되었다, 중간물은 600℃의 온도에서 냉각되고(600℃/2x2h) 45HRC의 경도를 얻었다. 바람직한 구체예에서, 이 스틸은, (1) 지속된 오스테나이트, 펄라이트 또는 베이나이트 없이 템퍼된 말텐자이트로 이뤄진 매트릭스를 가진다. 스틸이 지속된 오스테나이트의 존재가 없기 때문에, 이 스틸은 2부피% 이하의 지속된 오스테나이트를 함유할 수 있는 것으로 이해될 것이며, 왜냐하면 2부피% 미만의 함량은 설정하기 어렵기 때문이다. 매트릭스는, 약 2부피%의 카바이드 이하의 상대적으로 균등한 분배된 함량을 가지며, 이 약 1부피%의 카바이드는 주로 석출된 MC- 및 M₆C-카바이드이다(2). 약 1 부피%의 카바이드는 둥근 또는 실제로 둥근 형태이고, 최대 5μm, 바람직하게 최대 2μm 및 더욱더 바람직하게 최대 1μm의 이의 가장 긴 신장의 크기를 가진다. 상기 실질적으로 둥근 카바이드는 대부분 MC-카바이드이며, 여기서, M은 바나듐 및 일부 몰리브덴이다. M₆C-카바이드의 특정 발생은 또한 알려질 수 있다, 여기서 M은 실제로 몰리브덴이다. 1차 카바이드 이외에, 스틸은 또한 약 1 부피% 2차 석출된 MC, M₂C, 및/또는 M₃C 카바이드를 함유한다(3). 상기 2차 카바이드의 1차 부분은 둥근 또는 실제로 둥근 형태를 가지고, 최대 20nm의 이의 가장 긴 신장의 크기를 가진다. 또한, 다소 더욱 신장된 카바이드는 알려질 수 있으며, 이는 최대 100nm의 이의 가장 긴 신장의 크기를 가진다. 상기 카바이드는 크롬, 바나듐, 몰리브덴뿐만 아니라 철을 함유한다. 이 스틸은 또한, 입계 카바이드의 발생이 없음이 특징이다. 입계 카바이드의 부족은, 개선된 절삭성 및 인성에 기여한다.

이 물질에서의 보존된 오스테나이트의 양을 제거하거나 적어도 최소화하는 것이 바람직하다. 도 1로부터 볼 수 있는 바와 같이, 이 스틸이 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 조성물을 제공받는 경우에, 높은 온도 템퍼링 후, 보존된 오스테나이트의 존재를 제거할 수 있다. 반면에, 스틸이 낮은 온도 템퍼링 된다면, 전형적으로 약 3%의 보존된 오스테나이트는 특정적으로 존재할 수 있다. 추가로, 경화 직후에, 보존된 오스테나이트의 함량은, 다소 더 높아 약 4 내지 6%이다. 당업자가 깨달을 수 있는 바와 같이, 보존된 오스테나이트의 함량은 또한, 스틸 탄소, 망간 및 니켈을 위한 오스테나이트 안정화 원소와 스틸 실리콘, 크롬 및 몰리브덴을 위한 페라이트 안정화 원소 사이의 균형에 의존하여 다양할 수 있다. 상기 원소는, 균형되어야 하며, 그래서, 경화되고 템퍼된 조건에서의 오스테나이트 함량은 최대 10%, 및 바람직하게 최대 5%이며, 그래서, 이 스틸은, 다른 것들 중에서 적당한 크기 안정성을 위한 요구사항을 달성할 것이다.

여러 크기의 미세조직을 시험하기 위해, 팽창계 테스팅을 수행하였다, 즉, 800℃ 내지 500℃의 여러 냉각 속도에서의 오스테나이트화된 시험 표본의 냉각. 이 스틸은, 30분 동안 950℃에서 오스테나이트 되었다. 팽창계 테스팅은, 본 발명의 스틸이, φ1m 이하의 크기를 위해 도 1을 참조하여 기재된 것에 따라 미세조직을 얻을 수 있을 보여주었다. 연속 냉각 변태[Continuous Cooling Transformation(CCT)] 도면은 이를 지지하여 제시되어 있으며, 도 18이 참조된다. 이 도면에서, 상이한 냉각 곡선이 도시되어 있다. 이 곡선을 위한 데이터는 아래와 같다:

템퍼링 반응

생성된 테스트 합금의 일부의 템퍼링 반응을 시험하였고, 이 결과를 도 2 내지 4에 도시되어 있다. 도 2는, 960℃의 오스테나이트 온도, 30분으로부터의 경화 및 여러 템퍼링 온도에서의 템퍼링 2 x 2 h 후, 생성된 실험실 잉곳, Q9277 내지 Q9287의 경도를 보여주는 그래프이다. 이 도면은, 본 발명의 물질 Q9280 내지 Q9287은 약 550℃의 온도에서 2차 경화를 가지며, 한편 참조 물질 Q9277은 더소 더 높은 경도를 얻는다, 한편, 2차 경화는 다소 더 낮은 온도, 약 500℃에서 발생된다. 핫 조건에서 사용되는 경우에, 카바이드의 성장은, 더 낮은 온도에서 발생되는 2차 경화를 가지는 물질보다 더 높은 온도에서 발생되는 2차 경화를 가지는 물질에 대해 더 느리다. Q9279와 함께 본 발명의 물질 Q9280 내지 Q9287은 또한 550℃ 초과의 온도에서의 상대적으로 평평한 템퍼링 곡선을 가지고, 따라서, 다른 물질보다 우수한 템퍼링 반응을 가진다.

여러 오스테나이트 온도에서 스틸 번호 6 및 스틸 넘버 6을 위한 템퍼링 반응을 시험하였고, 템퍼링 후 스틸의 경도는 도 3에 도시되어 있다. 다른 2차 경화는 약 500 내지 550℃의 템퍼링 온도에서 측정된다. 도면은, 스틸 번호 6a가 가장 높은 경도를 얻었고, 한편, 통상적 방식으로 경화되었던, 스틸 번호 6은 다소 더 낮은 경도를 얻었음을 보여준다. 스틸 번호 6은 약 550℃의 온도에서 2차 경화를 얻었고, 한편 스틸 번호 6a는 약 500℃의 온도에서 2차 경화를 얻었음은 알 수 있을 것이다. 스틸 번호 6a은 약 550℃ 내지 650℃의 온도에서 스틸 번호 6과 동일한 템퍼링 반응을 얻었음을 또한 알 수 있다.

템퍼링 저항성

경도에 대한, 높은 온도에서의 시간의 효과의 비교는, 도 19 및 20에서 도시되어 있다. 본 발명의 스틸 및 참조 스틸은, 550℃ 및 650℃ 각각에서의 템퍼링 후 비교된다. 도 19에서, 본 발명의 스틸이, 650℃에서의 참조 스틸보다 훨씬 더 우수한 템퍼링 저항성을 가지는 것을 볼 수 있다. 동일한 결과는, 도 20에 도시되어 있으며, 여기서, 여러 온도에서의 50h의 홀딩 시간 후 경도의 효과가 도시되어 있다. 본 발명의 스틸이, 참조 스틸보다 증가하는 온도 및 더 긴 시간에서 우수한 경도를 유지함을 볼 수 있다. 본 발명의 스틸은, 매우 우수한, 500℃ 및 650℃ 각각에서의 50시간 동안의 열 처리 후, 15HRC-유닛 미만의 경도에서의 감소를 제공하는 템퍼링 저항성을 가진다. 50h는 커팅 툴 바디를 위한 정상 서비스 수명에 해당한다.

충격 강도

여러 온도 및 여러 경도에서 스틸 번호 6의 충격 강도를 시험하였고 샤르피(Charpy) V-시험(test process: ASTM E399/DIN EN 10045)에 의해 스틸 번호 1과 비교하였다. 테스트 표본은 여러 크기의 바로부터 취해졌으며, 이는 이 물질의 스루 워킹(through working)의 여러 정도를 제공하였다. 일반적인 규칙으로서, 더 높은 정도의 스루 워킹은, 더 높은 충격 강도를 제공한다. 이 결과는 표 3에 도시되어 있고, 거기에 또한 경화 및 템퍼링 후의 스틸의 경도가 도시되어 있다, 테스트 표본이 취해진 바의 크기, 바에서의 테스트 표본의 위치, 테스트 표본이 테스트된 온도 및 열 처리 조건이 있다. 스틸 번호 6의 충격 강도는, 비-소프트-어닐링된 물질을 위해, 상기 기재된 것에 따른, 핫 롤링 조건에서의 템퍼링 후 그리고 핫 롤링된 조건에서 또한 시험되었다.

이 테스트는 스틸 번호 6이 참조 물질 번호 1보다 우수한 충격 강도를 가짐을 보여주었다. 추가로, 인성이 낮은 온도 템퍼링 후, 즉 최대 450 내지 475℃ 온도에서의 템버링 후, 이 스틸에 대해 최고임이 알려졌으며, 동시에 이 스틸의 경도는 높은 온도 템퍼링 후보다 다소 더 높다. 그러나 동일한 우수한 마모 저항성이 낮은 온도 템퍼링에서 도달되지 않는다. 추가로, 본 발명의 스틸이, -40℃ 아래의 온도가 적어도 아닌, 실온 미만의 온도에서 연성-취성 전이 온도를 가지지 않음을 보여주었다. 이는 스틸이 또한, 낮은 온도에서 우수한 인성에 대한 요구사항이 있는 경우에 적합할 수 있음을 보여준다.

테스트 표본의 상이한 위치의 정보를 위해 도 21 a, b가 참조됨.

등온 피로 강도

2시간의 홀딩 타임에서 여러 온도에서의 스틸 번호 6의 피로 강도는 참조 번호 1 및 3과 비교되었으며, 이는 도 5에 도시되어 있다. 이 물질은 경화 및 템퍼링 조건에서 시험 되었다. 모든 물질을 45HRC의 경도로 경화 및 템퍼 하였다. 그 후, 테스트 표본의 일부를 샷 핀(shot peen)하였다. 샷 핀은, 물질의 표면에 압축 스트레스를 도입시키는 방법이다. 샷 핀 데이터는:

스틸 볼: φ 0.35mm,

경도: 700 HV,

압력: 4 bars

각: 90°

시간: 36 초

거리: 75 ± 5mm

회전: 37 rpm

이 결과는, 스틸 번호 6가 두 개의 참조 물질보다 우수한 피로 강도를 가짐을 보여준다. 스틸 번호 6은, 특정 커팅 툴 바디가 극한의 상황에 도달될 수 있는 작업 온도인 450℃에서 샷 핀 조건에서 우수한 피로 저항성을 가졌다.

고온 경도

스틸 번호 6의 핫 경도를, 참조 물질과 비교하였다. 이 스틸은 430HV의 경도로 경화되고 템퍼링되었다. 예외는 스틸 Q9287이었으며, 이는 460 HV의 경도를 가졌다. 초기에, 실험실 규모에서 제조된 테스트 합금은 참조 스틸 번호 1 및 3과 비교되었다. 그 결과는 도 6a에 도시되어 있다. 테스트 합금 Q9280 내지 Q9287은 최선의 핫 경도를 가졌고, 이는, 경도의 감소가 상대적으로 느리고, 경도의 더 큰 감소가 참조 물질보다 더 높은 온도에서 발생됨을 보여준다.

또한, 생산 규모에서 제조되었던, 스틸 번호 6은 참조 물질과 비교되었으며, 이는 도 6b에 도시되어 있다. 여기서, 본 발명의 스틸이 매우 우수한 핫 경도를 가짐은 훨씬 더욱 명백하다.

스트레스 경감 저항성

피로 강도를 개선하기 위해, 압축 스트레스는 물질이 표면에 도입될 수 있다. 여기서, 용어 표면은, 표면 내 물질을 지칭하고 바로 표면 아래의 잔여 스트레스가 없는 일정 깊이를 지칭한다. 이 깊이는 표면 처리 방법에 의존한다. 높은 온도에서의 사용시, 도입된 압축 스트레스를 유지하는 우수한 능력을 이 물질이 가지는 것이 중요하다. 가열 후 도입된 압축 스트레스를 유지하는 본 발명의 스틸의 능력(이완에 대항한 저항성)을 시험하였고, 참조 물질과 비교하였다, 이는 도 7에 도시되어 있다. 이 물질에서의 압축 스트레스는, 상기 기재된 바와 같이, 샷 핀에 의해 도입되었다. 도 7은, 본 발명의 스틸(Q9287, 스틸 번호 6)이 적용된 압축 스트레스를 유지하는 매우 우수한 능력을 가짐을 보여준다. 이 스틸은 온도 범위 300 내지 450℃에서 특히 우수하며, 여기서, 이완에 대한 저항성은 참조 스틸에 대한 것 보다 훨씬 더 높다. 350℃에서, 본 발명의 스틸에서의 잔여 스트레스는 약 80%이고, 400℃에서, 약 70%이며, 450℃에서 약 60%이다. 이는, 참조 물질 둘 모두보다 우수하며, 여기서 이 온도의 비교치는 스틸 Q9277에 대해 약 65%, 55% 및 52%이고, 스틸 3에 대해 약 55%, 40% 및 20%이다. 또한, 잔여 스트레스는 비교적 균일하게 감소 되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 스틸이, 참조 스틸에 비해, 온도 650℃ 내지 700℃에서 이의 스트레스를 유지함을 볼 수 있다. 예를 들어, 스틸 3은 540℃ 초과에서 잔여 스트레스를 가지지 않고, 스틸 Q9277은 670℃ 위에서 잔여 스트레스를 가지지 않는다.

추가로, 얼마나 깊게 적용된 압축 스트레스가 스틸 번호 6의 표면 및 참조 물질의 표면에 관통될 수 있는지 뿐만 아니라, 어떤 효과로 온도가 스틸의 능력에서 이 압축 스트레스를 유지하도록 하는지를 시험하였다. 이 결과는 도 17에 도시되어 있다. 이 비교는 이 표면에서 가장 높은 압축 스트레스가 스틸 번호 6으로 도달될 수 있고, 압축 스트레스가 이 스틸의 표면으로 가장 깊게 관통함을 보여준다. 스틸 번호 6은 이완에 대응한 최선의 저항성을 또한 보여준다. 650℃에서 열 처리 후, 스틸 6에서 최대 압축 스트레스는 스틸 1을 위한 약 -70MPa와 비교되어, 약 -400MPa이다. 스틸 3은 높은 온도에서 압축 스트레스를 유지하는 능력을 적어도 가진다. 550℃의 열 처리 후, 스틸 3에서 최대 잔류 압축 스트레스는 약 -100 MPa이다. 이 도면으로부터, 650℃에서 2 시간 동안 열 처리 후, 적어도 40%의 도입된 압축 스트레스는 표면에 남아 있음을 볼 수 있다(50μm의 깊이로 측정됨).

강도

인장 강도를 통해, 경화된 그리고 템퍼된 조건에서 스틸의 항복점 및 극한 응력을 시험하였고, 참조 물질과 비교하였다. 그 결과는 표 4에 도시되어 있고, 이 표는 본 발명의 스틸이 최선의 연성을 가짐을 보여주며, 이는, 최대가 되는 항복점과 극한 응력 사이의 차이에 의해 이해된다.

본 발명의 스틸은 필적하는 경도에서 다소 더 낮은 항복점을 보여주며, 이는, 본 발명의 스틸이, 인장 로드에서 참조 물질보다 더욱 쉽게 가소화됨을 함축한다. 그래서 스틸의 압축 저항성을 시험하였다, 이는 정확하게 이 출원을 위한 인장 시험에서 항복점보다 스틸의 강도의 더 우수한 측정이다. 비교 시험을 본 발명의 스틸이 참조 물질보다 우수한 압축 저항성(Rp 0.2)을 가짐을 보여주었고, 이는 표 4에 있다.

	인장 테스트					압축 테스트
스틸	경도(HRC)	Rp 0.2 (MPa)	Rm (MPa)	신장 A5 (%)	수축 Z (%)	Rp 0.2 (MPa)
스틸 1	45	1280	1420	12	55	1332
스틸 3	43.5	1311	1450	9	46
스틸 3	45	-	-	-	-	1335
스틸 6	43.7	1180	1416	12	52
스틸 6	45	-	-	-	-	1378

마모 저항성

경화 및 템퍼링 조건에서 스틸의 마모 저항성을 건조 조건, 120초 마찰성 매체로서 SiO₂로, 디스크 테스트 상의 핀으로 시험하였고, 그 결과를 표 5에 도시하였다. 테스트 합금 Q9277 내지 Q9280 중, 본 발명의 스틸 Q9280은, 제 2 최선의 마모 저항성을 보여준다. 스틸 번호 6을 위해, 완전한 크기로 제조된다면, 스틸 번호 1을 위한 것보다 다소 열등한 마찰 손실을 측정하였다, 이는, 스틸 번호 6이 더 낮은 경도를 가진다는 사실에 의해 부분적으로 설명될 수 있다. 추가로, 44 HRC의 경도를 가진 스틸 번호 6가 45HRC의 경도를 가진 Q9280보다 우수한 마모 저항성을 보여줌은 인식된다.

스틸	경도	마찰 손실
Q927	45	235
Q927	45	260
Q927	45	185
Q928	45	200
스틸	45	180
스틸	45	295
스틸	44	220

절삭성

아래 기재된, 커팅 툴의 가장자리에 어떤 마모를 테스트된 스틸이 영향을 끼치는지 여러 처리 방법으로 측정함에 의해, 절삭성에 대한 압축 테스트를 수행하였다. 터닝 테스트를 제외한 모든 테스트를 경화 및 템퍼된 조건에서, 여러 경도로 수행하였다. 초기에, 테스트 합금 Q9277 내지 Q9287으로 절삭성을 시험하였고, 그 후에, 스틸 번호 6의 절삭성을 시험하였고, 참조 물질 번호 1 및 6과 비교하였다.

스틸(Q9277 내지 Q9287)의 절삭성을, 두 개의 커팅 속도에서 실패 시까지, 드릴된 홀의 수를 측정함에 의해 시험하였다. 표 6은, 트위스트 드릴링에서 스틸(Q9280 및 Q9287)뿐만 아니라 스틸 번호 3 및 6가 매우 우수한 절삭성을 보여줌을 보여준다. 실제로 더 높은 경도를 가진 스틸 Q9286은 참조 물질 Q9277의 수준의 절삭성을 가진다.

트위스트 드릴링, 고속 스틸 Wedevag Φ 2mm의 드릴, 마모 표준: 불능, 17m/min에서 >350 드릴된 홀, 20m/min에서 >500 드릴된 홀
	경도 (HRC)	드릴된 홀의 수	커팅 속도 (m/min)	피딩 mm/회전
Q9277	44	108	17	0.05
Q9278	45	>350	17	0.05
Q9279	44	228	17	0.05
Q9280	45	>350	17	0.05
Q9286	47	81	17	0.05
Q9287	45	>350	17	0.05
Q9278	45	695	20	0.05
Q9280	45	320	20	0.05
Q9287	45	280	20	0.05
스틸 3	45	>500	20	0.05
스틸 6	45	410	20	0.05

도 15는 엔드 밀링 테스트로부터의 결과를 보여준다. 커팅 가장자리의 플랭크 마모를, 밀링 어웨이(mill away)되었던 길이에 관해서 측정하였다. 매우 작은 밀링 커터로 이 경우에 수행되었던, 엔드 밀링에서, 또한, 칩 플루트에서의 물질의 접착은 노출된 문제이다, 이는 일정 시간 후, 밀링 커터의 불능을 야기한다. 실험실 규모로 제조된 스틸 중, Q9280는 최선의 결과를 가진다. 이 스틸은, 불능 없이 0.15mm 플랭크 마모의 요건을 이행하였다. 커트 길이는 50,000mm이었다. 생산 규모로 제조되었던, 스틸 번호 6은 또한, 불능 없이 최대 0.15mm 플랭크 마모를 위한 요건을 해냈고, 114,000mm의 밀링된 길이로 매우 최선이었다. 다른 스틸은, 이들이 0.15mm의 플랭크 마모에 도달되기 전에 불능되었다. 테스트 데이터:

커팅 툴: 고체 시멘트된 카바이드 엔드 밀링 커터, φ5mm

커팅 속도: 100m/분

공급: 0.05mm/티스(tooth)

커팅 깊이: Ap=4 mm, Ae= 2 mm

표준: Vbmax=0.15 mm

절삭성을, 300 HB의 경도에서 소프트-어닐링된 조건에서의 물질의 터닝 테스트로 시험하였다. 스틸 번호 6에 대해, 188 m/min의 V₃₀-값을 측정하였다, 한편, 스틸 번호 5는 164 m/min의 값을 얻었다. V₃₀-값은, 터닝에서 30분의 툴 수명을 제공하는 커팅 속도이다. 본 발명의 바람직한 구체예에 따라, 이 스틸은, 소프트 어닐링된 조건에서 적어도 150 m/min, 바람직하게 적어도 170 m/min의 V₃₀ 값을 가져야 한다.

이 스틸의 절삭성은, 또한, 커팅 툴 바디의 제조자에서, 드릴링 시험, 밀링 시험 및 스레드(thread) 시험을 통해 시험되었다. 이 시험을 도 8a-c 내지 14a-c에 도시하였다. 모두, 이 시험은, 본 발명의 스틸이, 개선된 절삭성을 위한 제조자의 요건을 이행함을 보여주었다.

도 8a-c, 9a-c 및 lOa-c는, 스틸 번호 1, 3 및 6의 절삭성을 시험하였을 때, 드릴의 커팅 가장자리 상에 특정 수의 홀의 드릴링이 발생시키는 마모를 보여준다. 이 시험은, 스틸 번호 3이 적어도 플랭크 마모를 생성시키고, 스틸 번호 1이 작업하는데 가장 어렵고, 40 및 47HRC에서 칩핑 때문에 상대적으로 빠른 불능을 제공하였음을 보여주었다. 스틸 번호 6은, 47HRC에서 드릴링 시험 중 하나에서 그리고 30 및 40HRC에서 0.15mm의 커팅 가장자리의 최대 플랭크 마모 및 적어도 1000드릴된 홀을 위한 요건을 수행하였다. 테스트 데이터:

커팅 툴: 솔리드 시멘트화된 카바이드의 드릴, 33HRC에 대해 φ 4.3mm

솔리드 시멘트화된 카바이드의 드릴, 40 및 47 HRC에 대해 φ 4.6mm

커팅 속도: 33 HRC에 대해 1OOm/min 및 40 HRC 및 47 HRC에 대해 50m/min

공급: 33HRC에 대해 0.18mm/rev, 및 40HRC 및 47HRC에 대해 0.1mm/rev

커팅 깊이: Ap=13mm

표준: Vbmax=0.15mm, ch≥O.1mm, 드릴 불능, 또는 1,000 드릴된 홀

냉각: Emulsion Castrol 7% 외부

도 11a-c, 12a-c 및 13a-c에, 50분의 작업 기간 중에 밀링으로부터 발생된 밀링 툴의 가장자리 상의 플랭크 마모가 도시되어 있다. 또한, 여기서 스틸 번호 3은 최선의 절삭성을 보여주었고, 한편, 스틸 번호 6은 스틸 번호 1과 거의 동일한 절삭성을 보여주었지만, 그 차이는, 47HRC에서 스틸 번호 1은 37분 에서 칩핑 때문에 불능을 만들었다는 것이며, 한편 스틸 번호 6은 25분에서 가장자리 파괴 때문에 불능을 만들었다는 것이다. 테스트 데이터:

커팅 툴: 고체 시멘트화된 카바이드 엔드 밀링 커터, φ 10mm

커팅 속도: 33HRC를 위한 150m/min 및 40HRC 및 47HRC에 대한 100m/min

공급: 0.072mm/티스

커팅 깊이: Ap=6mm, Ae=3mm

표준: Vbmax=O.1mm, ch≥O.1mm, 밀링 커터 불능 또는 50분 작업 시간

150mm의 최대 길이를 가진 스퀘어 블랭크를, 커팅 존을 향하게 안내된 가압된 공기 및 클라임 밀링으로 밀링하였다.

도 14a-c는 스레드 시험으로부터의 결과를 보여준다. 스레딩 특성(threading property)은, 기계 특성 중 절대적으로 가장 중요한 특성 중 하나이다. 또한, 여기서, 이 시험을 1,000 스레디드(threaded) 홀에서 중단하였으며, 이는 모든 시험된 스틸은 33HRC의 경도에서 해냈다. 이 시험으로부터, 스틸 번호 6이 40HRC의 경도에서 매우 우수한 스레딩 특성을 가졌음은 증명되었다. 47 HRC에서, 거의 동등한 특성을 스틸 번호 3 및 6에 대해 측정하였고, 한편, 47 HRC에서 스틸 번호 1을 스레드(thread)하는 것은 원칙적으로 불가능하였다. 테스트 데이터:

커팅 툴: 33HRC에 대한 스레드 탭 M5x0.8 스팀 템퍼된 PWZ Paradur Inox 20 513;

40HRC 및 47HRC에 대한 스레드 탭 M5x0.5 코팅되지 않은 PWZ Paradur Ni 10 26-19310

커팅 속도: 33HRC에 대한 15m/min, 40 HRC 및 47 HRC에 대한 4m/min

레볼루션 피딩 99%의 핏치

스레드 깊이: Ap=7mm 풀 스레드

표준: 스레드 탭 불능 또는 탭이 해져서 풀 스레드의 6.5mm가 도달된 경우 또는 탭이 1,000 개선된 스레드를 가진다면

쿨링: 에멀젼 캐스트롤 7%

어플리케이션 테스트를 수행하였다, 여기서 커팅 툴 바디는 본 발명의 스틸로부터 제조되었다. 커팅 툴 바디의 피로 특성을 작업 중 발생되는 로드 사이클을 시뮬레이션함에 의해 시험하였다. 1780 MPa의 시클릭 로드를 커팅 툴 바디 상의 삽입 포켓에 수직으로 적용하였다, 즉, 여기서, 이 삽입은 마운트되어 있다. 피로 파괴가 개시되는 영역, 삽입 포켓의 프론트 가장자리와 이의 내부 지지 측벽 사이의 코너에 잔여 스트레스를 X-레이 회절로 측정하였다. 도 16은 피로 테스트로부터의 결과를 보여준다. 이 시험은 커팅 툴 바디 상에서 이뤄졌고, 이는 경화되고 템퍼된 조건에서 샷 스핀되었고, 뿐만 아니라, 2시간 동안 550℃에서 열 처리되었던 샷 핀 커팅 툴 바디 상에서 이뤄져서, 사용을 시뮬레이션할 수 있다. 스틸 번호 1 및 3은 또한, 경화된 그리고 템퍼된 조건에서만 시험되었다. 이 시험은, 스틸 번호 1 및 스틸 번호 3보다 우수한 피로 특성을 스틸 번호 6이 가짐을 보여준다.

스틸의 제조

본 발명에 따른 화학 조성의 스틸의 생성을 위한 공정에서, 스틸 용융물은 통상적 용융 야금학적 제조 기술에 의해 생산된다. 이 용융물은 잉곳 캐스팅, 적절히 하부 캐스팅에 의해 잉곳으로 주조된다. 파워 야금학적 제조, 스프레이 형성 또는 Electro Slag Remelting은 불필요 없는 것 같고 단지 불필요하게 비싼 대안일 뿐이다. 제조된 잉곳은, 포깅(forging) 및/또는 핫 롤링을 통해 요구된 크기로, 800 내지 1300℃, 바람직하게 1150 내지 1250℃의 온도에서 핫 작업되고, 그 후에, 20 내지 200℃, 바람직하게 20 내지 100℃의 온도로, 공기 중에서 자유롭게 냉각되도록 하며, 여기서, 스틸의 경화는 얻어진다. 그 후에, 더블 템퍼링은 중간 쿨링으로 2시간(2 x 2h) 동안 따른다. 이 템퍼링은, 500 내지 700℃ 사이의 온도로부터 고온 템퍼링으로서 또는 180 내지 400℃ 바람직하게 180 내지 250℃의 온도로부터 저온 템퍼링으로서 수행된다. 경화된 그리고 템퍼된 조건에서, 스틸의 바람직한 구체예는, 약 2부피% 이하의 실제로 둥근, 균일하게 분배된 카바이드의 함량을 가진 템퍼된 말텐자이트로 구성되는 매트릭스를 가지고, 이 매트릭스는, 입계 카바이드가 실제로 비어있다. 저온 템퍼링에서, 높은 경도의 스틸, 전형적으로 약 50HRC 및 우수한 인성은 얻어진다. 저온 템퍼링은 그래서, 칩핑 저항성에 대한 극도의 요건이 있는, 실온에서 이 스틸이 사용되어야 하는 경우에, 이로울 수 있다. 고온 템퍼링은, 34 내지 50 HRC 내 스틸의 경도를 조절하는 가능성을 제공한다. 고온 템퍼링은 또한 더 낮은 인성을 가지지만, 개선된 핫 경도 및 마모 저항성을 가지는 스틸을 제공한다. 그래서, 고온 템퍼링은, 증가된 작업 온도의 용도에서 스틸이 사용된다면, 바람직하다.

대안적 제조 방법에서, 이 스틸은, 핫 작업 후 냉각되는 경우에, 소프트-어닐링된다. 소프트 어닐링은 10시간 동안 650℃의 온도에서 발생된다. 그 후, 이 스틸은, 500℃로의 10℃/h의 온도 감소로 화로에서 냉각되도록 하고, 그 후에, 실온으로 공기 중에서 자유롭게 냉각되며, 여기서, 이 스틸은 약 300HB의 경도를 얻는다. 소프트-어닐링된 조건에서, 이 스틸은 약 5부피% 이하의 실제로 둥근, 균일하게 분배된 카바이드의 함량의 과시효된 말텐자이트로 구성되는 매트릭스를 가지며, 이 매트릭스는 입계 카바이드는 실제로 없다. 소프트-어닐링된 조건에서, 이 스틸은 커팅 툴을 위한 홀더 또는 커팅 툴 바디로 작업될 수 있다. 대안적으로, 경화 및 템퍼링 후 엔드 가공이 수행되면서, 초기 가공된다. 300HB보다 더 높은 경도가 바람직하다면, 마무리된 작업 피스는 경화되고 템퍼될 수 있으며, 이는, 스틸의 매우 우수한 경화능 덕분에 가능하고, 이는, 오스테나이트화 후 공기 중에서 느린 냉각을 제공하고, 이는 탈형에 대한 위험을 줄인다. 850 내지 1050℃, 바람직하게는 900 내지 1020℃의 오스테나이트화 온도로부터 이 스틸은 경화된다. 오스테나이트화 온도가 낮게 유지된다면 이로우며, 이는, 물질 내 잔여 오스테나이트의 발생 및 그레인 성장을 방해하기 때문이다. 추가로, 더 미세한 카바이드는 더 낮은 오스테나이트화 온도에서 얻어진다. 경화 후, 45 내지 50 HRC의 경도는 얻어진다. 이 템퍼링은 상기 기재된 바와 같이 바람직한 경도로 수행되며, 여기서, 템퍼된 말텐자이트로 구성되는 매트릭스는 얻어지고, 이 매트릭스는 실제로 입계 카바이드가 없고, 약 2부피% 이하 함량의 실제로 둥근, 균일하게 분배된 카바이드를 가진다.

본 발명 덕분에, 별도의 경화 작업이 항상 요구되지 않는 경우에, 이 스틸이 핫 작업 후에 냉각과 함께 경화될 수 있기 때문에, 우수한 생산 경제성을 가진 스틸은 제공된다. 이 스틸의 성분을 제조할 고객을 위해, 이 스틸의 우수한 절삭성 및 크기 안정성은 경화된 그리고 템퍼된 조건에서 스틸의 기계화를 가능하게 한다. 이는, 이 스틸의 성분을 제조하는 고객은 경화하고 템퍼하기 위한 장치를 개발할 필요가 없고, 대안적으로 이 서비스를 구입할 필요가 없음을 함축한다. 추가로, 성분의 생산을 위한 시간은 t 덕분에 감소된다.

이의 물질을 경화 및 템퍼하길 원하는 고객은, 소프트-어닐링된 조건의 물질을 주문할 수 있다. 바람직한 모양으로 가공한 후에, 이 생성물은 오스테나이징 온도를 위한 너무 특이적 요건 없이 오스테나이트화될 수 있으며, 이는, 고객이, 다른 물질로 만들어진 생성물과 함께 이 생성물을 경화할 수 있고, 다른 물질을 위한 요건으로 오스테나이트화 온도를 적응시킬 수 있음을 함축한다. 그 후에, 이 물질은 바람직한 경도로 템퍼된다. 바람직하다면, 압축 스트레스는, 샷 핀을 통해 마무리된 워크 피스의 표면으로 도입될 수 있다. 특정 표면은, 니트라이드 또는 PVD-코팅되는, 유도 경화될 수 있다.

우선, 이 스틸은 커팅 툴 바디를 위한 사용을 위해 개발되었다. 이 생성 관점으로부터의 중요한 경제적 이점은, 이 커팅 툴 바디의 최종 사용자에 제공될 수 있다. 매우 우수한 템퍼링 저항성 덕분에, 커팅 툴 바디의 냉각을 위한 감소된 요건으로, 더 높은 커팅 속도에서 커팅 툴 바디를 사용하는 것이 가능할 것이다. 이 결과는 또한 카바이드 삽입의 가장자리의 감소된 열 피로를 야기한다. 이 방식에서, 감소된 생산 비용은 커팅 툴의 더 긴 수명 및 더 높은 생산 비용 둘 모두 덕분에 달성된다.

이 스틸이 극도의 우수한 경화능을 가지기 때문에, 완전히 스루(through)-경화된 생성물은, 매우 큰 크기의 공기 냉각에서 얻어지고, 이는 팽창계 테스트가 증명하였다. 매우 우수한 절삭성, 우수한 마모 저항성, 우수한 핫 경도 및 우수한 압축 저항성과 함께 경화능은, 핫 작업 툴 및 플라스틱 몰딩 툴을 위한 사용에 적합하도록 스틸을 만든다. 이 스틸이 우수한 광택 능력을 위한 요건을 가진 핫 작업 툴 또는 플라스틱 몰딩 툴을 위해 사용되어야 한다면, 물질 내 가능한 분리를 최소화하고 슬래그 포함물이 실제로 없는 스틸을 얻도록, 전기 슬래그 재용해법(Electro Slag Remelting)을 제조 공정에 보충하는 것이 적합할 수 있다.

Claims

0.2 내지 0.5중량% C
0.10 내지 1.5중량% Si
0.2 내지 2.0중량% Mn
최대 0.2중량% S
1.5 내지 4중량% Cr
1.5 내지 5중량% Ni
0.5 내지 2중량% Mo
0.2 내지 1.5중량% V
극소량(trace) 내지 총 최대 0.4%의 희토류 금속,
나머지 필수적인 단지 철, 불순물 및 정상 함량의 액세서리 원소(accessory element)를 함유하는 화학 조성에 특징이 있는 스틸.
제 1항에 있어서,
적어도 0.25중량%, 바람직하게 적어도 0.28중량% C를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
최대 0.40중량%, 바람직하게 최대 0.32중량% C를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
적어도 0.3중량%, 바람직하게 적어도 0.4중량% Si를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
최대 1.0%, 바람직하게 최대 0.8%, 및 더욱더 바람직하게 최대 0.6% Si를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
적어도 0.6중량%, 바람직하게 적어도 1.0중량% Mn를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
최대 1.5중량%, 바람직하게 최대 1.3중량% Mn를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
적어도 1.9중량%, 바람직하게 적어도 2.2중량% Cr를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
최대 3.0중량%, 바람직하게 최대 2.6중량% Cr를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
적어도 2중량%, 바람직하게 적어도 3중량%, 및 더욱더 바람직하게 적어도 3.8중량% Ni를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
최대 4.5중량%, 바람직하게 최대 4.1중량% Ni를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
적어도 0.7중량%, 바람직하게 적어도 0.75중량% Mo를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
최대 1.0중량%, 바람직하게 최대 0.85중량% Mo를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
적어도 0.6중량%, 바람직하게 적어도 0.7중량% V를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
최대 1.0중량%, 바람직하게 최대 0.9중량% V를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
적어도 0.010중량%, 바람직하게 적어도 0.015중량%, 및 더욱더 바람직하게 적어도 0.025중량% S를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
최대 0.15중량%, 바람직하게 최대 0.10중량%, 및 더욱더 바람직하게 최대 0.035중량% Si를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
황의 함량이 극소량(trace amounts)을 초과하지 않는,
스틸.
제 1항에 있어서,
5 내지 75 ppm Ca 및 10 내지 100 ppm O, 더욱더 바람직하게 5 내지 50 ppm Ca 및 30 내지 50 ppm O, 및 0.003 내지 0.020중량% Al를 함유하는,
스틸.
제 1항에 있어서,
경화된 그리고 템퍼된 조건에서, 약 2부피%의 균일하게 분배된 카바이드의 함량의 탬퍼된 말텐자이트로 이뤄진 매트릭스를 가지며, 여기서,
약 1 부피% 이하의 상기 카바이드가 우선 석출된 MC- 및 M₆C-카바이드이며 여기서 약 1 부피% 이하의 상기 카바이드는 부로 석출된 MC, M₂C, 및/또는 M₃C 카바이드이며, 이 매트릭스는 입계 카바이드의 공동(void)을 실제로 가지는,
스틸.
제 1항에 있어서,
이의 소프트-어닐링된 조건에서, 약 5부피%의 실제로 둥근, 균등하게 분배된 카바이드의 약 5부피% 이하의 함량을 가진 과시효된(overaged) 말텐자이트로 이뤄진 매트릭스를 가지며, 이 매트릭스가 입계 카바이드의 공백을 실제로 가지는,
스틸.
제 1항에 있어서,
-40℃ 초과의 온도에서 연성-취성 전이 온도를 가지지 않는,
스틸.
제 1항에 있어서,
소프트 어닐링 조건에서 적어도 150m/min, 바람직하게 적어도 170 m/min의 V30 값을 가지는,
스틸.
제 1항에 있어서,
500℃ 및 650℃에서 각각 50시간 동안 열 처리 후, 15 HRC-유닛 미만의 경도의 감소를 제공하는 템퍼링 저항을 가지는,
스틸.
제 1항에 있어서,
4bar의 압력에서 700HV의 경도를 가지는 스틸 볼로 샷 핀(shot peen) 후, 표면의 최대 폭(amplitude) 압축 스트레스가 적어도 800 MPa인, 그리고 압축 스트레스가 적어도 100μm의 깊이로 도입된, 그리고, 2시간 동안 650℃에서 열 처리 후 잔연 폭 압축 스트레스가 적어도 300 MPa, 바람직하게 적어도 350 MPa인,
스틸.
제 25항에 있어서,
적어도 70%의 도입된 압축 스트레스가 2시간 동안 400℃에서 열 처리 후 물질의 표면에 남아 있는, 그리고, 적어도 40%의 도입된 스트레스가 2시간 동안 650℃의 열 처리 후 물질의 표면에 남아 있는,
스틸.
스틸 블랭크(blank)의 제조 방법으로서,
0.2 내지 0.5중량% C
0.10 내지 1.5중량% Si
0.2 내지 2.0중량% Mn
최대 0.2중량% S
1.5 내지 4중량% Cr
1.5 내지 5중량% Ni
0.5 내지 2중량% Mo
0.2 내지 1.5중량% V
극소량(trace) 내지 총 최대 0.4중량%의 희토류 금속,
나머지 중량의 필수적으로 단지 철, 불순물 및 정상 함량의 액세서리 원소(accessory element)를 함유하는 화학 조성의 스틸 용융물을 제조하는 단계;
- 용융물을 잉곳으로 주조하는 단계;
- 약 φ 1000mm 이하의 크기를 가지는 블랭크를 얻기 위해, 800 내지 1300℃, 바람직하게 1150 내지 1250℃의 온도에서 잉곳의 핫 작업(hot working) 단계;
- 20 내지 20O℃ 바람직하게 20 내지 100℃의 온도로 블랭크의 냉각 단계(여기서, 스틸의 경화는 얻어짐);
- 180 내지 400℃의 온도에서 저온 템퍼링으로서 또는 500 내지 700℃의 온도에서 고온 템퍼링으로서, 중간 냉각으로, 2시간 동안 2번(2 x 2h) 블랭크의 템퍼링 단계(여기서, 템퍼된 말텐자이트를 포함하는 매트릭스로서, 상기 매트릭스가 약 2 부피% 이하의 실제로 둥근, 균일하게 분배된 카바이드를 가지며, 상기 매트릭스가 입계 카바이드가 실제로 없는 매트릭스를 가지는, 스틸 블랭크가 얻어짐)를 포함하는, 방법.
스틸 블랭크의 제조 방법으로서,
0.2 내지 0.5중량% C
0.10 내지 1.5중량% Si
0.2 내지 2.0% Mn
최대 0.2% S
1.5 내지 4% Cr
1.5 내지 5% Ni
0.5 내지 2% Mo
0.2 내지 1.5% V
극소량(trace) 내지 총 최대 0.4중량%의 희토류 금속,
나머지 중량의 필수적으로 단지 철, 불순물 및 정상 함량의 액세서리 원소(accessory element)를 함유하는 화학 조성의 스틸 용융물을 제조하는 단계;
- 용융물을 잉곳으로 주조하는 단계;
- 약 φ 1000mm 이하의 크기를 가지는 블랭크를 얻기 위해, 800 내지 1300℃, 바람직하게 1150 내지 1250℃의 온도에서 포깅(forging) 또는 롤링(rolling)에 의해 잉곳의 핫 작업 단계;
- 20 내지 200℃, 바람직하게 20 내지 100℃의 온도로 블랭크의 냉각 단계;
- 10시간 동안 약 650℃의 온도에서 블랭크의 소프트-어닐링(soft-annealing) 단계;
- 10℃/h의 온도 감소로 화로에서 500℃로 블랭크의 냉각, 그 후에 실온으로 공기 중에서 자유롭게 냉각하는 단계(여기서 약 5 부피% 이하의 실제로 둥근, 균일하게 분배된 카바이드를 가진 과시효된 말텐자이트를 포함하는 매트릭스로서, 상기 매트릭스가 실제로 입계 카바이드를 가지지 않는, 매트릭스를 가지는 스틸 블랭크가 얻어짐)를 포함하는,
방법.
스틸 블랭크의 가공을 포함하는 커팅 툴을 위한 홀더 또는 커팅 툴 바디의 제조 방법으로서,
상기 스틸 블랭크가
0.2 내지 0.5중량% C
0.10 내지 1.5중량% Si
0.2 내지 2.0% Mn
최대 0.2중량% S
1.5 내지 4중량% Cr
1.5 내지 5중량% Ni
0.5 내지 2중량% Mo
0.2 내지 1.5중량% V
극소량(trace) 내지 총 최대 0.4중량%의 희토류 금속,
나머지 중량의 필수적으로 단지 철, 불순물 및 정상 함량의 액세서리 원소(accessory element)를 함유하는 화학 조성을 가지며, 약 2부피% 이하의 실제로 둥근, 균일하게 분배된 카바이드를 가지고, 상기 매트릭스가 실제로 입계 카바이드가 없는, 방법.
- 스틸 블랭크의 커팅 가공 단계로서, 상기 스틸 블랭크가
0.2 내지 0.5중량% C
0.10 내지 1.5중량% Si
0.2 내지 2.0% Mn
최대 0.2중량% S
1.5 내지 4중량% Cr
1.5 내지 5중량% Ni
0.5 내지 2중량% Mo
0.2 내지 1.5중량% V
극소량(trace) 내지 총 최대 0.4중량%의 희토류 금속,
나머지 중량의 필수적으로 단지 철, 불순물 및 정상 함량의 액세서리 원소(accessory element)를 함유하는 화학 조성을 가지고, 약 5부피% 이하의 실제로 둥근, 균일하게 분배된 카바이드의 과시효된 말텐자이트를 포함하는 매트릭스를 가지며, 상기 매트릭스가 실제로 입계 카바이드가 없는 단계;
- 850 내지 1050℃, 바람직하게 900 내지 1020℃의 오스테나이트화 온도로부터 가공된 스틸 블랭크의 경화 단계;
- 180 내지 400℃의 온도에서 저온 템퍼링으로서 또는 500 내지 700℃의 온도에서 고온 템퍼링으로서, 중간 냉각으로, 2시간 동안 2번(2 x 2h) 블랭크의 템퍼링 단계를 포함하는, 커팅 툴을 위한 홀더 또는 커팅 툴 바디의 제조 방법.